RU2019028C1

RU2019028C1 - Frequency-to-voltage converter

Info

Publication number: RU2019028C1
Authority: RU
Inventors: О.В. Лебедев
Original assignee: Арзамасское опытно-конструкторское бюро "Импульс"
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: pulse equipment. SUBSTANCE: frequency-to-voltage converter has current stabilizer to which output first capacitor and first key are connected in parallel and second capacitor and univibrator are coupled through second key. Output of univibrator is linked to controlling input of second key. Converter is supplemented with first and second AND circuits, NOT-AND circuit, second univibrator, second current stabilizer, first and second NOT circuits. EFFECT: increased stability of output voltage due to synchronization of start of operation of converter with front of input pulses and enhanced accuracy of conversion thanks to conversion of frequency increment to voltage. 1 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в устройствах автоматики и измерительной техники. The invention relates to a pulse technique and can be used in automation devices and measuring equipment.

Известен преобразователь частоты в напряжение [1], недостатком которого является нелинейность характеристики. A known converter of frequency to voltage [1], the disadvantage of which is the non-linearity of the characteristic.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь частоты в напряжение, содержащий стабилизатор тока, два конденсатора, два ключа, одновибратор и генератор импульсов [2]. Недостатками данного преобразователя являются нестабильность выходного напряжения за счет того, что начало и конец временного интервала, задаваемого генератором, не синхронизирован с началом входных импульсов, а также недостаточная точность преобразования. The closest in technical essence to the proposed one is a frequency to voltage converter containing a current stabilizer, two capacitors, two keys, a single vibrator and a pulse generator [2]. The disadvantages of this converter are the instability of the output voltage due to the fact that the beginning and end of the time interval specified by the generator is not synchronized with the beginning of the input pulses, as well as insufficient conversion accuracy.

Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения за счет синхронизации начала работы устройства с фронтом входных импульсов и повышение точности преобразования за счет преобразования в напряжение не самой частоты, а ее приращения. The purpose of the invention is to increase the stability of the output voltage by synchronizing the start of operation of the device with the front of the input pulses and increasing the accuracy of the conversion by converting not the frequency itself into voltage, but its increment.

Цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий стабилизатор тока, к выходу которого параллельно подсоединены первый конденсатор и первый ключ и через второй ключ второй конденсатор и одновибратор, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, введены первая схема U, выход которой соединен с входом стабилизатора тока, схема И-НЕ, выход которой соединен с управляющим входом первого ключа, а второй вход - с выходом одновибратора, схема ИЛИ-НЕ, выход которой соединен с входом одновибратора и первым входом схемы И-НЕ, а первый вход - с входом стабилизатора тока, второй одновибратор, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с вторым входом первой схемы И, второй стабилизатор тока, выход которого соединен с выходом первого стабилизатора, а вход - с вторым входом схемы ИЛИ-НЕ, вторая схема И, выход которой соединен с входом второго стабилизатора, а второй вход - с входной шиной, первая схема НЕ, вход которой соединен с входной шиной, а выход - с первым входом первой схемы И, вторая схема НЕ, вход которой соединен с выходом второго одновибратора, а выход - с первым входом второй схемы И. The goal is achieved by the fact that the first circuit U, the output of which is connected to the input, is introduced into the converter containing the current stabilizer, to the output of which the first capacitor and the first key are connected in parallel with the second capacitor and the one-shot oscillator, the output of which is connected to the control input of the second key a current stabilizer, an AND-NOT circuit, the output of which is connected to the control input of the first key, and a second input to the output of a single-shot, an OR-NOT circuit, whose output is connected to the input of a single vibrator and the first input of the AND-NOT circuit the output is with the input of the current stabilizer, the second one-shot, the input of which is connected to the input bus, and the output is with the second input of the first AND circuit, the second current stabilizer, the output of which is connected with the output of the first stabilizer, and the input is with the second input of the OR-NOT circuit , the second circuit And, the output of which is connected to the input of the second stabilizer, and the second input - to the input bus, the first circuit is NOT, the input of which is connected to the input bus, and the output - with the first input of the first circuit And, the second circuit is NOT, the input of which is connected to the output of the second one-shot, and the output is from the first input of the second circuit I.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя. The drawing shows a functional diagram of the Converter.

Преобразователь содержит первый и второй конденсаторы 1 и 2, первый и второй стабилизаторы 3 и 4 тока, первый и второй ключи 5 и 6, первую и вторую схемы И 7 и 8, схему И-НЕ 9, первый и второй одновибраторы 10 и 11, схему ИЛИ-НЕ 12, первую и вторую схему НЕ 13 и 14. The converter contains the first and second capacitors 1 and 2, the first and second current stabilizers 3 and 4, the first and second switches 5 and 6, the first and second circuits AND 7 and 8, the AND-NOT circuit 9, the first and second single vibrators 10 and 11, scheme OR NOT 12, the first and second scheme NOT 13 and 14.

Преобразователь работает следующим образом. The converter operates as follows.

На вход подаются импульсы преобразуемой частоты скважностью два, по перепаду из 0 в 1 запускается второй одновибратор 11, на выходе которого формируется положительный импульс длительностью, равной длительности положительной части входных импульсов при номинальной частоте. Входной импульс, пройдя через первую схему НЕ 13, блокирует первую схему И 7 по первому входу. Импульс с второго одновибратора 11, пройдя через вторую схему НЕ 14, блокирует вторую схему И 8 по первому входу. Two pulses of the frequency to be converted are fed to the input, with a difference from 0 to 1, the second one-shot 11 is launched, at the output of which a positive pulse is formed with a duration equal to the duration of the positive part of the input pulses at the nominal frequency. The input pulse, passing through the first circuit NOT 13, blocks the first circuit And 7 at the first input. The pulse from the second one-shot 11, passing through the second circuit NOT 14, blocks the second circuit And 8 at the first input.

Возможны три состояния взаимного расположения окончания импульсов на входе преобразователя и с второго одновибратора 11. Во-первых, импульс на входе преобразователя заканчивается раньше, чем импульс с одновибратора (это означает, что входная частота больше номинальной). Во-вторых, импульсы заканчиваются одновременно (это означает, что входная частота равна номинальной). В-третьих, импульс на входе преобразователя заканчивается позже, чем импульс с одновибратора (это означает, что входная частота меньше номинальной). There are three states of mutual arrangement of the end of the pulses at the input of the converter and from the second one-shot 11. Firstly, the pulse at the input of the converter ends earlier than the pulse from the one-shot (this means that the input frequency is higher than the nominal). Secondly, the pulses end simultaneously (this means that the input frequency is equal to the nominal). Thirdly, the pulse at the input of the converter ends later than the pulse from the single-shot (this means that the input frequency is less than the nominal).

Рассмотрим работу устройства для первого случая. Consider the operation of the device for the first case.

По окончании входного импульса уровень лог."0" с входа преобразователя, пройдя через первую систему НЕ 13, разблокирует первую схему И 7. Уровень лог. "1" с ее выхода запускает плюсовой стабилизатор 3 тока, пройдя через схему ИЛИ-НЕ 12 и схему И-НЕ 9, закрывает первый ключ 5, начинается плюсовой заряд первого конденсатора 1. По окончании импульса с второго одновибратора 11 первая схема И 7 блокируется по второму входу. Уровень лог."0" с ее выхода выключает плюсовой стабилизатор 3 тока, поступая на первый вход схемы ИЛИ-НЕ 12, переводит ее выход из уровня лог."0" в "1" (так как) на ее втором входе уровень лог."0" с второй схемы И 8). Этим перепадом запускается первый одновибратор 10, импульс с выхода которого поступает на управляющий вход второго ключа 6, открывает его и производит перезапись напряжения конденсатора 1 на конденсатор 2, одновременно поступает на второй вход схемы И-НЕ 9, блокирует ее, сигнал с выхода которой удерживает первый ключ 5 в закрытом состоянии. По окончании импульса с первого одновибратора 10 уровни лог."1" на обоих входах второй схемы И-НЕ 8 дают на ее выходе уровень лог."0", который открывает первый ключ 5, разряжая первый конденсатор 1. At the end of the input pulse, the log level "0" from the input of the converter, passing through the first system NOT 13, unlocks the first circuit And 7. Level log. "1" from its output starts the positive current stabilizer 3, passing through the OR-NOT 12 circuit and the NAND 9 circuit, closes the first key 5, the positive charge of the first capacitor 1 starts. At the end of the pulse from the second one-shot 11, the first And 7 circuit is blocked on the second entrance. Log level. "0" from its output turns off the positive current stabilizer 3, entering the first input of the OR-NOT 12 circuit, transfers its output from the log level. "0" to "1" (since) at its second input the level is log. "0" from the second circuit AND 8). This differential starts the first one-shot 10, the pulse from the output of which goes to the control input of the second switch 6, opens it and overwrites the voltage of the capacitor 1 to the capacitor 2, simultaneously enters the second input of the AND-NOT 9 circuit, blocks it, the output signal of which holds the first key 5 is in the closed state. At the end of the pulse from the first one-shot 10, the log level “1” at both inputs of the second AND-NOT 8 circuit gives the level log “0” at its output, which opens the first key 5, discharging the first capacitor 1.

Рассмотрим работу устройства для третьего случая. Consider the operation of the device for the third case.

По окончании импульса с второго одновибратора 11 уровень лог."0" с его выхода, пройдя через вторую схему НЕ 14, разблокирует вторую схему И 8. Уровень лог."1" с ее выхода запускает минусовой стабилизатор 4 тока, пройдя через схему ИЛИ-НЕ 12 и схему И-НЕ 9, закрывает первый ключ 5. Начинается минусовой заряд первого конденсатора 1. Далее работа происходит так же, как и в первом случае. At the end of the pulse from the second one-shot 11, the logic level “0” from its output, passing through the second circuit NOT 14, unlocks the second circuit AND 8. The level logic “1” from its output starts the negative current stabilizer 4, passing through the circuit OR- NOT 12 and the AND-NOT 9 circuit, closes the first key 5. The minus charge of the first capacitor 1 starts. Next, the work happens in the same way as in the first case.

Для второго случая блокировка по входам схем И 7 и 8 совпадает по времени, запуска стабилизаторов не происходит, напряжение на выходе преобразователя равно нулю. For the second case, the lock on the inputs of circuits And 7 and 8 coincides in time, the stabilizers do not start, the voltage at the converter output is zero.

Таким образом, напряжение на выходе преобразователя пропорционально отклонению входной частоты от номинальной (которая определяется длительностью импульса с второго одновибратора 11), причем увеличению входной частоты соответствует плюсовое напряжение, уменьшению - минусовое напряжение, что позволяет повысить точность преобразования за счет увеличения размаха выходного напряжения в два раза. Thus, the voltage at the converter output is proportional to the deviation of the input frequency from the nominal one (which is determined by the pulse duration from the second one-shot 11), and an increase in the input frequency corresponds to a plus voltage, a decrease to a negative voltage, which allows to increase the conversion accuracy by increasing the output voltage by two times.

Claims

A VOLTAGE FREQUENCY CONVERTER comprising a first current stabilizer, the output of which is connected to the first output of the first capacitor connected in parallel, the information inputs of the first and second keys, the output of the last of which is connected to the first output of the second capacitor and is the output bus, the second outputs of the first and second capacitors and the output of the first key is a zero potential bus, the first one-shot, characterized in that two AND elements are entered into it, two elements are NOT, the OR element is NOT, the AND element is NOT, the second current stabilizer and the second one-shot, the input of which is combined with the input of the first element NOT, the first input of the first element And is the input bus, and the output is connected to the first input of the second element And and through the second element NOT with the second input of the first element And, the output of which is connected to the input of the second current stabilizer and the first input of the OR element is NOT, the second input of which is combined with the input of the first current stabilizer and connected to the output of the second element And, the second input of which is connected to the output of the first element NOT, than the output of the OR element - is NOT connected to the first input of the AND - NOT element and the input of the first one-shot, the output of which is connected to the second input of the AND - NOT element and the control input of the second key, and the control input of the first key is connected to the output of the AND - NOT element, the output of the second current stabilizer is combined with the output of the first current stabilizer.