DE2117600C3

DE2117600C3 - Circuit for converting a variable frequency into a proportional DC voltage

Info

Publication number: DE2117600C3
Application number: DE19712117600
Authority: DE
Inventors: Kurt 6382 Friedrichsdorf Bieber
Original assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Current assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Filing date: 1971-04-10
Publication date: 1978-01-05

Description

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung aus einem Summierpunkt (13), dem die beiden Integrationsspannungen (U\*, U₂*) mit umgekehrten Vorzeichen zugeführt werden, und einem nachgeschalteten Triggerschalter (16), der bei dem Spannungswert Null am Summierpunkt (13) einen Impuls zur Anschaltung des dritten Schalters (17) und zur Rückstellung des zweiten Integrators (14) mit der Frequenz (I₂) abgibt, aufgebaut ist.2. A circuit according to claim 1, characterized in that the comparator circuit consists of a summing point (13) to which the two integration voltages ( U \ *, U ₂ *) are supplied with the opposite sign, and a downstream trigger switch (16) which is connected to the Voltage value zero at the summing point (13) emits a pulse to connect the third switch (17) and to reset the second integrator (14) at the frequency (I ₂ ) .

3. !Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Eingangsfrequenz (f\) von einem Impulsgeber (9) abgenommen wird und daß die frequenzproportionale Ausgangsgleichspannung (Uac), von einem Tiefpaßfilter (5) geglättet, Meß- und/oder Regeiungszwecken dient3.! Circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the variable input frequency (f \) is taken from a pulse generator (9) and that the frequency- proportional output DC voltage (Uac), smoothed by a low-pass filter (5), measuring and / or for regulatory purposes

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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Umformung einer variablen Frequenz in eine proportionale Gleichspannung, bei der eine konstante Gleichspannung mit einer ersten Zeitkonstanten für die der variablen Frequenz entsprechende Periodendauer aufintegriert und der dabei erreichte Spannungswert in einem Halteglied gespeichert wird.The invention relates to a circuit for converting a variable frequency into a proportional DC voltage, in which a constant DC voltage is used a first time constant for the period corresponding to the variable frequency and the voltage value reached is stored in a holding element.

Zur Umsetzung einer variablen Frequenz, etwa einer drehzahlproportionalen Impulsfrequenz eines Drehzahlgebers, ist es eine gebräuchliche Methode, eine konstante Gleichspannung über einen Schalter mit konstanter Schließzeit, d.h. also für eine konstante Zeitdauer, an den Gleichspannungsausgang anzuschalten, und zwar im Rhythmus der variablen Frequenz. Die Schaltfrequenz dieses Schalters ist also gleich der variablen Impulsfrequenz. An diesem Schalter ist ein Widerstand angeschlossen, dessen Klemmen den Gleichspunnungsausgang bilden und an denen dieTo implement a variable frequency, such as a speed-proportional pulse frequency of a speed sensor, it is a common method, a constant DC voltage via a switch with constant closing time, i.e. for a constant Time to connect to the DC voltage output, in the rhythm of the variable frequency. the The switching frequency of this switch is therefore equal to the variable pulse frequency. There is a on this switch Resistor connected, the terminals of which form the DC output and to which the frequenzproportionale Gleichspannung gemessen wird. Der arithmetische Mittelwert der Gleichspannung am Widerstand ist der angelegten Gleichspannung, der konstanten Schließzeit und der Schaltfrequenz proportional.frequency proportional DC voltage is measured. The arithmetic mean value of the DC voltage on Resistance is proportional to the applied DC voltage, the constant closing time and the switching frequency.

Die konstante Schließzeit wird kleiner oder gleich dem Reziprokwert der maximalen variablen Frequenz gewählt Somit ergibt sich eine Ausgangsgleichspannung, die maximal gleich der anzuschaltenden Gleichspannung isLThe constant closing time is less than or equal to the reciprocal of the maximum variable frequency selected This results in a DC output voltage that is at most equal to the DC voltage to be connected isL

Der gewünschten frequenzproportionalen Gleichspannung sind unerwünschte Wechselspannungen mit der Grundfrequenz, d.h. der umzuwandelnden Eingangsfrequenz, und deren Oberwellen überlagert. Die Amplituden dieser Wechselspannungen müssen von einem nachgeschalteten Tiefpaß-Filter ausreichend stark gedämpft werden. Andererseits soll aber der zeitliche Verlauf der Ausgangsgleichspannung möglichst genau, d. h. schnell, der zeitlichen Änderung der umzuwandelnden Impulsfrequenz folgen. Dies sind zwei Forderungen, die sich widersprechen. Die Grenzfrequenz des Tiefpaß-Filters muß unterhalb der kleinsten umzuwandelnden Impulsfrequenz liegen. Das bedeutet aber, daß die Bandbreite für das Nutzsignal nur bis zu dieser Grenzfrequenz herunterreicht Daraus ergeben sich, insbesondere bei kleinen und kleinsten variablen Ejngangsfrequenzen, enorme Anforderungen an die Qualität des angeschlossenen Tiefpaß-Fiiiers. Wenn überhaupt, so kann das nur mit einem erheblichen Aufwand erreicht werden.The desired frequency-proportional direct voltage are undesirable alternating voltages the fundamental frequency, i.e. the input frequency to be converted, and its harmonics superimposed. the The amplitudes of these alternating voltages must be sufficient from a downstream low-pass filter be strongly attenuated. On the other hand, the time course of the DC output voltage should be as accurate as possible, i. H. fast, the change in time of the follow the pulse frequency to be converted. These are two demands that contradict each other. The cut-off frequency of the low-pass filter must be below the smallest pulse frequency to be converted. But this means that the bandwidth for the useful signal is only up to this cut-off frequency goes down This results, especially with small and very small variables Input frequencies, enormous demands on the quality of the connected low-pass filter. When anyway, this can only be achieved with considerable effort.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei der Umwandlung einer variablen Frequenz in eine proportionale Gleichspannung, insbesondere bei kleinen und kleinsten Eingangsfrequenzen, den Aufwand an der Filterschaltung auf ein Minimum herabzudrücken und trotzdem eine möglichst verzerrungsfreie Übertragung bzw. ein rasches Ansprechen auf Frequenzänderungen bei geringer Restwelligkeit des Nutzsignals zu ermöglichen.The object of the invention is therefore, when converting a variable frequency into a proportional DC voltage, especially with small and smallest input frequencies to reduce the effort on the filter circuit to a minimum and nevertheless a transmission that is as distortion-free as possible and a quick response to frequency changes to enable with low residual ripple of the useful signal.

Aus der deutschen Auslegeschrift 18 05 564 ist eine Schaltung zur Messung niedriger Frequenzen bekannt, bei welcher die Voraussetzungen geschaffen werden sollen, um am Ausgang eine einfache Glättungsschaltung verwenden zu können. Bei dieser bekannten Schaltung wird ein Kondensator im Takte der zu messenden Eingangsfrequenz entladen, so daß die an ihm abnehmbare Sägezahnspannung umgekehrt proportional zur steuernden Eingangsfrequenz ist. Die hieraus abgeleitete Gleichspannung wird kurzzeitig gespeichert und dient zur Steuerung der Frequenz eines Impulsgenerators, welcher aus einem Widerstand, einem Kondensator und einem Unijunction-Transistor aufgebaut ist. Der als Schwellwertschalter dienende Transistor gibt mehr Impulse ab, wenn die Spannung am Widerstand dieses Impulsgenerators höher ist, weil die notwendige Schweilwertspannung am Kondensator des Generators schneller bzw. öfter erreicht wird. Ist umgekehrt die Spannung niedriger, was einer niedrigeren Spannung am ersten Kondensator und dementsprechend einer höheren Eingangsfrequenz entspricht, wird der Kondensator des Impulsgenerators weniger oft aufgeladen. Somit wird die Schaltfrequenz niedriger, die als Eingangsfrequenz einem Monoflop zugeführt wird und somit umgekehrt proportional zur zu messenden Fingangsfrequenz ist. Das Monoflop liefert an seinem Ausgang Impulse, die zur periodischen Entladung eines weiteren Kondensators dienen, dessen Amplitude umgekehrt proportional zur Frequenz des MonoflopsFrom the German Auslegeschrift 18 05 564 a circuit for measuring low frequencies is known, in which the prerequisites are to be created in order to be able to use a simple smoothing circuit at the output. With this well-known Circuit will discharge a capacitor in time with the input frequency to be measured, so that the sawtooth voltage that can be removed from it is inversely proportional to the controlling input frequency. the DC voltage derived from this is stored briefly and is used to control the frequency of a Pulse generator, which consists of a resistor, a capacitor and a unijunction transistor is constructed. The transistor serving as a threshold switch emits more pulses when the voltage is on The resistance of this pulse generator is higher because the necessary threshold voltage across the capacitor of the Generator is reached faster or more often. Conversely, if the voltage is lower, which corresponds to a lower voltage on the first capacitor and, accordingly, to a higher input frequency the capacitor of the pulse generator charged less often. Thus, the switching frequency becomes lower, the is fed to a monoflop as the input frequency and is therefore inversely proportional to the one to be measured Is the initial frequency. The monoflop delivers impulses at its output, which lead to the periodic discharge of a Another capacitor is used, the amplitude of which is inversely proportional to the frequency of the monoflop

und proportional zur umzuwandelnden Eingangsfrequenz ist.and is proportional to the input frequency to be converted.

Obwohl es aus dieser bekannten Schaltung bekannt ist, die Eingangsfrequenz in eine direkt proportionale Gleichspannung umzuwandeln, löst die Erfindung die obengenannte Aufgabe aufgrund einer gänzlich anderen Wirkungsweise und mit anderen elektrischen Mitteln sowie mit einem einfacheren Aufbau.Although it is known from this known circuit, the input frequency in a directly proportional To convert DC voltage, the invention solves the above-mentioned object on the basis of an entirely different one Mode of action and with other electrical means and with a simpler structure.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schaltung dadurch gelöst, daß ein zweiter Integrator zur Aufintegrierung einer konstanten Gleichspannung mit einer zweiten Zeitkonstanten vorgesehen ist, daß eine Vergleicherschaltung für die am Ausgang des Haltegliedes anstehende erste Integrationsspannung und die am Ausgang des zweiten Integrators anstehende zweite Integrationsspannung vorgesehen ist, daß ein Schalter mit einer jeweils konstanten Einschaltzeitdauer vorgesehen ist, der eine konstante Gleichspannung an den Gleichspannungsausgang anschaltet, daß dieser Schalter von der Vergleicherschaltung bei Übereinstimmung der Werte der Integrationsspannungen geschaltet wird, wobei durch diesen Schaltimpuls gleichzeitig der zweite Integrator rückgestellt wird, und daß die erste Zeitkonstante um ein Vielfaches größer ist als die zweite Zeitkonstante.The object of the invention is achieved in the aforementioned circuit in that a second Integrator for integrating a constant DC voltage with a second time constant it is provided that a comparator circuit for the first pending at the output of the holding element Integration voltage and the second integration voltage present at the output of the second integrator it is provided that a switch is provided with a constant switch-on time, the one constant DC voltage to the DC voltage output, that this switch from the comparator circuit is switched when the values of the integration voltages match, whereby through this switching pulse is reset at the same time the second integrator, and that the first time constant is many times greater than the second time constant.

Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird der entscheidende Vorteil erzielt, daß die Grenzfrequenz des Tiefpaß-Filters so hoch gelegt werden kann, wie es für eine weitgehend verzerrungsfreie Übertragung des Nutzsignals bzw. für ein rasches Ansprechen auf Frequenzänderungen bei geringer Restwelligkeit des Nutzsignals bei einem Minimum an Filteraufwsnd erforderlich istWith this solution according to the invention, the decisive advantage is achieved that the cutoff frequency of the low-pass filter can be set as high as it can for a largely distortion-free transmission of the useful signal or for a quick response Frequency changes with low residual ripple of the useful signal with a minimum of filter expenditure is required

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung, die wenig Aufwand für die Vergleicherschaltung erfordert, ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Vergleicherschaltung aus einem Summierpunkt, dem die beiden Integrationsspannungen mit umgekehrtem Vorzeichen zugeführt werden, und einem nachgeschalteten Triggerschalter, der bei dem Spannungswert _4Ü Null am Summierpunkt einen Impuls zur Anschaltung des dritten Schalters und zur Rückstellung des zweiten Integrators mit der zweiten Frequenz abgibt, aufgebaut ist.An advantageous embodiment of the circuit according to the invention, which requires little effort for the comparator circuit, is characterized in that this comparator circuit consists of a summing point, to which the two integration voltages are fed with the opposite sign, and a downstream trigger _switch, which has a voltage value 4Ü zero at the summing point Pulse to turn on the third switch and to reset the second integrator emits at the second frequency, is built up.

Vorteilhafterweise wird bei der erfindungsgemäßen Schaltung die variable Eingangsfrequenz von einem Impulsgeber abgenommen, beispielsweise einem Tachometergenerator, und die frequenzproportionale Ausgangsgleichspannung von einem Tiefpaß-Filter geglättet, zu Meß- und/oder Regelungszwecken verwendet. Jedoch ist die erfindungsgemäße Schaltung nicht auf diesen Anwendungszweck beschränkt.Advantageously, in the circuit according to the invention, the variable input frequency of one Pulse generator removed, for example a tachometer generator, and the frequency-proportional output DC voltage smoothed by a low-pass filter, used for measurement and / or control purposes. However, the circuit according to the invention is not restricted to this application.

Im folgenden ist anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels die erfindungsgemäße Schaltung zur Umwandlung einer variablen Frequenz in eine proportionale Ausgangsgleichspannung näher erläutert Die Figuren zeigen im einzelnen:In the following, the invention is based on an embodiment shown in the figures Circuit for converting a variable frequency into a proportional DC output voltage explained in more detail The figures show in detail:

F i g. 1 schematisch eine übliche Schaltung mit nachgeschaltetem Tiefpaß-Filter,F i g. 1 schematically shows a conventional circuit with a downstream low-pass filter,

F i g. 2 ein Diagramm von Gleichspannungsimpulsen über der Zeitachse,F i g. 2 shows a diagram of DC voltage pulses over the time axis,

Fig.3 ein Blockschaltbild einer Schaltung gemäß vorliegender Erfindung.3 shows a block diagram of a circuit according to of the present invention.

In Fig. 1 ist eine übliche Schaltung gezeigt, wie sie eingangs beschrieben wurde. Eine konstante Gleich- 6s Spannungsquelle 1 mit der Spannung LO ist über einen Schalter 2 an einen Widerstand 3 anschaltbar. Der Schalter 2 wird mit der variablen Frequenz f\ geschlossen, wobei dieser Schalter 2 für eine ganz bestimmte, konstante Zeitdauer U> geschlossen bleibt Dabei darf die der Eingangsfrequenz f\ entsprechende Zeitdauer t\ nie kleiner sein als die konstante Schließzeitdauer fo des Schalters Z An den Widerstand 3 der mit 4 bezeichneten Wandlerschaltung ist ein Tiefpaß-Filter 5 angeschlossen, von dessen Ausgangsklemmen dann die gefilterte frequenzproportionale Gleichspannung abgenommen und weiterverwendet ■werden kann.In Fig. 1, a conventional circuit is shown, as it was described at the outset. A constant DC 6s voltage source 1 with the voltage LO can be connected to a resistor 3 via a switch 2. The switch 2 is closed with the variable frequency f \ , whereby this switch 2 remains closed for a very specific, constant time period U>. The time period t \ corresponding to the input frequency f \ must never be less than the constant closing time fo of the switch Z An the resistor 3 of the converter circuit denoted by 4 is connected to a low-pass filter 5, from the output terminals of which the filtered, frequency-proportional direct voltage can then be tapped and used further.

Das Tiefpaß-Filter 5 weist eine Durchiaßcharakteristik mit der Grenzfrequenz f_g auf, die in das schematisch dargestellte Tiefpaß-Filter 5 eingezeichnet ist Diese Grenzfrequenz f_g muß bei kleinen und kleinsten Eingangsfrequenzen Z₁ noch kleiner als diese sein, um ein rasches Ansprechen auf Frequenzänderungen bei geringer Restwelligkeit des Nutzsignals zu ermöglichen. Dies verursacht den erheblichen und unerwünschten Aufwand für das Tiefpaß-Filter 5.The low-pass filter 5 has a transmission characteristic with the cut-off frequency f _g , which is drawn in the schematically illustrated low-pass filter 5. This cut-off frequency f _g must be even smaller than this for small and very small input frequencies Z ₁ in order to respond quickly to frequency changes to enable with low residual ripple of the useful signal. This causes the considerable and undesirable expense for the low-pass filter 5.

In Fig.2 sind über der Zeitachse / In. ise der Spannungshöhe LO mit der konstanten Zeitdauer to des Schalters 2 dargestellt, die im Rhythmus der variablen Eingangsfrequenz f\ an den Gleichspannungsausgang der Wandlerschaltung 4 bzw. an den Eingang des Tiefpaß-Filters 5 angeschaltet werden. Daraus ergibt sich, daß die Ausgangsgleichspannung Uag proportional der Gleichspannung LO, der konstanten Einschaltzeitdauer fo und der variablen Eingangsfrequenz /i ist. Diese Ausgangsgleichspannung Uag ist in dem in F i g. 2 gezeigten Diagramm als gestrichelte Linie eingezeichnet In Fig.2 are above the time axis / In. ise of the voltage level LO with the constant duration to of the switch 2, which are connected to the DC voltage output of the converter circuit 4 or to the input of the low-pass filter 5 at the rhythm of the variable input frequency f \. This means that the output DC voltage Uag is proportional to the DC voltage LO, the constant switch-on time fo and the variable input frequency / i. This DC output voltage Uag is in the in F i g. 2 is shown as a dashed line

Eine erfindungsgemäße Schaltung ist als Blockschaltbild in Fig.3 dargestellt. Diese Schaltungsanordnung betrifft die Wandlerschaltung 4, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist, also ohne das Tiefpaß-Filter 5, das in Fig. 3 nicht dargestellt istA circuit according to the invention is shown as a block diagram in FIG. This circuit arrangement relates to the converter circuit 4 as shown in FIG. 1 is shown, that is, without the low-pass filter 5, which is not shown in FIG. 3 is shown

Eine Gleichspannungsquelle 6 ist an einen ersten Integrator 7 mit der Integrationszeitkonstanten τί angeschlossen. Am Ausgang des Integrators 7 steht die Spannung Ux an. die einem ersten Schalter 8 zugeführt wird. Dieser Schalter 8 wird von der umzuwandelnden variablen Frequenz f\ angesteuert und betätigt Die Frequenz f\ kann beispielsweise von einem Impulsgeber 9 erzeugt werden. Ebenso wie der Schalter 8 wird ein zweiter Schalter 11, dessen Ausgang auf den ersten Integrator 7 geführt ist, von der variablen Frequenz /Ί angesteuert und betätigt, wozu er beispielsweise an den Taktausgang des Schalters 8 angeschlossen sein kann. Der Ausgang des Schalters 8 ist an ein Halteglied 12 angeschlossen, an dessen Ausgang eine Gleichspannung U]* ansteht Diese Spannung U-* wird auf einen Summierpunkt 13 geführt. Diesem Summierpunkt 13 wird eine weitere Spannung Ui* mit umgekehrter Polarität zugeführt Die Spannung U₂* steht am Ausgang eines zweiten Integrators 14 an, an dessen Eingang eine Gleichspannungsquelle 15 angeschlossen ist. Aus Vereinfachungsgründen weist diese Gleichspannungsquelle wieder die Spannung Uo auf. Der zweite Integrator 14 integriert diese Spannung LO mit einer zweiten Zeitkonstanten T₂ auf, die erfindungsgemäß wesentlich kleiner ist als die erste Zeitkonstante τχ des ersten Integrators 7.A DC voltage source 6 is connected to a first integrator 7 with the integration time constant τί. The voltage Ux is present at the output of the integrator 7. which is fed to a first switch 8. This switch 8 is controlled and actuated by the variable frequency f \ to be converted. The frequency f \ can be generated by a pulse generator 9, for example. Like the switch 8, a second switch 11, the output of which is routed to the first integrator 7, is controlled and actuated by the variable frequency / Ί, for which purpose it can be connected to the clock output of the switch 8, for example. The output of the switch 8 is connected to a holding element 12, at the output of which a direct voltage U] * is present. This voltage U- * is fed to a summing point 13. A further voltage Ui * with reversed polarity is fed to this summing point 13. The voltage U ₂ * is present at the output of a second integrator 14, to whose input a direct voltage source 15 is connected. For reasons of simplification, this DC voltage source again has the voltage Uo. The second integrator 14 integrates this voltage LO with a second time constant T ₂ , which according to the invention is significantly smaller than the first time constant τχ of the first integrator 7.

Der Summierpunkt 13 ist auf den Eingang eines Triggerschalters 16 geführt, an dessen Ausgang immer dann Impulse anstehen, wenn am Summierpunkt 13 der Spannungswert Null vorliegt, das heißt, wenn die mit verschiedener Polarität zugeführten Spannungen Ux* und t/2* den gleichen Wert aufweisen. Die Ausgangsim-The summing point 13 is led to the input of a trigger switch 16, at the output of which there are always pulses when the voltage value zero is present at the summing point 13, that is, when the voltages Ux * and t / 2 * supplied with different polarity have the same value . The initial

pulse des Triggerschalters 16 werden zum einen dem zweiten Integrator 14 zur Rückstellung und zum anderen einem dritten Schalter 17 zugeführt. Der Schalter 17 hat eine konstante Schließzeit mit der Zeitdauer ίο und schaltet, wenn er durch die Impulse des Triggerschalters 16 eingeschaltet wird, eine Gleichspannung Uo einer Gleichspannungsquelle 18 an den Gleichspannungsausgang 19 der Wandlerschaltung an.Pulses from the trigger switch 16 are fed, on the one hand, to the second integrator 14 for resetting and, on the other hand, to a third switch 17. The switch 17 has a constant closing time with the duration ίο and switches, when it is switched on by the pulses of the trigger switch 16, a DC voltage Uo from a DC voltage source 18 to the DC voltage output 19 of the converter circuit.

Die Ausgangsimpulse des Schalters 17 weisen die Frequenz fj auf, mit der die Ausgangsimpulse am ι ο Triggerschalter 16 anstehen. Diese Frequenz f₂ entspricht der variablen Frequenz /Ί multipliziert mit dem Quotienten aus der ersten Zeitkonstanten ri und der zweiten Zeitkonstanten τ₂. Da ri erfindungsgemäß wesentlich größer ist als T₂, ist die Frequenz h um ein ι s Vielfaches gegenüber der variablen Eingangsfrequenz f\ erhöht.The output pulses of the switch 17 have the frequency fj with which the output pulses are applied to the trigger switch 16. This frequency f ₂ corresponds to the variable frequency / Ί multiplied by the quotient of the first time constant ri and the second time constant τ ₂ . Since, according to the invention, ri is significantly greater than T ₂ , the frequency h is increased by a multiple of the variable input frequency f \ .

Am Gleichspannungsausgang 19 steht demnach eine Gleichspannung Uag an, deren zeitlicher Mittelwert der Gleichspannung Uo der Gleichspannungsquelle 18, der konstanten Schließzeitdauer /0 des dritten Schalters 17 und der Frequenz f₂ proportional ist.A direct voltage Uag is accordingly present at the direct voltage output 19, the mean value of which is proportional to the direct voltage Uo of the direct voltage source 18, the constant closing time / 0 of the third switch 17 and the frequency f ₂ .

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist folgende: Die am Integrator 7 anstehende Gleichspannung Uo wird mit der Zeitkonstanten τ\ so lange aufintegriert, bis der Schalter 8 von der variablen Eingangsfrequenz f\ angesteuert wird. Die Inlegrationszeit für die Spannung LO beträgt demnach t\ = \lf\. Die bei Ende dieser Integration erreichte Spannung The operation of the circuit arrangement according to the invention is as follows: The DC voltage Uo present at the integrator 7 is integrated with the time constant τ \ until the switch 8 is controlled by the variable input frequency f \. The integration time for the voltage LO is therefore t \ = \ lf \. The tension reached at the end of this integration

wird dem Halteglied 12 zugeführt und von diesem gespeichert. Gleichzeitig wird mit der Ansteuerung des Schalters 8 durch die variable Eingangsfrequenz f\ über den Schalter 11 der erste Integrator 7 rückgestellt, so daß eine erneute Integration der Gleichspannung LO der Spannungsquelle 6 mit der ersten Zeitkonstanten η erfolgt.is fed to the holding member 12 and stored by it. Simultaneously with the activation of the switch 8 by the variable input frequency f \ via the switch 11, the first integrator 7 is reset, so that a renewed integration of the direct voltage LO of the voltage source 6 with the first time constant η takes place.

Der zweite Integrator 14 integriert mit der zweiten Zeitkonstanten τι die Gleichspannung LO der Gleichspannungsquelle 15 auf. Diese Aufintegrierung dauert so lange, bis der Spannungswert der ersten Integration U]* mit dem der zweiten gleich ist. Dies deshalb, weil dem Summierpunkt 13 die erste Integrationsspannung U\* und die zweite Integrationsspannung Ui* mit umgekehrtem Vorzeichen zugeführt werden, der Triggerschalter 16 immer dann einen Impuls abgibt, wenn am Summierpunkt 13 die Spannung Null ist und dabei dann den zweiten Integrator 14 zurückstellt, so daß eine erneute Aufintegrierung der Spannung LO der Gleichspannungsqueile 15 mit der zweiten Zeitkonstanten V2 erfolgt.The second integrator 14 integrates the DC voltage LO of the DC voltage source 15 with the second time constant τι. This integration lasts until the voltage value of the first integration U] * is the same as that of the second. This is because the first integration voltage U \ * and the second integration voltage Ui * are fed to the summing point 13 with the opposite sign, the trigger switch 16 always emits a pulse when the voltage at the summing point 13 is zero and then resets the second integrator 14 so that the voltage LO of the DC voltage source 15 is again integrated with the second time constant V2 .

Gleichzeitig mit der Rückstellung des zweiten Integrators 14 erfolgt durch den Ausgangsimpuls des Triggcrschalters 16 die Anschaltung der Gleichspannung Ua der Gleichspannungsquelle 18 an den Gleichspannungsausgang 19 für die konstante Zeitdauer k des Schalters 17. Die Ausgangsimpulse des Schalters 17 weisen die Frequenz h auf, mit der die Ausgangsimpulse am Triggerschalter 16 anstehen. Diese Frequenz /₂ entspricht der variablen Eingangsfrequenz I_x multipliziert mit dem Quotienten aus der ersten Zeitkonstanten ti und der zweiten Zeitkonstanten τι. Da X\ erfindungsgemäß wesentlich größer ist als τι, ist die Frequenz h um ein Vielfaches gegenüber der variablen Eingangsfrequenz /1 erhöht.Simultaneously with the resetting of the second integrator 14, the output pulse of the trigger switch 16 connects the direct voltage Ua of the direct voltage source 18 to the direct voltage output 19 for the constant period k of the switch 17. The output pulses of the switch 17 have the frequency h with which the There are output pulses at the trigger switch 16. This frequency / ₂ corresponds to the variable input frequency I _x multiplied by the quotient of the first time constant ti and the second time constant τι. Since X \ according to the invention is significantly greater than τι, the frequency h is increased by a multiple compared to the variable input frequency / 1.

Am Gleichspannungsausgang 19 steht demnach eine Gleichspannung Uac an, deren zeitlicher Mittelwert der Gleichspannung LO der Gleichspannungsquelle 18, der konstanten Schließzeitdauer f₀ des Schalters 17 und der Frequenz h proportional ist.A DC voltage Uac is accordingly present at the DC voltage output 19, the mean value of which is proportional to the DC voltage LO of the DC voltage source 18, the constant closing time duration f _{0 of} the switch 17 and the frequency h .

Diese Ausgangsgleichspannung Uag -wird nunmehr mit der um ein Vielfaches gegenüber der Eingangsfrequenz f\ erhöhten Frequenz f\ an das nachgeschaltete Tiefpaß-Filter gegeben, so daß dessen Grenzfrequenz f_g so gewählt werden kann, daß der Filteraufwand auf ein Minimum beschränkt ist. Die Erhöhung dieser Grenzfrequenz fg hängt dabei von dem Quotienten der ersten Zeitkonstanten τ_χ und der zweiten Zeitkonstanten X₂ ab, dessen Grenze nur durch die Trägheit der verwendeten Schalter begrenzt ist.This DC output voltage Uag -is now with the f by a multiple compared to the input frequency \ increased frequency f \ in the downstream low-pass filter placed so that its cut-off frequency f _g can be chosen so that the filter cost is kept to a minimum. The increase in this limit frequency fg depends on the quotient of the first time constant τ _χ and the second time constant X ₂ , the limit of which is only limited by the inertia of the switches used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent address:

1. Schaltung zur Umformung einer variablen Frequenz in eine proportionale Gleichspannung, bei der eine konstante Gleichspannung mit einer ersten Zeitkonstanten für die der variablen Frequenz entsprechende Periodendauer aufintegriert und der dabei erreichte Spannungswert in einem Halteglied gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Integrator (14) zur Aufintegrierung einer konstanten Gleichspannung (Uo) mit einer zweiten Zeitkonstanten (τ₂) vorgesehen ist, daß eine Vergleicherschaltung (13) für die am Ausgang des Haltegliedes (12) anstehende erste Integrationsspannung (Ui*) und die am Ausgang des zweiten Integrators (14) anstehende zweite Integrationsspannung (U₂*) vorgesehen ist, daß ein Schalter (17) mit einer jeweils konstanten Einschaltzeitdauer (to) vorgesehen ist, der eine konstante Gleichspannung (Uo) an den Gleichspannungsausgang (19) anschaltet, daß dieser Schalter (17) von der Vergleicherschaltung bei Übereinstimmung der Werte der Integrationsspannungen (U\*, U₂*) geschaltet wird, wobei durch diesen Schaltimpuls gleichzeitig der zweite Integrator (14) rückgestellt wird, und daß die erste Zeitkonstante (m) um ein Vielfaches größer ist als die zweite Zeitkonstante1. A circuit for converting a variable frequency into a proportional DC voltage, in which a constant DC voltage with a first time constant for the period corresponding to the variable frequency is integrated and the voltage value achieved is stored in a holding element, characterized in that a second integrator (14 ) for integrating a constant direct voltage (Uo) with a second time constant (τ ₂ ), a comparator circuit (13) is provided for the first integration voltage (Ui *) present at the output of the holding element (12) and the first integration voltage (Ui *) at the output of the second integrator ( 14) pending second integration voltage (U ₂ *) is provided that a switch (17) with a constant switch-on time (to) is provided, which connects a constant DC voltage (Uo) to the DC voltage output (19), that this switch (17 ) from the comparator circuit if the values of the integration voltages (U \ *, U ₂ *) is switched, the second integrator (14) is simultaneously reset by this switching pulse, and that the first time constant (m) is many times greater than the second time constant