Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí

Abstract

Zapojení se týká převodníku napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí. Vstupní napětí zě vstupní svorky je přivedeno přímo na neinvertující vstup operačního zesilovače. Totéž napětí se zopakuje na invertujícím vstupu operačního zesilovače a kapacitor bude nabíjen proudem úměrným vstupnímu napětí. Je-li na vstupní svorku přivedeno kladné napětí, je v činnosti první komparátor, který při dosažení komparační úrovně aktivuje první monostabilní klopný obvod. Po dobu trvání impulsu na výstupu prvního monostabilního klopného obvodu je sepnut první elektronický spínač a kapacitor se vybíjí konstantním proudem z prvního zdroje referenčního proudu. Celý proces se neustále opakuje, přičemž kmitočet impulsů na první výstupní svorce je přímo úměrný vstupnímu napětí. Podstatou řešení je, že záporné vstupní napětí přivedené na vstupní svorku uvede do činnosti druhou větev tvořenou druhým komparátorem se zdrojem komparačního napětí, druhým monostabilním klopným obvodem, druhým elektronickým spínačem a druhým zdrojem referenčního proudu. Činnost je obdobná jako u první větve, přičemž výstupní signál je nyní k dispozici na druhé výstupní svorce. Zapojení má obecné užití a. lze ho aplikovat všude tam, kde je zapotřebí jednoduchý převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem se samostatnými výstupy pro kladné a záporné vstupní napětí. Zejména najde použití v měřicí a přístrojové technice jako vstupní převodník v multimetrech, číslicových korelátorech či spektrálních analyzátorech, číslicových integrátorech apod.

Landscapes

Show more

CS265590B1

Czechoslovakia

Other languages
English
Inventor
Kamil Ml Doc Ing Csc Vrba
Jiri Ing Misurec

Worldwide applications
1987 CS

Application CS878687A events

Description

Vynález se týká převodníku napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí.
Je známo několik způsobů zapojení, které umožňují převést vstupní napětí na kmitočet a současně rozlišují, zda vstupní napětí je kladné nebo záporné polarity. Nejčastěji se používají dva komplementární převodníky, z nichž každý je určen pouze pro jednu polaritu vstupního napětí. Vlastní převodníky napětí na kmitočet pracují obvykle s řízením kmitočtu multivibrátoru pomocí proudu úměrného vstupnímu napětí, nebo pro přesnější účely se užívají zpětnovazební převodníky, obsahující integrátor, komparátor a časovači obvod, který určuje dobu vybíjení integračního kapacitoru definovaným proudem.
Nevýhodou je značná obvodová náročnost, protože každá větev obsahuje kompletní obvodové uspořádání převodníku napětí na kmitočet.
Jinou možností, jak zpracovat vstupní napětí převodníku obou polarit je přičíst ke vstupnímu napětí konstantní napětí větší než největší převáděné napětí, a tak posunout převodní charakteristiku. Nulovému vstupnímu napětí pak odpovídá určitý střední kmitočet. Podle polarity vstupního napětí se kmitočet výstupního signálu vůči střednímu kmitočtu sníží nebo zvýší. Rozdělování výstupního signálu podle polarity pak provádí napětový nebo kmitočtový komparátor, který přepíná demultiplexer zařazený za výstupem převodníku.
Nevýhodou je, že nulovému vstupnímu napětí odpovídá střední kmitočet, který je nutno obvykle v dalším zpracování uvažovat.
Nej jednodušší známé uspořádání převodníku napětí na kmitočet se dvěma samostatnými výstupy pro kladné a záporné vstupní napětí využívá integrace vstupního napětí v integrátoru. Výstupní napětí integrátoru se sleduje a podle toho, zda je vstupní napětí převodníku kladné nebo záporné, se do sčítacího bodu integrátoru připojí přes rezistor po definovanou dobu zdroj kladného či záporného referenčního napětí, čímž dojde k vybíjení nebo naopak k nabíjení integračního kapacitoru definovaným proudem. Celý proces se neustále opakuje a jeho četnost je přímo úměrná vstupnímu napětí.
Společnou nevýhodou všech uvedených zapojení je poměrně malý vstupní odpor invertujícího integrátoru, daný v podstatě odporem rezistorů, který je zapojen na vstupu integrátoru. Tato okolnost může být v řadě aplikací nevýhodná. Je samozřejmě možné před převodník zařadit oddělovací stupeň s velkým vstupním odporem, ovšem tímto způsobem se zvyšuje obvodová složitost a cenová náročnost celého převodníku.
Známé zapojení převodníku napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem, u kterého se vstupní napětí zavádí na neinvertujíci vstup operačního zesilovače. V jeho zpětné vazbě je zapojen CR článek. Kapacitor tohoto článku se nabíjí proudem úměrným vstupnímu napětí.
Po dosažení určitého napětí na výstupu zesilovače je kapacitor vybíjen referenčním proudem po definovanou dobu. Kmitočet celého děje je přímo úměrný vstupnímu napětí.
Nevýhodou tohoto převodníku je, že umožňuje zpracovávat pouze jednu polaritu vstupního napětí.
Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje zapojeni převodníku napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí podle vynálezu, skládající se z operačního zesilovače, rezistorů, kapacitoru, prvního komparátoru, prvního zdroje komparačního napětí, prvního monostabilního klopného obvodu, prvního elektronického spínače, prvního zdroje referenčního proudu, přičemž podstatou vynálezu je, že k výstupu operačního zesilovače je rovněž připojen první vstup druhého komparátoru, jehož druhý vstup je připojen ke druhému zdroji komparačního napětí. Výstup druhého komparáto ru je spojen se vstupem druhého monostabilního klopného obvodu, jehož výstup je spojen s druhou výstupní svorkou a také s řídicím vstupem druhého elektronického spínače, když k ínvertu3 jícímu vstupu operačního zesilovače je připojen první vývod druhého elektronického spínače a jeho druhý vývod je připojen ke druhému zdroji referenčního proudu.
Výhody zapojení převodníku napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí podle vynálezu spočívají zejména v tom, že velmi jednoduchým způsobem lze získat výstupní signál na oddělených výstupech podle polarity vstupního převáděného napětí, aniž by bylo potřeba složitých obvodů. Výhoda je pak především v tom, že je zachován velký vstupní odpor převodníku, tak jako u jednokanálové verze. Celé zapojení převodníku je cenově nenáročné.
Vynález je dále blíže popsán podle výkresu, na němž je znázorněno zapojeni příkladného provedení převodníku napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí.
Vstupní svorka _1 je připojena na neivertující vstup operačního zesilovače 2, přičemž k invertujícímu vstupu operačního zesilovače 2 je připojen první konec rezistoru 3^, dále první konec kapacitoru jí a rovněž první vývod prvního elektronického spínače J5 a první vývod druhého elektronického spínače J7. Druhý konec rezistoru 2 j® připojen ke společnému vodiči 9. Výstup operačního zesilovače 2 je připojen ke druhému konci kapacitoru jí a rovněž je spojen s prvním vstupem prvního komparátoru 10 a s prvním vstupem druhého komparátoru 14.
Druhý vstup prvního komparátoru 10 je připojen k prvnímu zdroji 12 komparačního napětí a druhý vstup druhého komparátoru 14 je připojen k druhému zdroji 13 komparačního napětí.
Výstup prvního komparátoru 10 je spojen se vstupem prvního monostabilního klopného obvodu 11 a podobně výstup druhého komparátoru 14 je spojen se vstupem druhého monostabilního klopného obvodu 15. Výstup prvního monostabilního klopného obvodu 11 je spojen jednak s první výstupní svorkou 16 a jednak s řídicím vstupem prvního elektronického spínače 5, jehož druhý vývod je připojen k prvnímu zdroji jl referenčního proudu a obdobně je výstup druhého monostabilního klopného obvodu 15 spojen s druhou výstupní svorkou 17 a rovněž s řídicím vstupem druhého elektronického spínače J7, jehož druhý vývod je připojen ke druhému zdroji jj referenční ho proudu.
V činnosti se na vstupní svorku JI proti společnému vodiči 9 přivede vstupní napětí U. Totéž napětí se v důsledku činnosti operačního zesilovače 2_ zopakuje na invertujícím vstupu tohoto zesilovače, a proto kapacitor 6 bude nabíjen proudem
kde U značí vstupní napětí přivedené na vstupní svorku JL proti společnému vodiči 9_ a R značí odpor rezistoru 2- Při provozu je výstupní napětí operačního zesilovače 2 sledováno prvním a druhým komparátorem 10 a 14. První komparátor 10 má nastavenu první komparační úroveň zdrojem 12 prvního komparačního napětí. Druhý komparátor 14 má nastavenou druhou komparační úroveň UR2 zdrojem 13 druhého komparačního napětí. Přitom první komparační úroveň je vyšší než druhá komparační úroveň, tj. UR1i>UK2. První komparátor 10 pracuje při kladném vstupním napětí a druhý komparátor 14 pracuje při záporném vstupním napětí převodníku.
Přivedeme-li na vstupní svorku JI kladné napětí, překlopí se komparátor 10 v tom okamžiku, kdy výstupní napětí operačního zesilovače 2 dosáhne komparační úrovně dané zdrojem 12 prvního komparačního napětí. Tím se překlopí první monostabilni klopný obvod 11 na dobu T_. danou jeho časovou konstantou. Výstupní signál prvního monostabilního obvodu 11 je přivéden na řídicí vstup elektronického spínače J5, který se sepne a k inv.ertujícímu vstupu operační ho zesilovače 2^ připojí navíc první zdroj jl referenčního proudu. Tímto způsobem dojde k vybíjení kapacitoru 6 referenčním proudem IR1- Po překlopení.prvního monostabilního klopného obvodu 11 do klidového stavu se elektronický spínač 5 rozpojí a celý děj se opakuje. Četnost nabíjení a vybíjení kapacitoru 6 je lineárně úměrná hodnotě vstupního napětí. Kmitočet výstupního signálu odebíraného z první výstupní svorky 16 proti zemní svorce 2 j®, za předpokladu, že vstupní napětí D1D, proto· lineárně závislý na vstupním napětí podle vztahu
U.
Zde IR1 značí proud dodávaný prvním zdrojem 2 referenčního proudu, TR1 dobu trvání impulsu vytvořeného prvním monostabilním klopným obvodem 21» R odpor rezistoru 2 a U vstupní napětí přivedené na vstupní svorku 2 proti společnému vodiči 2·
Obdobně zapojení pracuje, přivedeme-li na vstupní svorku 2 napětí záporné polarity.
V činnosti je však nyní druhá větev, tvořená druhým komparátorem 22» druhým monostabilním klopným obvodem 15, druhým elektronickým spínačem T_ a druhým zdrojem 2 referenčního proudu. Kmitočet výstupního signálu odebíraného z druhé výstupní svorky 17 proti zemní' svorce 2 ίθ» za předpokladu že vstupní napětí U«=O, dán vztahem přičemž IR2 značí hodnotu proudu dodávaného zdrojem 2 referenčního proudu, TR2 dobu trvání impulsu vytvořeného druhým monostabilním klopným obvodem 15 a význam dalších veličin je shodný jako v předchozím.
Aby kmitočtový zdvih převodníku napětí na kmitočet byl pro obě polarity vstupního napětí shodný, volí se IRl = IR2 a TR^ = TR2· θ^Υ^Ιθ se také volí UR2 = - UR^.
Menší nevýhodou je, že přesnost převodu závisí na citlivosti komparátoru 10 a 14, které určují okamžik aktivace monostabilních klopných obvodů 11 a 15 a na stabilitě časových konstant monostabilních klopných obvodů 11 a 15, které určují dobu vybíjení resp. nabíjení kapacitoru jS ze zdrojů referenčního proudu 4_ resp. j?. Při vhodném výběru obvodových prvků lze však tuto nevýhodu potlačit při relativně nízké ceně celého převodníku.
Převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí dle vynálezu má obecné využití a je ho možno s výhodou aplikovat všude tam, kde je zapotřebí jednoduchý převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí. Zejména lze převodník podle vynálezu využít v měřicí a přístrojové technice, např. v multimetrech, číslicových korelátorech či spektrálních analyzátorech, číslicových integrátorech apod.
Vzhledem k tomu, že obvodové řešení převodníku podle vynálezu je relativně jednoduché, je obvod vhodný pro realizaci v integrované nebo hybridní podobě.

Claims (1)
Hide Dependent

  1. PŘEDMĚT VYNALEZU ‘
    Převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem s oddělenými výstupy pro kladnou a zápornou polaritu vstupního napětí sestávající z operačního zesilovače, rezistoru, kapacitoru, prvního komparátoru, prvního zdroje komparačního napětí, prvního monostabilního klopného obvodu, prvního elektronického spínače a prvního zdroje referenčního proudu, vyznačující se tím, že k výstupu operačního zesilovače (2) je připojen první vstup druhého komparátoru (14), jehož druhý vstup je připojen ke druhému zdroji (13) komparačního napětí, přičemž výstup druhého komparátoru (14) je spojen se vstupem druhého monostabilního klopného obvodu (15), jehož výstup je spojen s druhou výstupní svorkou (17) a současně s řídicím’
    265^90 vstupem druhého elektronického spínače (7), když k invertujícímu vstupu operačního zesilovače (2) je připojen první vývod druhého elektronického spínače (7), jehož druhý vývod je připojen ke. druhému zdroji (8) referenčního proudu.