Преобразователь напряжения в частоту Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при построении цифровых вольтметров. Известен преобразователь напряжения в частоту СПНЧ ) с импул .сной отрицательной обратной связью, в которых импульс обратной связи формируется с помощью дозирующего конденсатора и опорного напряжения 1. Основным недостатком является зависимость выходной частоты от емкости дозирующегоконденсатора и от уровня, до которого разряжается дозирующий конденсатор, что приводит к снижению точности преобразования. Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор первый вход которого соединен с вход ной шиной преобразователя, а выход с входом нуль-органа, источник опорного тока, выход которого соединен с входом первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу пер вого триггера, и генератор опорной частоты, выход которого подключен к тактовому входу первого триггера 23. .Недостатком известного преобразователя является низкая точность, в особенности при измерении мгновенных значений выходной частоты, вследствие неравномерной расстановки выходных импульсов во времени. Целью изобретения является повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, первый вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а выход - с входом нуль-органа, источник опорного тока, выход которого соединен с входом первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу первого триггера, и генератор опорной частоты, выход которого подключен к тактовому входу первого триггера, введены второй триггер. второй ключ и запоминающий конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной, вторая - с выходом первого ключа и через второй ключ с вторым входом интегратора,управляющий вход второго юноча соединен с выходом нуль-органа и первым входом второго триггера, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом и управл яющим входом первого триггера. На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема пре- образователя.. Устройство содержит входную шину 1, соединенную с первым входом интегратора 2.. . Второй вход интегратора 2 через второй ключ 3 соединен с выходом пе вого ключа и второй обкладкой кон денсатора 5, первая обкладка котор го подключена к общей шине 6. Выход интегратора 2 подсоединен к входу нуль-органа 7, а выход последнего связан с выходной шиной 8 устройств с управляющим входом второго ключа и с .первым входом второго триггера 9, второй вход которого соединен с выхрдом первого триггера 10 и управ ляющим входом первого ключа . Управ ляющий вход первого триггера 10 соединен с выходом второго триггера 9 а тактовый вход - с выходом генератора 11 опорной частоты. Выход источника 12 опорного тока подключен к входу первого ключа k. Работа ПНЧ поясняется временными диаграммами, представленными на фиг где UT. - выходное напряжение интегатора 2, U-; - выходное напряжение нуль-органа 7, Ug - выходное напряжение триггера 9, ,- выходное напряжение генератора 11 опорной частоты, UIQ- выходное напряжение триггера 10, Uo5 5 напряжение на обкладках конденсатора 5. Преобразователь работает следующи образом. Под воздействием входного напряжения Uj(, поступающего на вход 1 уст ройства, выходное напряжение интегра тора 2 убывает. При переходе последнеге через нулевой уровень срабатывает нуль-орган 7 и формирует на выходе 8 устройства импульс продолжительностью . На время С открывается аналоговый ключ 3 и запоминаю щий конденсатор 5 разряжается до напряжения Uo5через вход интегратора 2 вызывая тем самым изменение выходного напряжения интегратора 2 в противоположную сторону. Отрицательный фронт импульса с выхода нуль-органа 7 устанавливает триггер 9 в состоя разрешаетсяние 1, тем самым опрбкидывание триггера 10 последова тельно в состояния 1 и О с двумя ближайшими импульсами ( их отрицательными фронтами ) с выхода генератора 11 опорной частоты. При переходе триггера 10 из состояния О в состояние 1 триггер 9 устанавливается в состояние О. Таким образом, время TQ, в течение которого триггер 10 находится в состоянии 1, равно периоду опорной частоты и соответствует времени, когда открыт ключ . Через этот ключ 4 конденсатор 5 заряжается опорным током Зо источника тока 12 до напряжения Ug. Далее, при следу эщем переходе выходного напряжения интегратора 2 мерез нулевой уровень, снова срабатывает нуль-орган 7, конденсатор 5 вновь разряжается через вход интегратора 2 и т.д. В установившемся режиме за один цикл преобразования J (фиг.2} ко-. личество электрического заряда q равно количеству электричества разряда qp емкости интегратора 2, Количество электричества,соответствующее заряду qj конденсатора интегратора 2 входным током за период преобразования TX, равуо . . UX-TX где К размерный постоянный коэффициент, Количество электричества, соответствующее разряду qp конденсатора интегратора 2, равно количеству электричества соответствующему разряду конденсатора 5 с емкостью С qp(UE- Uo5)C5 3oTo (2) Приравняв выражения (1 ) и t.2 , можно найти выражение для выходной частоты ПНЧ TX KO-TO Из выражения (3) видно,что-коэффициент преобразования устройства имеет высокую стабильность, как и в известном преобразователе за счет высокой стабильности Зд и TQ. В отличие от известного предлагаемый 59 преобразователь обеспечивает равномерную расстановку выходных импуль сов во времени, что повышает его точность, в особенности при измерении мгновенных значений выходной час тоты. Формула изобретения Преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, первый :Вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а выход - с вхо дом нуль -орган а, источник опорного тока, выход которого соединен с входом первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу-первого триггера, и генераторопорной частоты, выход которого подключен к тактовому входу первого триггера, о т 76личающийся тем, что, с целью повышения точности, в него вве- дены второй триггер, второй ключ и запоминающий конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной, вторая - с выходом первого ключа и через второй ключ с вторым входом интегратора, управляющий вход второго ключа соединен с выходом нульоргана и первым входом второго триггера, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом и управляющим входом первого триггера. Ис-точники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США W , кл. 332-.Й, 1961. 2,Контрольно-измерительная техника. Экспресс-информация. 1977i № 36, с. 11, рис. 1д (прототипХ

г

П П П П П Rin П П П П

Фиё.1

П

irn