Преобразователь частоты в напряжение

ОnuCAНИЕ 545273

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сова Советских

Социалистических

Республик

К ПьтЕНтМ (61) Дополнительный к патенту (51) М. Кл. Н 03К 13, 02 (22) Заявлено 09.11.72 (21) 1845971 21 (23) Приоритет — (32) 10.11.71 (31) Р2155839.4 (33) ФРГ

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) уДК 681.325(088.8) Опубликовано 30.01.77. Бюллетень X 4

ll9 делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 30.03.77 (72) Авторы изобретения

Иностранец

Вальтер Фейлнер (ФРГ) Иностранная фирма

«Кнорр-Бремзе ГмбХ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ЧАСТОТЪ1 В НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к импульсной и электроизмерительной технике, а именно к устройствам для преобразования частоты в напряжение.

Изобретение может быть использовано в устройствах для предохранения от блокировки и заноса транспортных средств. Известен преобразователь частоты в напряжение, содержащий двухступенчатый формирователь импульсов, выполненный на двух последовательно соединенных мультивибраторах, один из которых соединен с зарядным устройством, а другой — с устройством выборки и запоминания.

Недостатком этого преобразователя является его сложность при условии обеспечения высокой точности и скорости преобразования.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является преобразователь частоты в напряжение, содержащий двухступенчатый формирователь импульсов, 20 вход которого соединен с входным зажимом, один выход подключен к управляющему входу

KJIIo 1а, а другой — к функциональному дат 1ику, выполненному в виде RC-цепочки, выход ключа соединен с накопительным конденсатором, подключенным также к согласующему устройству.

Недостаток этого преобразователя — срав. иительно большая инерционность.

Цель изобретения — уменьшение инерционности преобразования.

Зто достигается тем, что в предлагаемый преобразователь частоты в напряжение введен дифференциальный усилитель и разрядный транзистор, причем конденсàToð функционалbного датчика соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого подключен и базе разрядного транзистора, коллектор последнего соединен с накопительным конденсатором, а выход согласующего устройства подключен к нсинвсртирующему входу дифференциального усилителя.

На фиг. 1 изображена структ рная схемa предлагаемого преобразовател,",; на фиг. 2— диагра ьма его раооты.

Прсобразоватсл1 частоты в напряжение содержит двухступенчатый формирователь импульсов, состоящий из двух последовательно соединенных мультивпбраторов 1 и 2. В данном случае в качестье мультивибратора для упрощения и уде иевления устройства использованы насыщеннь:е коммутационные усилителии.

Вход мультивибратора 1 сое:,инеи с входным зажимом, и выход мультивиоратора 2 — с функциональным датчиком, состоящим из RCцепочки на резисторе 3 и конденсаторе 4. Выход мультивибратора 1 соединен с управляю545273

3 щим входом ключа 5, а средний вывод RC-цепочки функционального датчика подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 6, выход которого соединен с базой разрядного транзистора 7, его коллектор — с накопительным конденсатором 8, подключенным также к выходу ключа 5 и входу согласующего устройства 9, выход согласующего устройства 9 coegHHeI» с неинвертпрующим входом дифференциального усилителя 6.

Мультивибратор 1 включает в себя входной зажим 10, конденсатор 11, транзистор 12, резисторы 13 и 14.

Мультивибратор 2 состоит из развязывающей цепочки, выполненной на диоде 15 и резисторе 16, пз конденсатора 17, резистора 18, транзистора 19 и резистора 20.

Ключ 5 выполнен на транзисторе 21 и резисторе 22 в цепи эмиттера. Вход согласующего устройства 9 соединен с накопительным конденсатором 8 через резистор 23, а устройство

9 состоит пз транзистора 24 и резистора 25 в цепи эмиттера.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала U, (фиг. 2, а) транзистор 12 полностью насыщается через резистор 13 так, что при этом напряжение его коллектора UI (фиг. 2, б) равняется почти нулю. Во время положительного импульса входного сигнала Uy конденсатор 11 заряжается до величины входного сигнала U;, после окончания которого входной зажим 10 имеет нулевой потенциал. Тогда к базе транзистора 12 приложено отрицательное напряжение конденсатора 11, и напряжение UI коллектора равно напряжению питания UI, преобразователя.

Конденсатор 11 через резистор 13 перезаря>кается, причем отрицательное напряжение на базе транзистора 12 сначала пони>кается, затем становится положительным, транзистор 12 снова открывается, и положительный импульс

U на его коллекторе, длительность которого

Т1 определяется величинами U„., Uq и постоянной времени цепи из конденсатора 11 и резистора 13, заканчивается.

Импульс коллектора транзистора 12 управляет вторым мультпвибратором 2, па выходе которого формируется импульс U> продолжительностью Т2 (фиг. 2, в), поступающий на

A Ñ-цепочку на резисторе 3 и конденсаторе 4.

Слабо пульсирующее напря>кение U, (фиг. 2, г) на конденсаторе 4 передается к инвертирующему входу дифференциального усилителя 6, на неинвертирующий вход которого подается выходное напряжение (7„преобразователя, и сравнивается с напряжением U,. Пока выходное напряжение У„более поло>кительно, чем напряжение U, на конденсаторе 4, на выходе дифференциального усилителя 6 имеется положительное напряжение, которое поступает па базу разрядного транзистора 7, открывая его. Тогда накопительный конденсатор 8 разря>кается через резистор 23 и переход коллектор — эмиттер транзистора 7 до тех пор, пока

4,>

65 выходное напряжение U, не сравнивается с напряжением U„. При равенстве этих напряжений тран-èñòîð 7 закрывается,,и разряд накопительного конденсатора 8 прекращается.

В результате напря>кение U,„íà конденсаторе

8 и, следовательно, выходное напряжение U, е изменяются.

Постоянство напряжений U,ð и U, достигается в конце периода входного сигнала U;, когдB напряжение на конденсаторе 4 U Достигает самого низкого значения.

Предлагаемое устройство имеет большое преимущество перед известными потому, что прп понижении частоты входного сигнала U; напряжение U, на конденсаторе 4 понижается уже в конце данного периода Т,„входногосигнала. В результате понижается и выходное напряжение UÄ (Ha фиг. 2 изображено пунктиром). Таким образом, уменьшается и время запаздывания между началом понижения частоты и понижением выходного напряжения.

Кроме того, при выпадении входного сигнала UI выходное напряжение U в течение короткого времени сводится автоматически к нулю.

Роль ключа 5 сводится к следующему.

Во время большей части каждого периода входного сигнала U„транзистор 12 открыт, и на его коллекторе имеется лишь незначительное остаточное напря>кение. Это напряжение поступает на базу транзистора 21, который находится в закрытом состоянии. Только во время импульса UI продолжительностью Т, база транзистора 21 получает потенциал источника питания +Ui„acледствие чего транзистор 21 открывается и передает ток через токоограничительный резистор 22 на вход транзистора 24 согласующего устройства 9. Вследствие этого повьппается выходное напря>кение U„. Однако это повышение немедленно прекращается, поскольку с выхода устройства на вход дифференциального усилителя 6 поступает поло>I HTe, 1üHoe напря>кение, которое открывает разрядный транзистор 7. Транзистор 7 остается открытым лишь в течение того времени, когда он пропускает ток транзистора 21.

Таким образом, напряжение на базе транзистора 24, напряжение на накопительном конденсаторе 8 и выходное напряжение остаются практически постояннымн. Это имеет место при постоянстве частоты сигнала U;, когда продолжительность периода постоянна и самое низкое значение напряжения U, на конденсаторе 4 в конце каждого периода не изменяется.

Если же частота входного сигнала Uq повышается, то напря>кение U, в конце текущего периода Т„каждый раз выше, чем в конце предыдущего периода Т-< (фиг. 2, г, д).

Однако, поскольку накопленное напряжение

U,„èëè выходное напря>кение соответствует значению U, в конце предыдущего периода, то непнвертирующий вход усилителя 6 более положителен, чем его инвертирующий вход.

Напряжение на выходе усилителя 6 запира545273 тГ . 7. ет транзистор 7. Ток в течение действия импульса Т заряжает через транзистор 21 накопительный конденсатор 8, причем напряжение

U,ð и, следовательно, напря:кение U, повышаются до тех пор, пока напряжение У„не сравняется с мгновенным значением напряжения

U,. Затем транзистор 7 открывается и предотвращает зарядку накопительного конденсатора 8. Этот процесс приспособления выходного напряжения U, к изменяемой частоте входного сигнала осуществляется в течение относительно короткого времени Ть

Формула изобретения

Преобразователь частоты в напряжение, содержащий двухступенчатый формирователь импульсов, вход которого соединен с входным зажимом, один выход подключен к управляющему входу ключа, а другой — к функциональному датчику, выполненному в виде RC-цепочки, выход ключа соединен с накопительным конденсатором, подключенным также к согласующему устройству, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности преобразования, в него введен дифференциальный усилитель п разрядный транзистор, при10 чем конденсатор функционального датчика соединен с пнвертнрующим входом дифференциального усилителя, выход которого подключен к базе разрядного транзистора, коллектор последнего соединен с накопительным конден15 сатором, а выход согласующего устройства подключен к непнвертирующему входу дифференциального усилителя.