Преобразователь частоты в напряжение Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

(Б ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ, Изобретение относится к иэмеритеЛ ной технике и предназначено для использования в различных информационно-измерительных системах. Известен преобразователь Частотанапряжение, содержсШ(ий гюсяедовател но соединенные формирователь, генератор прямоугольных («««лульсов, vwTer ратор и фильтр нижних частот. К выходу интегратора подключен один из входов компаратора, к входу которого подсоединен источник опв|жо го напряжения, а выход компаратора соединен с другим входом генератора прямоугольных импупьсоа. Выходом пре образователя является выход фильтра нижних частот ГV Однако к вестное устройство обладает низким быстродействием. Кроме того, выходное напряжение преобразователя пропорционально не частоте, а периоду входного сигнала, что ограничивает область его применения.

; / Известен преобразователь частоты IB напряжение, соде(жэдий триггер, выход кото|Х го подключен к входу генератора линейгаэ изменяющегося напряжения и через дифференцирующую цепь - к первому входу первого генератора экспоненциального напряжения, компаратор, первый вход которого подк/яочен к выходу первого генератора экспоненциального напряжения, а выход - к ущравлякщему входу генератора линейно из еняпцегося напряженип, и анапоговое запоминающее устройство, выход которого соединен с выххэдной ШФ1НОЙ преобразователя. Данный преобразователь содержит также элемент заде|М(ки, вход которого подключен к шходу дифференцирующей цепи, а выход - к управляющему входу аналогового запоминающего устройства 2. Недостатком известного преобразователя является пониженная точность, что обусловлено влиянием нестабильности времени задержки. Цель изобретения - повышение точ ности преобразования. Поставленная цель достигается те что в известньЬ1 преобразователь час тоты в напряжение, содержащий гер, выход которого подключен к вхо генератора яи«ейно-изменяющегося на пряжения и через дифференцирущую цепь - к первону входу первого генератора экспоненциального напряжения, компаратор, первый вход которо подключен к выходу первого генерато ра экспоненциального напряжения, а выход - к управляющему входу генера тора линейно-изменяющегося напряжения, и аналоговое запоминающее устройство, выход которого соединен с выходной шиной, введены источник опорного напряжения, второй генера тор экспоненциального нги1{ }кения и модулятор, причем выход источника опорного напряжения подключен к вто рому входу компаратора, вход егорого генератора экспоненциального н пряжения соединен с первьнч входст первого генератора экспоненциального напряжения, а выхсщ - с ин рмационным входом энвяогового запоминающего устройства, вход модулятора подключен к выходу генератора линей но изменяющегося иап м жения, а выход - к второму ахойу «ераого генератора экспо«вж| вяьного напряжения, при этом выход ко «г1аратора подключен к входу аналогового эапокинайШ(его уст{юйства, а выход триггера подклюмен к управляющему входу «мжпарате а. На фиг 1 оредставленй функциональная схема предлягашюго преобра зователя частоты в нагижжение; уНа фиг. 2 - вренейные диаграм), поясняющие его работу. Устройство триггер 1, 1выход которого негюсрецственно соединен с входом генв| а о «9 2 линейно изменяющегося напряжения и с угч)авлящим входом компаратсфа 3 и через дифференцирукщую цепь с входами первого 5 и второго 6 генераторов экспоненциальншо напряжений выход генератора 2 линейно изменяющегося напряжения соединен с входом модулятора 7, выход которого соединен свторым входом первого генератора экспоненциального напряжения. Выход последнего соединен с одним входом компаратора 3, второй вход которого соединен с выходом источника 8 опорного напряжения, а выход - с управляющими входами генератора 2 линейно изменяющегося напряжения и аналоговдго запоминакяцего устройства 9. Выход второго генератора 6 экспоненциального напряжения соединен с входом аналогового запоминающего устройства 9, выход to которого является выходом преобразователя. На временных диаграммах представлены входной сигнал (фиг.2а, сигналы на выходе триггера t (фиг.2б7, на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения (фиг.2вЛ на выходах генераторов 5, 6 экспоненциального напряжения (фиг.2 г и 2 д соотв€тственно)и на выходе преобразователя (фиг.2е). Преобразователь работает следующим образом. Первый входной импульс (фиг.2а} приводит триггер 1 в единичное состояние (фиг.26) и на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения появляется напряжение (фиг.2 в). Компаратор управляющим уровнем напряжения с выхода триггера 1 переводится в нерабочее состояние. Приход второго импульса вызывает изменение состояния триггера 1, напряжение на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения перестает расти и остается на уровне, пропорциональном периоду входных импульсовUT Т где U-,. напряжение, запоминающееся на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения ; k - коэффициент пропорциональности;Т - период следовгмия импульсов. Компаратор 3 переходит в режим сравнения, гак как запрещающий единичный уровень на его «равляющем входе отсутствует, Wa выходе дифференцирующей цепи k появляется импульс, запускающий одновременно генераторы экспоненциального напряжения. При этом на выходе первого генератора 5 экспоненциального напряжения возникает ;}кcпoнeнJ4иaльнoубывающее напряжение;(фиг. Зг). ) - . (2) где (о) - начальное значение напряжения U (t) при . постоянная времени формирующей RC-цепи генератора 5 экспоненциального напряжения. Начальное значение Uy выходного напряжения первого генератора 5 экс поненциального напряжения является величиной, прямо пропорциональной периоду входных и пульсов х )п11 тКТ, (3 где m - коэффициент пропорциональности. Модуляция начального значения на пряжения )) осуществляется с по мощью модулятора 7. Выходное напряжение второго гене ратора 6 экспоненциального напряжения определяется по « юрмуле ,(t) . (4 где г(1 напряжение на выхо де второго генератора 6 экспоненциального напряжения,; (о)const-начальное значе- . iние напряжения (t) при , постоянная времени формирующей RC-цепи генератора 6 экспоненциаального напряженияМомент срабатывания компаратора определяется из соотношения u r- / --Uon, где выходное напряжение источника опорного напряжения. Из (5) получаем 4- а-Г Ри Чр S УХ Выходной импупьс компаратора 3 сбрасывает выходное напряжение гене ратора 2 линейно изменяющегося напр жения и поступает на управляющий вх аналогового запоминающего устройств 9t на выходе 10 которого оказываетс при этом мгновенное значение выходного напЬя хения второго генератора экспоненциального напряжения (фиг.2 1 отррое -запоминается аналоговым запоминающим устройством 9 ДО следующего импульса с выхода компаратора 7 Это напряжение определ.:ется из (k) при t tj.r, и равно f фиг.2 е): )--Uoe ° . иог.. Ч( их / При t-t Си %.acp).(8) Таким образом, на выходе преобра-. зователя оказывается напряжение, величина которого пропорциональна частоте входных импульсов, С приходом следующего импульса цикл работы преобразователя повторяется. В предложенном изобретении по сравнению с известным достигается исключение элемента временной задержки, вследствие чего исключается составляющая погрешности, обусловленная нестабильностью &1 еменной задержки. Кроме того, исключается двухкратный запуск генератора экспоненциального напряжения в течении цикла изменения, что также способст- вует повышению точности. формула изобретения Преобразователь частоты в напря жение, содержащий триггер, выход которого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и через дифференцирующую цепь - к первому входу первого генератора I экспоненциального напряжения, ком.паратор, первый вход которого подк/ очен к выходу первого генератора экспоненциального напряжения, а выход - к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, и аналоговое запоминающее устройство выход которого соединен с выходной шиной4 отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены источник опорного напряжения, второй генератор экспоненциального напряжения и модулятор, примем выход источника опорного напряжения подключен ко второму входу компаратора, вход второ го генератора экспоненциального напряжения соединен с первым входом пер вого генератора экспоненциального напряжения, а выход - с информационным входсж аналогового запоминающего устройства, вход модулятора подклюменяющегося напряжения, а выход ко второму входу первого генератора экспоненциального напряжения, при этом выход компаратора подключен к управляющему входу аналогового запоминающего устройства, а выход триггера - к управляющему входу компаратора .

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №. 552693, кл. Н 03 К 13/00, 1.0i.75.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 48288А, кл. Н 03 К 9/06 (прототип).

8код

Фиг.1 S

Фаг