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

{54J ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения широкодиапазонных измерителей напряжения или тока различных блоков детектирования систем управления и защиты ядерных реакторов.

Известен преобразователь тока в частоту, содержащий интегратор, образованный операционным усилителем и интегрирующим конденсатором, включенным между инверсным входом ивыходом операционного усилителя, который соединен с выходом преобразователя через D-триггер, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора стабильной частоты, а прямой выход D-триггера соединен с управляющим входом диодного токового ключа, причем аноды диодов соединены с шиной положительного потенциала через источник тока, а выход диодного токового ключа соединен с инверсным входом операционного усилителя и входом преобразователя tl.

Недостатками данного преобразователя являются малый динамический диапазон по входу и малый диапазон изменения выходной частоты, которые обусловлены низкой чувствительностью

триггера и малым быстродействием операционного усилителя.

Известен преобразователь тока в частоту, содержащий интегратор, выполненный на операционном у силителе с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, D-триггер, синхронизирующий вход которого подключен к выходу генератора эталонной

10 частоты, компаратор, вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к информационному входу D-триггера, источник тока и токовый переключатель, вход которого подключен к выходу источника тока, первый

15 выход - к входу интегратора, а первый и второй управляющие входы - соответственно к прямому и инверсному выходг1М D-триггера 2).

20

Недостатком известного преобразователя является ограниченный диапазон преобразователя вследствие возрастания погрешности, обусловленной инерционностью операционного усилителя, при возрастании входного тока и выходной частоты. При переключении токового переключателя выходной ток операционного усилителя изменяется скачком, причем с ростом входного

30 тока величина скачка увеличивается.

что приводит к увеличению длительности переходного процесса в усилителе и является причиной погрешности преобразования, в особенности при повыиенных выходных частотах.

Цель изобретения - расширение диапазона преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе тока в часуоту, содержащем интегратор, выполненный на операционном усилителе с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, D-триггер, синхронизирующий вход которого подключен к выходу генератора эталонной частоты, компаратор, вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к информационному входу D-триггера, источник тока и токовый переключатель, вход которого подключен к выходу источника тока, первый выход - к входу интегратора, а первый и второй управляющие входы соответственно к прямому и инверсному выходам D-триггера, второй выход токового переключателя подключен к выходу интегратора.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит интегратор 1, образованный операционным усилителем 2 и конденсатором 3. Выход интегратора 1 соединен через компаратор 4 с информационным входом D-триггера 5. Прямой выход D-триггера 5 соединен с выходной шиной 6 преобразователя и первым управляющим входом токового переключателя 7, выполненного на двух полевых транзисторах. Инверсный выход D-триггера 5 соединен с вторым управляющим входом токового переключателя 7, вход которого соединен с шиной отрицатель ного потенциала 8 черед источник 9 тока. Первый выход переключателя 7 подключен к входу 10 преобразователя и входу интегратора 1, а второй выход переключателя 7 соединен с выходом интегратора 1. Синхронизирующий вход D-триггера 5 соединен с выходом генератора 11 стабильной частоты.

Устройство работает следующим образом.

При действии на входе 10 преобразователя пололсительного входного тока пилообразное напряжение с выхода интегратора 1 поступает на вход

компаратора 4, вызывая его срабатывание и появление на информационном входе D-триггера 5 сигнала. D-триггер 5 запоминает состояние информационного входа и сохраняет его в течение одного периода генератора 11, а в конце его снова опрашивается состояние информационного входа D-триггера и т.д. После того как компаратор 4 срабатывает, D-триггер

0 5 изменяет свое состояние и его

выходное напряжение переключает переключатель 7, что обеспечивает прохоходение тока источника 9 тока во входную цепь 6 преобразователя. При

5 этом конденсатор 3 интегратора 1

перезаряжается в течение стабильного интервала разряда ТР 1/f, где f частота генератора 11. Изменения тока нагрузки в выходной цепи интегратора 1 раино нулю, так как он имеет ту же величину и направление при обоих состояниях переключателя 7. Ввиду этого длительность переходных процессов в усилителе 2 с ведена к минимуму и не зависит от входного тока, что позволяет расширить диапазон преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь тока в частоту, содержащий интегратор, выполненный на операционном усилителе с конденсатором в цепи отрицательной обрат- ,

5 ной связи, D-триггер, синхронизирующий вход которого подключен к выходу генератора эталонной частоты, компаратор, вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к

0 информационному входу D-триггера, источник тока и токовый переключатель, вход которого подключен к выходу источника тока, первый выход к входу интегратора, а первый и второй управляющие входы - доответственно к прямому и инверсному выходам .Б-триггера, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования, второй выход токового переключателя подключен к выходу интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2, Приборы и техника эксперимента, 1975, № 4, с. 82.

10

8 о