DE2232825B2 - Spannungs-frequenz-umsetzer - Google Patents

Spannungs-frequenz-umsetzer

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DE2232825B2
DE2232825B2 DE19722232825 DE2232825A DE2232825B2 DE 2232825 B2 DE2232825 B2 DE 2232825B2 DE 19722232825 DE19722232825 DE 19722232825 DE 2232825 A DE2232825 A DE 2232825A DE 2232825 B2 DE2232825 B2 DE 2232825B2
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Günter 8500 Nürnberg Steinmüller
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/06—Frequency or rate modulation, i.e. PFM or PRM

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  • Amplifiers (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer mit einem als Integrator geschalteten Operationsverstärker, in dessen Rückführungskreis ein Kondensator liegt, sowie einer am Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Grenzwertstufe, welche veranlaßt, daß bei Erreichen eines oberen bzw. unteren Grenzwertes die Eingangsspannung am Verstärker umgepolt wird.
Spannungs-Frequenz-Umsetzer dieser Art zeigen auch über einen größeren Frequenzbereich gute Linearität zwischen Eingangsspannung und Ausgangsfrequenz. Je höher die Ausgangsfrequenz des Spannungs-Frequenz-Umsetzers ist, um so schneller muß der Operationsverstärker sein, damit keine Minusfehler entstehen. Schnelle Operationsverstärker erfordern jedoch einen erheblichen Aufwand und sind auch entsprechend teuer, so daß ihr Einsatz eine Frage der Wirtschaftlichkeit ist.
Es ist ein Spannungs-Frequenz-Umsetzer mit einem Operationsverstärker, einer im Rückführungskreis liegenden Kapazität sowie einer an dem Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Vergleichsschaltung bekanntgeworden (OS 19 08 622), wobei die an dem Ausgang des Verstärkers angeschlossene Vergleichsschaltung beim Erreichen eines vorgegebenen Spannungswertes bewirkt, daß ein im Entladestromkreis für den Kondensator liegender Schalter für eine vorgegebene Zeitspanne geschlossen wird. Durch dieses Schließen des Schalters am Ende des Integrierzyklus wird der Kondensator entladen. Da einerseits der Entladevorgang des Kondensators nicht schlagartig erfolgen kann, sondern eine bestimmte Zeit erfordert und andererseits der Kondensator vollständig entladen sein muß, hat man bei derartigen Spannungs-Frequenz-Umsetzern Verzögerungen vorgesehen, um eine vollständige Entladung des Kondensators zu gewährleisten. Diese Verzögerungen tragen jedoch zur Nichtlinearität des Urnsetzers bei. Um nun bei Spannungs-Frequenz-Umsetzern der genannten Art die gewünschte Linearität wieder herzustellen, hat man in den Rückführungskreis eine Impedanz eingeschaltet, deren Größe im Vergleich zur Größe des Kondensators und zur vorgegebenen Zeitspanne so gewählt ist, daß die Spannungs-Frequenz-Umwandlung für alle Werte der dem Verstärker zugeführten Eingangsspannung linear ist. Die in den Rückführungskreis eingeschaltete Impedanz erzeugt eine Spannung, die Nichtlinearitäten kompensiert. Dieses Problem tritt bei Spannungs-Frequenz-Umsetzern der eingangs genannten Art, bei welchen stets nur eine Umladung des Kondensators erfolgt, nicht auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer der eingangs erwähnten Art derart zu beschälten, daß man auch bei hohen Ausgangsfrequenzen wirtschaftliche Verstärker einsetzen kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung
ίο dadurch gelöst, daß in Reihe mit dem Kondensator ein Kompensationswiderstand geschaltet ist, der so bemessen ist, daß in einem Spannungs-Frequenz-Bereich keine Nichtlinearitäten auftreten. Auf diese Weise kann der durch den wesentlich langsameren Operationsverstärker hervorgerufene Minusfehler vollständig kompensiert werden.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 das Schaltbild eines Spannungs-Frequenz-Umsetzers üblicher Ausführung,
Fig.2 ein Spannungs-Zeit-Diagramm dieses Spannungs-Frequenz-Umsetzers,
Fig.3 ein Schaltbild des Spannungs-Frequenz-Umsetzers gem. der Erfindung und
F i g. 4 das zugehörige Spannungs-Zeit-Diagramm.
Mit I ist ein als Integrator Integrator geschalteter Operationsverstärker bezeichnet, dem über eine Eingangsklemme 2 die Eingangsspannung zugeführt wird.
In den Rückführungskreis 3 des Operationsverstärkers 1 ist ein Kondensator 4 eingeschaltet. Am Ausgang des Verstärkers 1 ist eine Grenzwertstufe angeschlossen, die bei Erreichen eines oberen bzw. unteren Grenzwertes die Eingangsspannung am Operationsverstärker 1 umpolt, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Wird ein hinreichend schneller Operationsverstärker verwendet, dann wird beim Erreichen des oberen Grenzwertes + Uc zum Zeitpunkt Π die Eingangsspannung am Operationsverstärker 1 umgepolt, wo- durch der Kondensator zuerst entladen und dann entgegengesetzt aufgeladen wird. Bei Erreichen des unteren Grenzwertes — Uc zum Zeitpunkt T2 wird mit Hilfe der Grenzwertstufe 5 die Eingangsspannung am Verstärker wieder umgepolt, so daß zu den Zeitpunkten T3 und T 4 stets weitere Umschaltungen erfolgen.
Verwendet man jedoch aus wirtschaftlichen Gründen einen billigen und daher nicht so schnellen Operationsverstärker, so erfolgt das Wirksamwerden der Umschaltung nicht genau zum Zeitpunkt Tl, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt TV, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Die weiteren Umschaltungen finden ebenfalls nicht zu den Zeitpunkten T2, T3 und T4 statt, sondern erst zu den Zeitpunkten T2', T3' und T4'. Es tritt also ein Minusfehler auf, d.h.
Eingangsspannung und Ausgangsfrequenz stehen nicht mehr exakt in einem linearen Zusammenhang.
Dieser Minusfehler kann nun gemäß der Erfindung dadurch kompensiert werden, daß gemäß F i g. 3 in den Rückführungskreis 3 ein Kompensationswiderstand 6
ho eingeschaltet ist. Gleiche Teile sind wiederum mit dem gleichen Bezugszeichen wie zuvor versehen.
In Fig.4 ist mit -I- Uc wiederum der obere und mit — Uc der untere Grenzwert der Grenzwertstufe 5 angegeben. Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, erfolgt das
>r> Wirksamwerden der Umschaltung zwar ebenfalls nicht genau zu den Zeitpunkten Tl, T2...T4. sondern erst zu den Zeitpunkten TV, T2'... T4', jedoch wird durch die Einschaltung des Widerslandes 6 in den Rückfiih-
rungskreis eine Spannung solcher Größe eingeführt, daß nach der Umschaltung die ursprüngliche Kennlinie wieder erreicht wird, so daß praktisch die Umschaltungen zu den Zeitpunkten 72, T3 und T4, analog zu den Umschaltungen gem. F i g. 2 erfolgen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Spannungs-Frequenz-Umsetzer mit einem als Integrator geschalteten Operationsverstärker, in dessen Rückführungskreis ein Kondensator liegt, sowie einer am Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Grenzwertstufe, welche veranlaßt, daß bei Erreichen eines oberen bzw. unteren Grenzwertes die Eingangsspannung am Verstärker umgepolt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Kondensator ein Kompensationswiderstand geschaltet ist, der so bemessen ist, daß in einem bestimmten Spannungs-Frequenz Bereich keine Nichtlinearität auftritt.
DE19722232825 1972-07-04 1972-07-04 Spannungs-Frequenz-Umsetzer Expired DE2232825C3 (de)

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DE19722232825 DE2232825C3 (de) 1972-07-04 1972-07-04 Spannungs-Frequenz-Umsetzer
JP7519773A JPS5318306B2 (de) 1972-07-04 1973-07-03
CH966673A CH552308A (de) 1972-07-04 1973-07-03 Spannungs-frequenz-umsetzer.
FR7324371A FR2237368B1 (de) 1972-07-04 1973-07-03

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DE2232825A1 DE2232825A1 (de) 1974-01-17
DE2232825B2 true DE2232825B2 (de) 1977-12-29
DE2232825C3 DE2232825C3 (de) 1981-02-12

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JP (1) JPS5318306B2 (de)
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DE (1) DE2232825C3 (de)
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Also Published As

Publication number Publication date
FR2237368A1 (de) 1975-02-07
JPS5318306B2 (de) 1978-06-14
CH552308A (de) 1974-07-31
DE2232825C3 (de) 1981-02-12
JPS4946367A (de) 1974-05-02
DE2232825A1 (de) 1974-01-17
FR2237368B1 (de) 1978-07-21

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