Преобразователь напряжения в частоту
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СИИ ИТИЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 3L0578 (21) 2625193/18-21 (51)М. Кп.3
Н 03 К 13/00 с присоединением заявки ¹
l осударствениый комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 230880. Бюллетень ¹ 31 (53) УДК 681 325 (088,8) Дата опубликования описания 230880
В, И.Губарь, В.В.Литвих, И.Ю.Сергеев, В.П.Сидоренко, Р
Г,К,Сироцинский и Ю.М.Туэ (72) Авторы изобретения
Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
В ЧАСТОТУ
Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к преобразователям напряжения в частоту, 5
Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, источник опорного напряжения, устройство сравнения напряжений и цепь формирования импульса обратной связи (1) .
Недостатком устройства является высокая погрешность преобразования в диапазоне высоких частот выходного сигнала. 15
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий модулятор, выход которого через конденса- 20 тор, усилитель, второй конденсатор и управляемый генератор, подключенный к выходу преобразователя, который через формирователь, интегратор, элемент выборки-хранения и делитель 25 напряжения соединен со вторым входом модулятора, а выход устройства через одновибратор соедйнен с элементом выборки-хранения (2), Выходная частота преобразователя 30 связана с входным напряжением следующим соотношением:
Ьых т К по 1 к 1+к В Ф Д AH-Ka где )о — коэффициент преобразования обратной цепи;
Кдн — коэффициент передачи делителя напряжения1
К вЂ” коэффициент передачи преобЦн раэователя частоты в напряжение, состоящего из формирователя, интегратора, элемента выборки-хранения и одновибратора, Как следует нз уравнения преобразования, погрешность известного преобразователя зависит от значения коэффициента передачи блоков прямой цепи (чем больше этот коэффициент, тем меньше погрешность статизма) и от погрешности блоков цепи обратной связи, которая полностью входит в общую погрешность устройства, что предъявляет к последним очень жесткие требования. В данном случае погрешность определяется, в первую очередь, неидеальностью сформированных импульсов, т,е. завалсм фронтов. Очевидно, 758509 х Рс где U — преобразуемое напряжение, х причем U и U противоположной полярности, 3а время замыкания ключа элемента
2 выборки-хранения осуществляется выборка выходного напряжения интегратора, которое запоминается и подается на выход элемента, 2 на время до следу1 щей выборки.
Напряжение с выхода элемента 2 выборки-хранения поступает на вход упавляемого генератора 3, выходная часра тота которого пропорциональна э у том пряжению. После окончания первого напр цикла работы время замыкания клю ча 7
Тх„ будет равно
f ,и„„о. „
Т Т хо т=,— к к.к- 8 „ф RC C
4 де г де К и К вЂ” коэффициенты передачи элемента 2 выборкихранителя и управляемого генератора, соответственно;
Т ; время замыкания ключа
7 перед началом изме-. рения, После окончания и-го цикла
"г L +T Qn(1) т1
Используя формулы суммы (n членов) геометрической прогрессии преобразуют выражение (1) их
Тх„= т,(1-q, )++T @" о что при одинаковом завале фронтов погрешность сформированной вольт-секундной площади возрастает с увеличением частоты (с уменьшением длительности) импульсов. В результате этого при необходимости достижения
5 погрешностей порядка десятых долей процента частотный диапазон известного устройства ограничен частотой
100 кГц и выше крайне затруднительно
Таким образом, ограниченность (сверху) частотного диапазона при необходимости достижения высотой точности преобразования является основным недостатком известного преобразователя, Цель изобретения — расширение диапазона выходной частоты нри сохранении высокой точности преобразования.
Поставленная цель, достигается.тем, что в преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, выход которого подключен к входу элемен- 20 та выборки-хранения, и управляемый генератор, соединенный с выходом пресбразователя, дополнительно введены источник опорного напряжения, преобразователь частоты в интервал време- 75 ни, один вход которого, подключен к выходу устройства, формирователь временных интервалов и два ключа, соединенных выходами с входом интегратора, причем нхсд первого ключа подключен к входу устройства, а вход второго — к источнику опорного напряжения, управляющий вход второго ключа соединен с выходом преобразователя частоты в интервал времени, второй вход которого подключен к одному выходу формиронателя временных интервалов, второй выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, а третий — к другому входу элемента выборки-хранения, соеди40 ненного выходом с нходом управляемого генератора.
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы его ра-45 боты.
Преобразователь напряжения н частоту содержит интегратор 1, элемент
2 выборки-хранения, управляемый генератор 3, источник 4 опорного напря- 50 жения, преобразователь 5 частоты в интервале времени, формирователь временных интервалов 8 и ключи б и 7.Интегратор 1 через алемент 2 ныборки-храненения подключен к управляемому гене- 55 ратору 3. К выходу устройства подсоединен преобразователь..5 частоты н интервал времени, ключи 6 и 7 подключены к интегратору 1, ключ 7 подключен к источнику опорного напряжения 4 и к преобразователю 5 частоты в интервал времени, ключ б — к входу устройства. формирователь 8 временных интервалов подключен к ключу б, элемент 2 выборки-хранения — к преобразователю 5 частоты в интервал времени.
Работа преобразователя осуществляЬтся циклично. Каждый цикл состоит из однотактной коммутации ключей 6, 7 и ключа элемента 2 выборки-хранения.
Работа преобраэонателя синхронизируется формирователем временных интервалов 8, Время замыкания ключа 7 Т„равно ор Р где К вЂ” коэффициент передачи преобg) разователя 5 частоты в инте рв ал в реме н и;
f выходная частота устройства.
Зв время Т„изменение напряжения на выходе интегратора 1 определяется выражением
1 î>õà тхо
Т кС f ос хо р где R С вЂ” нремязадающие элементы ин1 тег ра тора; — напряжение эталонного источо ника, 3а время Т, замыкания ключа 6 изменение напряжения на выходе интегратора 1 равно
758509
При условии ЩС1 Т„ =6im Т хоп О о так как Т„= К р. У„, то в установившемся режиме выходная частота. равна ц„т 5
1 о ф
Последнее выражение предсталяет со бой уравнение преобразования предлагаемого устройства в установившемся режиме, Главную долю в погрешности предлагаемого преобразователя составляет погрешность вследствие завала фронтов импульсов напряжения на входе интегратора, формируемых с помощью ключей б.и 7. Эта погрешность тем больше, чем короче время замыкания ключа. Однако в предлагаемом устройстве длительность импульсов, формируемых ключами, ограничена длитель- 20 ностью периода выборки, который может быть выбран на несколько порядков большим периода выходных импульсов.
Таким образом, выходная частота преобразователя может быть значитель-25 но увеличена при сохранении достаточно низкой погрешности преобразования.
Формул а и з обре те н и я
Преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, выход которого подключен к Входу элемента Вы» борки-хранения, и управляемый генератор, соединенный с выходом преобразователя, отличающийся тем. что, с целью расширения диапазона выходной частоты при сохранении высокой точности преобразования, в него . дополнительно введены источник спорного напряжения, преобразователь частоты в интервал времени, один вход которого подключен к выходу устройства, формирователь временных интервалов и два ключа, соединенных выходами с входом интегратора, причем вход первого ключа подключен к входу устройства, а вход второго — к источнику опорного напряжения, управляющий вход второго ключа соединен с выходом преобразователя частоты в интервал времени, второй вход которого подключен к одному выходу формирователя временных интервалов, второй выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, а третий — к другому входу элемента выборки-хранения, соединенного выходом с входом управляемого генератора.
Источники инфсрмации, принятые во внимание при экспертизе
1, Приборы и системы управления, 1971, 9 4, с,1 2, рис.7, 2. Научно-технический отчет
Б 314746 Разработка частотно-цифро.вых приборов общепромышлеиного применения, ЛПИ 1971 (прототип).
758509 ишь
Ш2Ш
Составитель В,Войтов
Редактор Т.Иванова Техред Н. Ковалева
Корректор И,Муска
Заказ 5653/50 Тираж 995 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4
