SU1173336A1 - Преобразователь частоты в напр жение - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Б НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий последовательно соединенные компаратор входного сигнала, одновибратор и первый элемент задержки, а также последовательно соединенные выходной фильтр и первый, второй и третий ключи, дозирующий конденсатор, стабилитрон И Jtl Ч 3 г . tflrW и зар дный резистор, включенные соответственно на входах первого, второго и третьего ключей, причем вторые электроды стабилитрона и дозирующего конденсатора заземлены, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  энергопотреблени  преобразовател , в него введены второй элемент задержки и элемент ИЛИ, причем управл ющие входы первого, второго и третьего ключей соединены соответственно с выходами первого элемента задержки, элемента ИЛИ и второго элемента задержки, входы элемента ИЛИ подключены к выходу одновибратора и к выходу второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента задержки. и§ш &0 35 Vut.i

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  преобразовани  частоты входного сигнала в пропорциональное значение напр жени  посто нного тока. Целью изобретени   вл етс  умень шение энергопотреблени  преобразова тел  частоты в напр жение. На фиг. 1 приведена функциональна  схема преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Преобразователь содержит компара тор 1 входного сигнала, дозирующий конденсатор 2, первьй ключ 3, второй ключ 4, фильтр 5 на операционно усилителе 6, источник 7 эталонного напр жени  с зар дным резистором 8, одновибратор 9, первый элемент 10 . .задержки, третий ключ 11, второй элемент 12 задержки и элемент ИЛИ 1 причем ключ 11 включен последовательно с зар дным резистором 8 задани  тока источника 7 эталонного напр жени , а управл ющие входы ключей 4, 3 и 11 соединены соответственно с выходами элемента ИЛИ 13 и элементов 10 и 12 задержки Входы элементов ИЛИ 13 подключены к выходу одноБибратора 9, к выходу второго элемента 12 задержки, соедине;€ного по входу с выходом перво - го элемента 10 задержки. Компаратор 1 входного сигнала, одновибратор 9 и первый элемент 10 задержки включе ны по следовательно. На схеме, приведенной на фиг. 1, в качестве примера показана одна из возможных реализаций узлов, вход щих в преобразователь. . Компаратор 1 входного сигнала выполнен на операционном усилителе 14 и резисторах 15 и 1.6, включенных по схеме неинвертирующего релейного э/ емента. Выходной фильтр 5 образован резистором 17 и конденсатором 18, вкл ченными в цепь отрицательной обратной св зи операционного усилител  6 Входной резистор 19 предназначен дл  ограничени  тока разр да дозирующего конденсатора 2. Источник 7 эталонного напр жени  состоит из цепи задани  тока: зар дного резистора 8 и стабилитрона 20, образующих параметрический стаб лизатор напр жени . Одновибратор 9 выполнен на основе операционного усилител  21, резисторов 22-24 и врем задающего конденсатора 25. Элементы 10 и 12 задержки содержат инверторы на МОП-транзисторах 26 и 27 и резисторах 28 и 29 с КС-цеп ми на входах, резисторы 30 и 31 и конденсаторы 32 и 33. Элемент ИЛИ 13 образован диоДами 34 и 35 и резистором 36. Устройство работает следующим образом . На вход компаратора 1 поступает входное напр жение (например, от таходатчика), измен ющеес  с частотой f. Когда напр жение Ugx и, соответственно, напр жение U, на выходе компаратора 1 имеют положительную пол рность (интервал времени t, - tj на фиг.2), напр жени  на выходах одновибратора 9, элементов 10 и 12 задержки и элемента ИЛИ 13 соответственно И д О, U(o г О, и,. О и и ( О, в результате чего ключ 3 открыт, а ключи 4 и 11 закрыты, и ток в источнике 7 эталонного напр жени  не протекает. При смене знака Ugx (момент времени 12 на фиг. 2) выходное напр жение компаратора 1 релейно (за счет действи  положительной обратной св зи через резистор 16) становитс  отрицательным, одновибратор 9 запускаетс  и формирует отрицательный импульс Uq с длительностью f . Выходные напр жени  элементов 10 и 12 задержки и элемента ИЛИ 13 также измен ют знак с задержками и Cl , величины которых определ ютс  посто нными времени.RC-цепей из резистора 30, конденсатора 32, резистора 31 и конденсатора 33. При этом происходит коммутаци  ключей 3, 4 и 11 в следующей последовательности: сначала по сигналу и, : О закрываетс  ключ 3 и дозирующий конденсатор 2 отключаетс  от входа фильтра 5, затем по сигналам U i 0 и U,,, О открываютс  ключи 11 и 4, конденсатор 2 подключаетс  через ключ 4 к выходу источника 7 эталонного напр жени , в котором с помощью ключа 11 замыкаетс  цепь задани  тока. Величина задержки выбираетс  из ус5 , где C.J, - врем , определ емое максимально возможной задержкой в закрывании ключа . При 3 выполнении этого услови  обеспечиваетс  получение промежутка времени, в течение которого ключи 3 и 4 наход тс  в закрытом состо нии и на вход фильтра 5 не проходит ток от ис точника 7 эталонного напр жени . После открывани  ключей 4 и 11 че рез резистор 8 начинает протекать ток, имеющий две составл ющие ток i зар да конденсатора 2 и ток ijo стабилитрона 20. В процессе зар  да конденсатора 2 ток i уменьшаетс  а ток ijo увеличиваетс , и напр жение на конденсаторе 2, а следовательно, и напр жение V- на выкоде источника 7 увеличиваютс , стрем сь к установившемус  значению U,. Длительность импульса одновибратора 9 выбираетс  из услови  полного зар да дозирующего конденсатора 2, т.е. в конце импульса Ug ток i зар да конденсато ра 2 принимает практически нулевое значение, а ток i источника 7 - номинальную величину, при которой обес печиваетс  стабильность уровн  эталонного напр жени  и, , а следовательно , и зар да на дозирующем конденсаторе . После окончани  импульса U одновибратора 9 напр жение U, на выходе элемента ИЛИ 13 принимает значение и 15 О (момент времени t на фиг. 2 и ключ 4 закрываетс , отключа  конденсатор 2 от источника 7. Выход-ные напр жени  U|o, U, элементов 10 и 12 задержки измен ют знак с задержками д и Величина задержки сГ|й выбираетс  из услови  М °® ч- врем , определ емое максимально возможньми задержками в переключении элемента ИЛИ 13 и ключа 4. При выполнении этого услови  обеспечиваетс  получение промежутка времени, в течение которого, ключи 3 и 4 наход тс  в закрытом состо нии и напр жение на конденсаторе 2 удерживаетс  равным U Послеокончани  временной задерж ки ,(, измен етс  знак напр жени  U|jj, открываетс  ключ 3 и дозирующий конденсатор 2 разр жаетс  через открытый ключ 3 и ограничивающий резистор 19 до нулевого потенциала, в результате чего накопленный в нем зар д переноситс  током разр да ij в конденсатор 18 фильтра 5, который на выходе усилител  6 формирует 64 . среднее значение выходного напр жени  Ugt,,. При изменении знака напр жени  и ,2 на выходе элемента 12 задержки (момент времени t на фиг. 2) закрываетс  ключ 11 и разрываетс  цепь задани  тока в источнике 7, в результате чего потребл емый им ток становитс  равным нулю. В установившемс  режиме работы на выходе устройства формируетс  напр жение f средн   величина которого пропорциональна частоте входного сигнала f и св зана с параметрами элементов преобразовател  следующей зависимостью вых U,,-C.R,,.f где С - емкость дозирующего конденсатора 2, RI - сопротивление масштабного резистора 17. В рассмотренном преобразователе цепь задани  тока в источнике этаонного напр жени  включаетс  периодически с частотой f входного сигнаа на врем , необходимое дл  полного зар да дозирующего конденсатора. Соотношение между длительност ми интервалов зар да и разр да дозирующего конденсатора (Т и Тр на фиг. 2) зависит от амплитудных значений токов зар да I-joip и разр да Ipai ) которые в данной схеме практически определ ютс  предельно допустимыми токами ключей 11 и 4 и нагрузочной способностью усилител  6. Поэтому суммарна  мощность Р, потребл ема  преобразователем, зависит от частоты f входного сигнала и определ етс  по следующей формуле . р 111. X Тр fm МОЩНОСТЬ, потребл ема  источником .эталонного напр жени  при посто нном протекании через него номинального тока; мощность, потребл ема  остальными элементами преобразовател  максимальна  частота входного сигнала. Таким образом, применение преобраовател  дополнительного, элемента адержки и схемы ИЛИ и соответствуккр с

511733366

конструктивных св зей обеспечиваетисточнике эталонного напр жени , при

формирование такой временной последо-которой достигаетс  уменьшение энервательности сигналов управлени  клю-гопотреблени  преобразовател  при

чами зар да и разр да дозирующегог сохранении его метрологических хаконденсатора и коммутации тока врактеристик.

(ри&,2

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий последовательно соединенные компаратор входного сигнала, одновибратор и первый элемент задержки, а также последовательно соединенные выходной фильтр и первый, второй и третий ключи, дозирующий конденсатор, стабилитрон и зарядный резистор, включенные соответственно на входах первого, второго и третьего ключей, причем вторые электроды стабилитрона и дозирующего конденсатора заземлены, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления преобразователя, в него введены второй элемент задержки и элемент ИЛИ, причем управляющие входы первого, второго и третьего ключей соединены соответственно с выходами первого элемента задержки, элемента ИЛИ и второго элемента задержки, входы элемента ИЛИ подключены к выходу одновибратора и к выходу второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента задержки.

   Vut.t

   X

   1 1173336 2