Частотный преобразователь тока

 

Изобретение относится к технике преобразования, в частности к аналого-импульсным преобразователям. Цель изобретения - расширение динамического диапазона преобразуемого входного сигнала и повьшение точности преобразования. Для этого необходимо отпирать однопереходный транзистор (опт) 2 раньше, чем напряжение на времязадающем конденсаторе (ВК) 9 достигнет величины напряжения пика ОПТ 2. Более раннее отпирание достигается за счет включе1П1я последовательно с ВК 9 резистора (Р) 7 и шунтирования их соответственно коллек - торно-эмиттерным переходом транзисторов 3 и 4, которые обеспечивают дополнительную цепь разряда ВК 9. Величина Р 7 выбирается исходя из того, чтобы заряд и разряд ВК 9 после при-; нудительного отпирания ОПТ 2 происходил за время, необходимое для заряда ВК 9 максимальным входным током до величины напряжения пика ОПТ 2. 2 ил. eg (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SUÄÄ 1432738 А1

Ф. (51)4 Н 03 К 3/351

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ВСИГ!" =: и й%

ЫБДИ6ТЖА

Н A BT0PCHGIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ преобразования. Для этого необходимо отпирать однопереходный транзистор (ОПТ) 2 раньше, чем напряжение на времязадаюшем конденсаторе (ВК) 9 достигнет величины напряжения пика

ОПТ 2. Более раннее отпирание достигается за счет включения последовательно с ВК 9 резистора (P) 7 и шунтирования их соответственно коллекторно-эмиттерным переходом транзисторов 3 и 4, которые обеспечивают дополнительную цепь разряда ВК 9. Величина Р 7 выбирается исходя из того, чтобы заряд и разряд ВК 9 после при- нудительного отпирания ОПТ 2 происходил за время, необходимое для заряда ВК 9 максимальным входным током до величины напряжения пика

ОПТ 2. 2 ил. (21) 4207788/24-21 (22) 09.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. У 39 (72) С.И.Поторочин и А.Д.Руднев (53) 621.318(088.8) (56) Ерофеев И.А. Импульсные устройства на однопереходных транзисторах.И.: Связь, 1974, с. 15, рис. 512.

Авторское свидетельство СССР

Р 1109894, кл. Н 03 К 3/351, 22,01.82. (54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА (57) Изобретение относится к технике преобразования, в частности к аналого-импульсным преобразователям. Цель изобретения — расширение динамического диапазона преобразуемого входного сигнала и повьппение точности

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:,13, .,„13

1 1432738 2

f

fe+ р

ДП= I r, 1

f6+ f1

Изобретение относится к технике преобразования, в частности, к аналого-импульсным преобразователям, и предназначено для преобразования то5 ка в частоту или временной интервал.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона преобразуемого входного сигнала и повышение точности преобразования. 10

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2— диаграммы напряжений, поясняющие !

, принцип работы преобразователя.

Частотный преобразователь тока 15 . содержит входную шину 1, однопереходный транзистор (ОПТ) 2, первый и вто, рой биполярные транзисторы 3 и 4, первый, второй, третий и четвертый . резисторы 5, 6, 7 и 8, конденсатор 9 20 . и шину источника 10 питания. Входная шина 1 соединена с эмиттером ОПТ 2, 1 первая база которого через последовательно включенные резисторы 8 и 5 со- единена с общей шиной, а вторая база 25 через резистор 6 — с шиной источника

10 питания. База первого биполярного транзистора 3 соединена с общей для резисторов 5 и 8 точкой, эмиттер соединен с общей шиной, а коллектор с эмиттером второго биполярного транзистора 4. При этом между коллектором и эмиттером первого биполярного транзистора 3 включен конденсатор 9, а между коллектором м эмиттером второго биполярного транзистора 4 включен резистор 7. Коллектор и база второго биполярного транзистора 4 соединены соответственно с эмиттером и первой базой OIIT 2.

Преобразователь работает следующим образом.

В момент времени = 0 (фиг. 2а) напряжение на эмиттере U ОПТ 2 равно ДП (для упрощения рассмотрения работы за уровень отсчета принимаем

U ), определяемое из выражения где I — входной ток, поступающий на

50 входную шину 1 преобразователя; сопротивление третьего резистора 7.

Конденсатор 9 разряжен, ОПТ 2 и

55 биполярные транзисторы 3 и 4 заперты.

В процессе заряда конденсатора 9 напряжение на эмиттере ОПТ 2 увеличивается и при достижении величины напряжения пика U> происходит отпирание

ОПТ 2. Под воздействием выходного сигнала, снимаемого с первого резистора 5, и падения напряжения на четвертом резисторе 8 о крывается первый биполярный транзистор 3, через коллекторно-эмиттерный переход которого разряжается конденсатор 9, и открывается второй биполярный транзистор 4, шунтирующий коллекторноэмиттерным переходом третий резистор

7. При уменьшении U до уровня напряжения впадины U ОПТ 2 и биполярные транзисторы 3 и 4 запираются, и описанные процессы повторяются вновь °

При малых входных токах, когда падение напряжения dU на третьем резисторе 7 пренебрежимо мало по сравнению с величиной Uð, диаграммы напряжений преобразователя практически не отличаются от известных.

Рассмотрим случай, когда входной ток I равен максимальному для преобразователя значению I .

На фиг. 2б приведена диаграмма работы известных преобразователей, когда конденсатор 9, шунтируемый коллекторно-эмиттерным переходом биполярного транзистора 3, включен непосредственно между эмиттером ОПТ 2 и общей шиной (т.е. резистор 7 зако,рочен и отсутствует биполярный транзистор 4). Из диаграммы (фиг. 2б) видно, что частота импульсов f генерируемых преобразователем, определяется из выражения

Величина t > сравнима с величиной t, "несущей информацию" об уровне вход— ного тока, и вносит существенную ошибку в результат преобразования.

Чтобы исключить из выражения величину t< необходимо на этот ин-. тервал времени раньше отпирать ОПТ

2, т,е, отпирать ОПТ 2 при максимальном значении входного тока I,,в момент t, который определяется из выражения ь + tZ В

Для этого необходимо дополнительно сместить в сторону увеличения нап- 5 ряжение на эмиттере ОПТ 2 на величину

dU определяемую из выражения

1432738 преобразования входного тока в частоту импульсов f выходного сигнала в широком динамическом диапазоне, удовлетворяя выражению

f r (1-1 и Ug) С

Тм tp

dU

10 где е„ - известная величина, опреде" ляемая постоянной времени разряда конденсатора.

Смещение напряжения дП в предлагаемом преобразователе создается за счет падения напряжения на третьем резисторе 7. Напряжение Uz на эмиттере ОПТ 2 в этом случае равно сумме падения напряжения на резисторе 7 и напряжения на конденсаторе 9.

Величина третьего резистора 7 определяется как

При таком построении схемы процесс восстановления (интервал времени,) и процесс разряда конденсатора 9 30 (интервал времени t ) при входном токе Т:ц проходят за время С, что инеобходимо. Тогда частота ймпульсов . f, генерируемых преобразователем, пропорциональна величине входного тока I.

При уменьшении входного тока t увеличивается, стремясь к величине но разница между величинами (t < + t ) и t > остается пренеб- д0 режимо малой по сравнению с величиной

Преобразователь в этом случае достаточно точно выполняет функцию

Технико-экономический эффект от внедрения изобретения заключается в повышении точности в расширенном диапазоне входных токов °

Формула изобретения

Частотный преобразователь тока, содержащий входную шину, подключенную через последовательно соединенные первый резистор и времязадающий конденсатор к общей шине и к эмиттеру однопереходного транзистора, который второй базой соединен через второй резистор с первой шиной питания, а первой базой через третий резистор — с выходной шиной, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности в большом динамическом диапазоне преобразуемого входного сигнала, в него введены два биполярных транзистора и четвертый резистор, при этом коллектор первого биполярного транзистора соединен с эмиттером второго биполярного транзистора и с общей точкой первого резистора и времязадающего конденсатора, коллектор второго биполярного транзистора соединен с входной шиной, а база — с первой базой одноп реходного транзистора, база первого биполярного транзистора соединена с выходной шиной и через четвертый резистор — с общей шиной и эмиттером первого биполярного тран. зистора, I 432733

Составитель В. Якимов

Редактор Н, Лазоренко Техред H,äHäûê Корректор Н ° Король

Заказ 5462/53

Тираж 929

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4