Преобразователь напряжения в частоту

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Может использоваться в аналого-цифровых интеграторах с контуром сглаживания выходного напряжения. Цель изобретения - упрощение преобразователя и повышение его надежности, достигает: . , : S ся путем исключения диодкр-резиетивных цепей сброса и инверторов. Устройство содержит интегратор 1 на операционном усилителе (СУ) 2 с входным резистором 3 и коидеисато-- ром 4, ключ 5 разряда конденсатора, выполненный на транзисторе 7 и резисторе 6, компараторы 8,и 9, образованные ОУ 10 и 11, цепями задания порогов на резисторах 12-15 и источниках 16 и 17 разнопрлярных напряжений и цепями на резисторах 18-20 и конденсаторах 21 и 22, логический злемёнт ИЛИ 23, ключи на транзисторах 24-и 25. Устройство может $акже применяться в системах контроля и управления с шаговыми двигателями и {реверсивными счетчиками импульсов.2ил.

23 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 Н 03 М 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

Е ТЕНИЙ И 0THPblT (21) 3670455/24-21 (22) 09.12.83 (46) .15.06.86. Бюл. У 22, (72) Э.С. Никулин (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 725224, кл. Н 03 К 13/20, 1979.

Авторское свидетельство СССР ,Ф 1077048, кл. Н 03 М 1/50, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В

ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Может использоваться в аналого-цифровых интеграторах с контуром сглаживания выходного напряжения. Цель изобретения — упрощение преобразователя и повышение его надежности, достигает тся путем исключения диодно-резиетивных цепей сброса и инверторов. Устройство содержит интегратор 1 на операционном усилителе {ОУ) 2 с входным резистором 3 и конденсато-ром 4, ключ 5 разряда конденсатора, выполненный на транзисторе 7 и резисторе 6, компараторы 8,и 9, образованные ОУ. 10 и 11 цепями задания порогов на резисторах 12-15 и источниках 16 и 17 разнополярных напряжений и цепями на резисторах 18-20 и конденсаторах 21 и 22, логический элемент ИЛИ 23, ключи на транзисторах 24"и 25. Устройство может также применяться в системах контроля и управления с шаговыми двигателями и

1реверсивными счетчиками импульсов.2ил.:

12З8238

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и предназначено преимущественно для аналого цифровых интеграторов с контуром сглаживания выходного напряжения, может применяться также в системах управления и контроля с шаговыми двигателями и реверсивными счетчиками импульсов.

Целью изобретения является упрощение преобразователя и повышение его надежности.

На фиг. 1:- приведена функциональ- ная"схЕма предлагаемого преобразователя напряжения в частоту; на фиг.2 временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит интегратор 1 на операционном усилителе 2 с выходным резистором 3 и конденсатором 4 в цепи отрицательной обратной связи, ключ 5 разряда конденсатора, выполненный HR резисторе 6 и транзисторе 7, два компаратора 8 и 9, образованных операционнымй усилителями

10 и ll, цепями задания порогов на резисторах 12-15 и источниках 16 и

17 разнополярных напряжений и цепями Цинами 1еской положительной обратной связи на резисторах

18- 20 и конденсаторах 21 и 22.

Выходы компараторов 8 и 9, через логический элемент ИЛИ 23 соединены с управляющим входом ключа 5 разряда конденсатора 4 и с управляющими . входами ключей 24 и 25, входы кото.рых соединены с выходами цепей задания порогов срабатывания компараторов (точки соединения соответствен° но резисторов 12, 13 и 14, 15), а выходы подключены к суммирующей точке интегратора I.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении, когда выходное напряжение интегратора 0„. близко к нулю, операционные усилители IО и 11 в компараторах 8 и 9 под-. действием напряжений уставок с резис тивных делителей 12, 13 и 14, 15 находятся в состоянии положительного насыщения. При этом ключи 5, 24 и

25 закрыты и пороги срабатывания компараторов 8 и 9 определяются напряжениями на выходах резистивных делителей 12, 13 н 1Д, 15.

В случае положительной полярности входного напряжения И „(U „>О) на55

; Порог отпускания компаратора U определяющий начальный уровень пилообразного напряжения, близок к нулевому потенциалу, поскольку при открытом ключе 24 и отсутствии тока через цепь положительной обратной связи в момент отпускания компаратопряжение U на выходе интегратора 1 ь уменьшается по линейному закону со скоростью, определяемой величиной входного напояжения U „и постоянной

5 времени L =R>.C„ где R — сопротив" ление резистора 1; С - емкость кондесатора 4.

Когда напряжение. 11 достигает поро. га срабатывания U = Е„ В„ /(В, + F„ ), са 46 43 где Š— напряжение источника lб,,а

В, и RI — соответственно сопротивления резисторов 12 и 13, компаратор 8 релейно (благодаря действию цепи динамической положительной обратной связи на резисторах 18 и 19 и конденсаторе 21) переходит в состояние отрицательнцга насыщения (U = U ). Под действием напряжения

U открываются ключи 5 и 24. В результате этого конденсатор 4 разряжается, во-первых, через открытый транзистор 7 и токоограничивающий резистор 6 и, во-вторых, через . открытый ключ 24, резистор 12 и ис25 точник 16, напряжения которого Е, противоположно по знаку входному. 1 Вх

Первая составляющая тока разряда изменяется по экспоненциальному закону, а вторая. характеризуется постоянным значением, вследствие чего достигаета. быстрый разряд конденсатора 4 -(через открытый ключ 5) при относительно большой скорости изменения выходного напряжения интег" ратора 1 вблизи нулевого уровня (эа счет тока через ключ 24, имеющего величину j:,„= Е„,/R„).: Это позволяет, сделать время сброса (i, ) интегра40 тора в исходное состояние пренебрежимо малым по сравнению с временем интегрирования входного сигнала (T )

При достижении напряжением U: уровня отпускания Б компаратора 8

45 последний релейно переходит в состояние положительного насыщения, вследствие чего ключи 5 и 24 закрываются и выходное напряжение интегратора вновь начинает линейно изменяться от

5О УРовнЯ Б До значениЯ У,з, и пРоЦесс периодическн повторяется.

1238238 ся формирование, дополнительной составляющей тока сброса интегратора и соответственно большая скорость изменения пилообразного напряжения

5 вблизи начального уровня без применения в преобразователе диодно-резистивных цепей сброса интеграторов на выходах компараторов, в результате чего достигается упрощение преобразователя и повышение его надежности.

Аналогичным образом работает преобразователь и при отрицательной полярности входного напряжения.

Выходы компараторов образуют дифференциальный выход преобразователя, так как в зависимости от знака входного напряжения импульсный сигнал формируется на выходе либо одного, либо другого компаратора. С выхода логического элемента ИЛИ 23 снимается частотный сигнал, соответствующий модулю вхоДного .напряжения.

При выборе сопротивлений резисто- . ров 3, 12, 14 и 6 из условия, (< Т„. частота повторения импульсов на вы- 2 ходе преобразователя пропорциональна .,входному напряжению

30 ,где : о=У -U --U, — ширина петли гистерезиса компараторов 8 и 9.

Таким образом, благодаря включению ключей между выходами цепейзадания порогов компараторов и суммирующее точкой интегратора обеспечиваетЙЬ>У д

ВИИИПИ Заказ 3304/58 Тираж 816

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 ра 1.что достигается соответствующим выбором постоянной времени перезаряда конденсатора 21 и сопротивлениями резисторов 18 и 19) величина, порога отпускания определяется смещением нуля операционных усилителей 2 и 10 и сопротивлением открытого ключа 24 и практически составляет единицы милливольт.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор на опе» рационном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи, ключ разряда конденсатора, два компаратора раэно.полярных порогов срабатывания, снабженных цепями задания и цепями динами ческой положительной обратной связи, причем сравнивающие входы компараторов подключены к выходу интегратора, а выходы компараторов через элемент

ИЛИ подключены к управляющему входу ключа разряда конденсатора, и два ключа, управляющие входы которых подключены к выходам компараторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его надежности, входы ключей соединены с выходами цепей задания порогов, а выходы ключей подключены к суммирующей точке интегратора.