SU1182678A1 - Преобразователь напр жени в частоту - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий первьй и второй интеграторы, вьшолненные на операционном усилителе с конденсатором в цепи отрицательной обратной св зи, компаратор и три резистора, причем первые выводы первого и второго резисторов соединены с инвертирующим входом операционного усилител  первого интегратора, выход которого соединен с входом компаратора, от л ичающийс  тем, что, с целью Повьшени  точности и быстродействи , в него введены два инвертирующих усилител , вьтолненные на операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной св зи, коьтаратор , два источника опорного напр жени , шесть диодов и три резистора , причем выходы первого и второго компараторов соответственно соединены с входом первого и второго инвертирующих усилителей, выходы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами устройства, выход первого инвертирующего усилител  через шестой резистор соединен с анодами третьего и четвертого диодов, катоды третьего и четвертого диодов соответственно соединены с входами вторых каскадов усилени  операционного усилител  второго интегратора и второго компаратора, выход второго инвертирующего усилител  через п тый резистор соединен с анодами первого и второго диодов, катоды первого и второго диодов соответственно соединены с входами вторых каскадов усилени  операционного усилител , первого интегратора и первого компаратора, второй вывод первого резистора  вл етс  вхоS дом устройства и через четвертый ре (Л зистор соединен с инвертирующим входом операционного усилител  второго интегратора:, второй вьшод второго резистора соединен с первым выходом первого источника опорного напр жени , второй выход которого через третий резистор соединен с инвертирующим 00 входом операционного усилител  второ| д го интегратора, выход которого соедись нен с первым входом второго компаратора , первый и второй выходы второго 00 источника опорного напр жени  соответственно соединены с вторыми входами первого и второго компараторов, аноды п того и шестого диодов соответственно соединены с инвертирующим входом операционного усилител  первого и второго интеграторов, катоды п того и щестого диодов соответ-. ственно соединены с неинвертирук фсм входом операционного усилител  первого и второго интеграторов.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть . использовано при построении измерительных преобразователей, приборов, устройств автоматики и вычислительной техники. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  за счет умен-ь шени  динамической погрешности. На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства; на. фиг, 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу ( с выходное напр жение, Б- напр жение на выходе первого интегратора, в - напр жение на выходе второго интегратора, г напр жение на инвертиру1ош;ем усилителе ) . Преобразователь содержит первый интегратор 1 состо щий из операцион ного уси тител  2, конденсатора 3, ди ода и резисторов 5 и 6, выход кото рого подключен к первому входу перво го компаратора 7 на операционном уси лителе 8, второй интегратор :9, состо  щий из операционного усилител  10, конденсатора 11, диода 12 и резисторов 13 и 14, второй компаратор 15 на операционном усилителе 16, два инвертирующих усилител  17 и 18, два резистора 19 и 20 .четыре диода 21-24 первый источник 25 опорного напр жени  и второй источник 26 опорного напр жени . Выход первого компаратора 7 подключен к входу первого ин- вертирующего усилител  17, выход которого через резистор 19 соединен с анодами третьего 21 и четвертого 22 диодов, которых подключены к входам вторых каскадов усилени  операционных усилителей 10 и 16, второго интегратора 9 и второго компаратора 15 соответственно. Выход второго интегратора 9 подключен к входу второго инвертирующего усилител  18, а выход второго инвертирующего усилител  18 через резистор 20 соединен с анодами первого 23 и второго 24 диодовJ катоды которых подключены к входам вторых каскадов усипени  операционных усилителей 2 и 8 первого интегратора и первого компаратора 7 соответственно; перЭЫе входы интеграторов 1 и 9 подключены к шине входного сигнала, вторые входы - к первому источнику 25 олорного напр жени , а вторые входы ком.параторов 7 и 15 к второму источнику . 26 опорного напр жени . Устройство работает следующим образом . В исходном .состо нии на выходе интегратора 1 положительное напр жение , конденсатор 3 зар жен, компаратор 7 находитс  в режиме отрицательного насьщени , инвертирующий усилитель 17.- в режиме положительного насыщени . Положительное напр жение с инвертирующего усилител  17 через резистор 19 и диоды 21 и 22 поступает на входы вторых каскадов усилени  операционных усилителей 10 и 16 второго интегратора 9 и второго компаратора 15, при этом действие входных сигналов на интегратор 9 и компаратор 15 блокируетс , операциоинъш усилители 10 и 16 наход тс  в режиме положительного насыщени . Конденсатор 11 интегратора 9 зар жаетс  с выхода операционного усилител  10 через диод 12. Инвертирующий усилитель 18 находитс  в режиме отрицательного насыщени , и диоды 23 и 24 закрыты. Интегратор 1 интегрирует напр жение входного сигнала, равное сумме преобразуемого Ux и образцового Ъо напр жений U ц Uj(+ J.x -Uex -4xUo)r7 V,, - посто нна  времени интегратора 11 врем  интегрировани  интегратора 11 напр жение на выходе интегратора 1 е Напр жение на выхода интегратора 1 линейно убывает от напр жени  1 tv.«x Я° которого был зар жён . конденсатор 3, до опорного напр жени  и оп но,, ди и-|(их+ интегрировани  интегратора 1 t рав- (1 mait + Uion)u Д UlSbi xJ A и V + Uo X Ux+ Uo где К (Ц.,+ и,;,, )г const . Как только напр жение на выходе интегратора 1 сравн етс  по модулю с опорным напр жением на втором входе компаратора 7, последний переходит в режим положительного насыщени  0. инвертирующий усилитель 17 - в режим отрицательного насьпцени ; диоды 21 и 22 закрьюаютс о При этом компаратор 15 под действием входных сигналов переходит в режим отрицательно го насыщени , инвертирующий усилитель 18 - в режим положительного насыщени , напр жение с его выхода через резистор 20 и диоды 23 и 24 поступает на вторые каскады усилени  операционных усилителей 2 и 8 первог интегратора 1 и первого компаратора 77 действие входных сигналов интегратора 1 и компаратора 7 блокируетс , операционные усилители 2 и 8 наход т с  в режиме положительного насыщени . Конденсатор 3 интегратора 1 зар жаетс  с выхода усилител  2 через диод А. Когда закрываютс  диоды 21 и 22 и компаратор 15 переходит в режим отрицательного насьпцени , интегратор 9 начинает интегрировать входной сигнал U j U + U, напр жение на выходе интегратора 9 линейно убьгеает. Аналогично первому интег ратору дл  второго интегратора 9 где К, (Uin,«,+ U2«n)r,, ф const, Как только напр жение на выходе интегратора 9 сравн етс  по модулю с опорным напр жением на втором входе компаратора 15, последний перехоiViT в режим положительного насыщени  инвертирукщий усилитель 18 - в режим отрицательного насыщени , диоды 23 и 24 закрьшаютс  и начинаетс  процесс интегрировани  входного сигнала интегратором 1. Таким образом, в устройстве отсутствуют коммутирующие элементы в цепи преобразуемого сигнала и интегрирование входного напр  жени  осуществл етс  непрерывно, что позвол ет при изменении входного напр жени  скачком выходной частоте устанавливатьс  за половину периода. Исключение коммутирзтощих элементов из цепи преобразуемого сигнала и осуществление непрерывного интегрировани  входного напр жени , вследствие чего выходна  частота устанавливаетс  за половину периода при изменении вхо 784 ного напр жени , позвол ет повысить точность и быстродействие устройства по сравнению с прототипом, В дальнейшем работа преобразовател  циклически повтор етс . Так как врем  интегрировани  первого интегратора определ ет длительность выходного импульса преобразовател , а врем  интегрировани  второго интегратора определ ет длительность,, , - KI паузы, то период Т и, + и. где К К + Kj const, следовательно частота выходных импульсов Ux + РО К При и при и О при Ux О т.е. при Uj О частота посто нна, при положительном Ux f f{ , при отрицательном U f .f. Таким образом , в устройстве отсутствзпют коммутирукнцие элементы в цепи преобразуемого сигнала. Исключение динамической погрешности позвол ет осуществл ть непрерьшное интегрирование входного сигнала; интервалы интегрировани  при-, мыкают друг к другу, пропуски инфор мации о входном сигнале отсутствует. В результате точность и быстродействие предлагаемого йреобразовател  выше. Как видно из диаграмм работы преобразовател , информационна  частота после изменени  входного напр жени  скачком устанавливаетс  за половину периода. В любой момент времени информаци  обрабатываетс  первым или вторым интеграторами, переходный процесс установлени  информационной частоты отсутствует. Преобразователь может быть вьтолнен на однотипных операционных усилител х, имеющих вывод входа второго каскада усилени  или выводы, предназначенные дл  балансировки усилител  (например, К140У6, К553УД1, К553УД2). Дл  усилителей, не имеющих этого вьшода, диоды 21 - 24 должны быть подключены к неинвертирующим входам

соответствующих операдаонных усилителей .

Применение предлагаемого преобразовател  напр жени  в частоту в программных устройствах управлени  тиристорными преобразовател ми, предназначенных дл  электролиза цветных металлов, позвол ет расширить функщональные возможности программных устройств, унифицировать их с целью получени  технологических токограмм, пригодных дл  производства различных цветных металлов.

и а

5.

iJofp

jL

Uon 2fpuz .Z

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий первый и второй интеграторы, выполненные на операционном усилителе с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, компаратор и три резистора, причем первые выводы первого и второго резисторов соединены с инвертирующим входом операционного усилителя первого интегратора, выход которого соединен с входом компаратора, от л ичающийся тем, что, с целью Повышения точности и быстродействия, в него введены два инвертирующих усилителя, выполненные на операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной связи, компаратор, два источника опорного напряжения, шесть диодов и три резистора, причем выходы первого и второго компараторов соответственно соединены с входом первого и второго инвертирующих усилителей, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, выход первого инвертирующего усилителя через шестой резистор соединен с анодами третьего и четвертого диодов, катоды третьего и четвертого диодов соответственно соединены с входами вторых каскадов усиления операционного усилителя второго интегратора и второго компаратора, выход второго инвертирующего усилителя через пятый резистор соединен с анодами первого и второго диодов, катоды первого и второго диодов соответственно соединены с входами вторых каскадов усиления операционного усилителя, первого интегратора и первого компаратора, второй вывод первого резистора является вхо- § дом устройства и через четвертый резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя второго · интегратора, второй вывод второго резистора соединен с первым выходом первого источника опорного напряжения, второй выход которого через третий резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя второго интегратора, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, первый и второй выходы второго источника опорного напряжения соответственно соединены с вторыми входами первого и второго компараторов, аноды пятого и шестого диодов соответственно соединены с инвертирующим входом операционного усилителя · первого и второго интеграторов, катоды пятого и шестого диодов соответ-, ственно соединены с неинвертирующим входом операционного усилителя первого и второго интеграторов.

   SU ,.,1182678