Преобразователь напряжения в частоту следованияи л\ пульсов
3I5I87
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советснил
Социалистичеснил
Республин
Зависимое от авт. свидетельства ¹
МПК С 061 3100
Н 03k 13, 20
Заявлено 16.XI I.1969 (№ 1385728/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Комитет по делам изобретений и атнрытий при Совете Министров
СССР
ДК 681.325(088 8) Опубликовано 21.IX.1971. Бюллетень ¹ 28
Дата опубликования описания 17.XI.1971
Автор изобретения
В. И. Юлдашев
Заявитель
Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАП РЯ)КЕН ИЯ В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ
ИМПУЛЬСОВ
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для преобразования напряжения постоянного тока в частоту следования импульсов, используемым в электроизмерительной технике, в частности, для построения частотно-цифровых приборов и систем.
Известны преобразователи напряжения низкого уровня в частоту следования импульсов, построенные по компенсационной схеме.
Они содержат узел вычитания входного напряжения и напряжения с выхода цепи обратной связи, осуществляющей преобразование выходной частоты в напряжение компенсации, последовательно соединенные с выходом узла вычитания усилитель постоянного тока и управляемый генератор и цепь обратной связи.
Недостатком таких преобразователей является низкое быстродействие, определяемое наличием фильтра низких частот на выходе цепи обратной связи, которая производит преобразование выходной частоты в напряжение компенсации.
Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя напряжения низкого уровня в частоту, построенного по компенсационной схеме.
Достижение указанной цели обеспечивается тем, что цепь обратной связи выполнена быстродействующей и составлена из амплитудно-импульсного модулятора с присоединенным к его выходу фиксирующим элементом и быстродействующего преобразователя напряжения высокого уровня в частоту, к вы5 ходу которого присоединен генератор пилообразного напряжения. 11ри этом выход генератора пилообразного напряжения соединен с одним из входов амплитудно-импульсного модулятора, коммутируемого по второму входу
10 выходными импульсами управляемого генератора, выход фиксирующего элемента соединен со входом быстродействующего преобразователя напряжения высокого уровня в частоту и, кроме того, через делитель напряже15 ния подан на узел вычитания в качестве напряжения компенсации.
На чертеже представлен предлагаемый преобразователь напряжения низкого уровня в частоту следования импульсов.
20 Он содержит узел вычитания 1, усилитель постоянного тока 2, управляемый генератор 8, цепь обратной связи 4, амплитудно-импульсный модулятор 5, фиксирующий элемент б, преобразователь 7 напряжения высокого
25 уровня в частоту; генератор 8 пилообразного напряжения и делитель напряжения 9.
На один вход узла вычитачия 1 подано преобразуемое напряжение. Усилитель постоянного тока 2 и управляемый генератор 8 по30 следовательно соединены с выходом узла вы315187 читания 1. Выход генератора 3> являю)цийся выходом преобразователя, соединен с одним
Входом модулятора 5, к выходу которо) о присоединен фиксирующий элемент 6. Выходной сигнал элемента 6 подан на послсдоватс сIfdlo соединенные преобразователь 7 и генералгор 8.
Выход генератора 8 соединен со Вторым Входом модулятора 5. Выход фн; сирующего элемента б также соединен через делитель напряжения 9 со вторым Бходо:; зла Вычитания 1.
Преобразователь работает cëcëóioiöll. ì ооразом.
Разомкнем мысленно цепь: Выход делителя напряжения 9 — вход узла вычитания 1. До подачи входного напряжен)гя быстродейс i-вующий преобразователь 7, построснньш, например, как интегрирующий с импульсной обратной связью, генерирует импульсы, часто)а которых определяется лишь внешним смещением. Импульсы частоты преобразователя 7 запускают генератор 8, выход))ой сиг:)ал которого в качестве опорного поступаст Iia о.ц)н вход модулятора 5, которь)й»osf Так ка :. go пода IH H>;oдного il anP515100111151 laстота на выходе генератора 3 равна нул)о, то модулятор 5 не управляется по второму Входу и напряжение на Выходе фи;cèðcfoùclo элемента 6 равно нулю. При подаче входного преобразуемого напряжения импульсы частоты генератора 8 коммутиру)oт модмлятор а по Topo f1f Входу. Вследствие того, что на выходе находи)ся элемент 6, например конденс;пор, оно запоминает амплитуду промодулированных 11мпульсов генера гор а 8. Рассмотрим общий случай, когда Б момент подачи входного напряжения Выходная частота генератора 8 Выше частоты íà Выходе преобразователя 7 (практилчески это всегда имеет место при соответствующем Выборе коэффициента передачи цепи усилитель 2— Генepaтор 8 и Выооpe 1! a«aльнои -I астоты н рсобразователя 7. Первый же импульс генератора 3, пришедший произволы!о oT»oc»TC. 2!!0 импульса с преобразователя 7 или (что то жс самое) с момента запуска генератора 8, «переписывает» на выход элемента 6 то ьыходное значение напря>кения генератора 8, ДO котороГО oifo успело дор Ости. Taã. к 21 . на ь ь, ходе элемента 6 включен быстродействующий преобразователь 7, то его выходная частота возрастает и запуск генератора 8 проис: однг раньше. При эToúl> если IастОта ген p2TÎp2 > не изменилась, то к моменту прихода с:о следующего импульса на модуля)ор 5 опорное напряжение на выходе генератора 8 будет больше, чем в предыдущем моменте. Это с;цс больше увеличивает напряжение на Выходе элемента 6. 3TQT pocT Ifaiipsf I Но это происходит тогда, когда часто;а )12 Выходе генератора 8 и преобразователя 7 с() alfif>IIofc>l Вес) Ilcpcходнын 1роцссс Б )акой ciicTcric занимает до 1О периодов выходной частоты. 5 При этом Б ) становившсмс51 состоянии, т. е. )о)да 12С!Оты cðàaíÿþòñÿ, напряжение на Выходе элемента 6 1)ронорционально как чаiioic на Выходе генератора 8, так и частоте i;pL00p230l;2Tcля 7. 1 аким Образом, нолучение 10 аналогового си нала пропорционально частоте Возможно без применения фильтра низких частот. 1!2 lll рассматривался случай, когда выходная iacfoia генератора д Б пере.;одном про15 цсссс lie изменилась. Б действительности же, так как цель преобразователя частоты в нанряжсllllp. на..одигся в замкнутой цепи преобразования напряжения в частоту, то выходная 1астота генератора 8 Б переход»ом режи20 ме не остался постояннои. ДСНСтвнтСЛьНО, уЬЕЛИЧЕНИЕ НаПряжЕНИя На Выходе элемента 0 обозначает и рост напряжения кoi)1;cilcaqHI»ia Выходе узла вычитания l. Это приводит к уменьшени10 начально25 i o 1)оссогласован,;51, H iaaaifiloro пода 1е)1 вход! i0I 0 на))р51>ксн1151. 11ри э i Ом Нс."lñÄñTÂèe ТОГО, )о обра!Н251 цепь Выполнена быстродейстБ 1ощсн, это начальное рассогласование быcipo сво.1и!Ся к нулю. В переходном;!роцессе 30 каждое изменение (увели !ение) напряжения на Выходе элемента О сопровождается некоторь)м уменьшением частоты генератора 8, т. е. процесс установления равенства частот генера;ор» 3 и преобразователя 7 Б соответствую55 щее этому равенство Входного и компенсиру)ощего напряжений в замкнутой системе происходит несколько быстрее, чем в рассмотрен)ом palfbfile случае, когда выход цепи обратной связи (выход делителя напряжения 9) не 40 был подан на Вход узла вычитания 1. 1.лсдует отметить, что точностные характеристики предложенного преобразователя опреде i»iuTcя Б основном, исполнением быстроденствующего преобразователя напряжения 45 Высокого урОВня В частоту /. Это ВиднО из рассмотрения цепи обратной связи 4. ДейстБи)сльно, так как в установившемся режиме HacToi1f на Выходе генератора D и выходе преобразователя 7 равны, то узлы 5, 6, 8 можно 50 рассматривать находящимися в прямой цепи li0 отношению к преобразователю 7, входное I.aïp5IæåHHe которого пропорционально выходной частоте. Ьыс)родействующий преобразователь на55 н))51>ксни51 БысокОГО уроВня В частоту доста" то гно просто реализуется с погрешностью 0,1О() и ниже нрн использовании интегратора с порогo!)I.iì элементом на выходе и импульс) ой обратной связью. Предмет изобретения Преобразователь напряжения В частоту следования импульсов, выполненный по ком65 Г!енсационной с еме и содер>кащиЙ узел Вы315187 1 дьи асс Составитель В. Д. Махнанов Редактор Л. А. Утехина Техред А. А. Камышникова Корректор Е. И. Усова Заказ 3088/14 Изд. № 1273 Тираж 473 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 читания входного напряжения и напряжения с выхода цепи обратной связи, последовательно соединенные с выходом узла вычитания усилитель постоянного тока и управляемый гене|ратор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, цепь ооратной связи содержит амплитудно-импульсный модулятор с фиксирующим элементом на выходе, преобразователь напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов, делитель напряжения и генератор пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов, а выход — - первым входом амплитудно-импульсного модулятора, второй вход которого подключен к выходу управляемого генератора; выход фи ксирующего элемента соединен со входом преобразователя напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов и входом делителя напря10 жения, выход которого подключен к одному из входов узла вычитания.
