Преобразователь частоты в аналоговый сигнал

 

Преобразователь частоты в аналоговый сигнал предназначен для детектирования частоты напряжения прямоугольной формы и содержит транзистор (Т)1 с резистором (R)2 в эмиттерной цепи и нагрузкой с фильтром (Ф) 3,4 в коллекторной цепи, в котором повышение стабильности характеристик обеспечено введением второго Т5 с R 6 в эмиттерной цепи и нагрузкой с Ф 7,8 в коллекторной цепи, а также введением дифференцирующей и переходной цепей 9 и 10, входы которых соединены со входной клеммой, а выходы - с базами первого и второго Т1 и 5 соответственно, при этом дифференциальный выход преобразователя образован клеммами, подключенными к коллекторам Т1 и 5. 1 ил.

Предлагаемый преобразователь частоты в аналоговый сигнал относится к области электротехники и может быть применен для детектирования частоты напряжения прямоугольной формы.

В автомобильном сигнализаторе превышения скорости [см Р.Граф. Электронные схемы (1300 примеров). - М.: Мир, 1989 - рис. 10.2, с. 95] используется преобразователь частоты в аналоговый сигнал, содержащий нормализатор амплитуды и диодный детектор с удвоением амплитуды и фильтр. Недостатками такого преобразователя являются низкая крутизна преобразования и сильная зависимость выходного аналогового сигнала от температуры окружающей среды.

В тахометрии от этих недостатков стремятся избавиться путем формирования соответствующего каждому периоду измерительной частоты импульса фиксированной амплитуды и длительности (там же, рис. 10.10 с. 100). Однако это приводит к существенному усложнению преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является в качестве прототипа преобразователь частоты в аналоговый сигнал, содержащий транзистор с резистором в эмиттерной цепи и нагрузкой с фильтром - в коллекторной цепи (см. Кобзев В.В., Шмаков В.И. Каскады радиоприемников на транзисторах. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1960 - рис. 16, с. 180).

Недостатками такого преобразователя являются зависимость выходного сигнала от температуры окружающей среды, старения транзистора и изменения амплитуды входного сигнала. Эти недостатки особенно ощутимы в случае использования преобразователя в устройствах контроля проходимости трубопроводов на комбикормовых заводах и мелькомбинатах, где полезная девиация частоты, подлежащая регистрации, может оказаться меньшей, чем приведенный к изменению частоты дрейф преобразователя, особенно при контроле легких и рыхлых фракций, типа отрубей.

Целью предполагаемого изобретения является повышение стабильности характеристик преобразователя при изменении температуры окружающей среды и старения элементов, а также при изменении амплитуды входного сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь частоты в аналоговый сигнал, содержащий транзистор с резистором в эмиттерной цепи и нагрузкой с фильтром в коллекторной цепи, введены второй транзистор с резистором в эмиттерной цепи и нагрузкой с фильтром в коллекторной цепи, а также переходная и дифференцирующие цепи, входы которых соединены со входной клеммой, выход дифференцирующей цепи - с базой первого транзистора, а выход переходной цепи - с базой второго транзистора.

На чертеже представлена схема преобразователя частоты в аналоговый сигнал, содержащего транзистор 1 с резистором 2 в эмиттерной цепи и нагрузкой 3 и фильтром 4 в коллекторной цепи, второй транзистор 5 с резистором 6 в эмиттерной цепи и нагрузкой 7 и фильтром 8 в коллекторной цепи, а также дифференцирующую цепь 9 и переходную цепь 10, входы которых соединены со входной клеммой, выход дифференцирующей цепи 9 соединен с базой первого транзистора 1, а выход переходной цепи 10 - с базой второго транзистора 5.

Работает преобразователь следующим образом. Входной сигнал в виде напряжения прямоугольной формы подается через дифференцирующую цепь 9 на базу транзистора 1, который обеспечивает усилие сигнала, полученного дифференцированием только его положительного (для транзистора n-p-n типа) фронта, а через переходную цепь 10 - на базу транзистора 5, который обеспечивает усиление только положительной (для транзистора n-p-n типа) полуволны сигнала. Вследствие этого профильтрованный аналоговый сигнал в коллекторной цепи второго транзистора 5 практический не зависит от частоты входного сигнала, тогда как его зависимость от изменения (в основном температурного) эмиттерно-базового напряжения и усилительных свойств этого транзистора 5 (температурных и старения) практически идентична зависимости от этих же дистабилизирующих факторов профильтрованного аналогового сигнала в коллекторной цепи транзистора 1, изменение же последнего сигнала пропорционально изменению частоты входного сигнала. Выходной аналоговый сигнал преобразователя, представляющий собой разность коллекторных напряжений транзисторов 1 и 5, вследствие изложенного, пропорционален частоте входного сигнала и практически мало зависит от эксплуатационного изменения эмиттерно-базовых напряжений транзисторов 1 и 5 и их усилительных свойств, что и обеспечивает существенное повышение стабильности характеристик преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь частоты в аналоговый сигнал, содержащий транзистор с резистором в эмиттерной цепи и нагрузкой с фильтром в коллекторной цепи, отличающийся тем, что в него введены второй транзистор с резистором в эмиттерной цепи и нагрузкой с фильтром в коллекторной цепи, а также переходная и дифференцирующая цепи, входы которых соединены с входной клеммой, выход дифференцирующей цепи - с базой первого транзистора, выход переходной цепи - с базой второго транзистора, а дифференциальный выход преобразователя образован клеммами, подключенными к коллекторам транзисторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1