Способ преобразования напряжения в частоту Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится-к измерительному преобразованию напряжения или тока в частоту (унитарный код) и может быть использовано в измерительной технике и телеметрии.

Известен способ преобразования напряжения или тока в частоту/ при котором интегрирует разность входного сигнала и опорных импульсов, сформированных по фронтам импульсов опорной частоты при превышении результатом интегрирования порогового уровня, а импульсы выходной частоты формируют по сигналам такого превышения l3 .

Недостаток известного способа значительная вероятность принудительной синхронизации генератора опорной частоты пороговыи устройством, в особенности при кратных отношениях выходной и опорной частот, что приводит к снижению точности преобразования.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет устранения принудительной синхронизации.

Поставленная цель достигается тем, что интегрируют разность входного напряжения и импульсов стабильной вольтсекундной площади, передний и

задний фронты которых формируют по фронтам импульсов опорной частоты при превышении результатом интегрирования порогового уровня, а по сигналам сравнения результата интегрирования и порогового уровня формируют импульсы выходной частоты, причем наличие указанного превышения фиксируют в моменты, не совпадающие с

10 фронтами импульсов опорной частоты, и Б зти моменты формируют импульсы стабильной вольтсекундной площади.

Такое разнесение во времени операций определения превыиения и формиро15вания практически устраняет принудительную синхронизацию опорного генератора пороговым устройством, повышает стабильность опорных импульсов и увеличивает точность преобразова20ния.

Сущность данного способа иллюстрируется одним из возможных примеров его реализации.

На фиг. 1 изображена функциональ25ная схема преобразователя напряжения в частоту на фиг. 2 - временные диаграммы в ее характерных точках.

Преобразователь имеет интегратор 1 (например решающий йС-интегратор)

30 с двумя суммирующими входами 2 и 3, причем вход 2 является входом преобразователя, и выходом 4, соединенньм со входом 5 тактируемого по вход б порогового устройства 7, имеющего выход 8, соединенный со входом 9 блока 10 импульсной обратной связи. Выход 8 порогового устройства 7 явля ется также выходом преобразователя. Блок 10 импульсной обратной связи имеет, кроме указанного, вход 11 и выход 12, соединенный со входом 3 ин тегратора 1. В состав преобразователя входит генератор 13 опорной частоты, выход 14 которого соединен со входом б порогового устройства 7 и входом 11 блока 10 импульсной обратной связи. Способ преобразования напряжения частоту реализуется следующим образом При подключении на вход 2 интегра тора 1 преобразуемого напряжения в некоторый момент времени может оказаться, что пороговое устройство 7 находится в несработавшем состоянии. При этом отсутствует сигнал на выходе В порогового устройства 7 и входе блока 10 импульсной обратной связи, В таком состоянии отсутствует сигна на выходе 12 блока 10, и интегратор 1 интегрирует только сигнал на входе 2, В результате интегрирования вели чина сигнала на выходе 4 интегратора 1 и входе 5 порогового устройства 7 изменяется. Пороговое устройство 7 выполнено тактируеи|ЫМу т,е. оно сра батывает только при наличии на входе 5 потенциала, превьшакхцего порог срабатывания, и изменяющегося в опре деленном направлении сигнала на тактирующем входе б. При изменении сигнала на входе 5 и наличии импульсов опорной частоты на входе б в некоторый из моментов прохождения фронта импульса пороговое устройство 7 срабатывает, и сигнал поступает на выход преобразователя и вход 9 блока 10 импульсной обратной связи. При поступлении этого сигнала блок 10 им пульсной обратной связи формирует на выходе 14 импульс прецизионной ампли туды, начало которого совпадает со следующим после срабатьгоания порогового устройства 7 фронтом сигнала генератора 13 опорной частоты, а дли тельность равна периоду этого сигнал После появления сигнгша на 12 блока 10 импульсной обратной связ и входе 3 интегратора 1, он интегрирует алгебраическую сумму сигналов на входах 2 и 3, в преобразователе параметры выбраны так, что эта сумм знак обратный по отношению к знаку входного .сигнала, Поэтому пос ле появления сигнала на входе 3 выходное напряжение интегратора 1 йэмеияется в противоположном направ лении. Через некоторое арекя, меньшее периода опорной частоты, цорого вов устройство 7 окажется в несрвбо тавшем состоянии. Затем оканчивается опорный ИМПУЛЬС на выходе блока 10 импульсной обратной связи, и процессы в преобразователе начинают повторяться. Из работы преобразователя и временных диаграмм вндно, что в нем реализуется предлагаемый способ преобразования, Инетгрирование разности осуществляет интегратор 1, сравнение результата интегрирования с пороговым уровнем и формирование сигнала по результатам сравнения осуществляет пороговое устройство 7, формирование опорных импульсов осуществляет блок 10 импульсной обратной связи. Из описания и временных диаграмм видно, что при любом входном сигнале и любых соотношениях выходной и опорной частот влияние переключений порогового устройства 7 на длительность периода частоты и, следовательно, длительность опорного импульса сведено к минимуму за счет отнесения моментов срабатывания порогового устройства 7 от фронтов импульсов генератора 13 опорной частоты, по которым формируют опорные импульсы. Следует отметить, что подобное разнесение может быть достигнуто с помощью многих других устройств например, различных устройств задержки тактируемых логических схем, одновибраторов и т.п. При применении предлагаемого способа практически устраняется паразитная принудительная синхронизация опорного генератора пороговым устройством. Таким образом, устраняется зависимость длительности импульса обратной связи от моментов срабатывания порогового устройства и, следовательно, от входного сигнала. Это снижает нелинейность и повышает точность преобразования. Формула изобретения способ преобразования напряжения в частоту, при котором интегрируют разность входного напряжения и импульсдв стабильной вольтсекундной площади, передний и задний фронты которых формируют по фронтам импульсов опорной частоты при превышении результатом интегрирования порогового уровня,а по сигнсшам сравнения результата интегрирования и порогового урсшня формируют пульсы выходнс частопд, отлнчающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, наличие указанного превышения фиксируют в моменты, не совпадакхиме с хэитами импульсов опорной частО1%1, и в э.ти моменты формируют иьшуль я{ стабильной вольтсекундкой пяощади, Источники иифсфмации, принятые во BHRUaHHe при экспертизе 1, Патент США If 3296613, кя. 340-347, 1967 (прототип).

чг 1