SU1522407A1 - Преобразователь напр жени в частоту - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  действующего значени  высокочастотных сигналов. Введение в устройство двух повторителей, фильтра высоких частот и блока калиброванной задержки позволило повысить точность и надежность преобразовани . 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  действующего значени  высокочастотных сигналов .

Цель изобретени  - повышение точности и надежности преобразовател .

Па фиг.1 представлена структурна  схема преобразовател ; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства .

Преобразователь содержит блок 1 сравнени , триггер 2, накопительный элемент, выполненный на конденсаторе 3, первый 4 и второй 5 источники тока, ключ 6, первый 7 и второй 8 повторители , токоограничивающий элемент , вьтолненный на резисторе 9, фильтр 10 высоких частот, содержащий конденсатор 11 и резистор 12, блок 13 калиброванной задержки, содержащий генератор 14 опорной частоты.

элемент И 15, счетчик 16 и делитель 17 частоты на два.

Блок 1 сравнени  включает в себ  компаратор 18 с пр мыми инверсными выходами, подключенными к формирователю 19 коротких импульсов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 20, выход которого  вл етс  выходом блока 1.

Работа устройства основана на циклическом перезар де конденсатора 3 С. В преобразователе один и тот же конденсатор интегрирует как преобразуемое напр жение U(t), так и опорные токи ± Гд источников 4 и 5, что позвол ет исключить из функции преобразовани  посто нную времени интегратора и тем самым повысить точность преобразовани . Рассмотрим цепи интегрировани  напр жени  U(t) и опорных токов 1 IQ.

СП

to to

4

На выходе повторител  7 в точке о присутствует напр жение, равное, входному . Поскольку блок 1 сравнени  строитс  на базе операционного усилител  с большим коэффициентом усилени , в точке k совокупностью блоков 2, 4, 5, 6 и 13 поддерживаетс  потенциал , в среднем равный потенциалу точки с) , т.е. преобразуемое напр же- ние U)((t) линейно интегрируетс  конденсатором 3 с посто нной времени о (R , + R,) С,, где R , и R - сопротивлени  резисторов 9 и 12, а С, - емкость конденсатора 3.

Дл  обеспечени  линейности интегрировани  токов ± I(j введены второй повторитель 8 и фильтр 10 высоких частот, исклзочающие шунтирующее вли ние резисторов 9 и 12. Действительно, через фильтр 10 высоких частот, в- простейшем случае представл ющий дифференцирующую цепь, проходит лишь высокочастотна  составл юща  сигнала на конденсаторе 3 С, () на фиг.2). Равенство потенциалов, возникающих вследствие действи  токов il в точках Ь и с J исключает возможность ответвлени  токов ilQ в цепь, образованную резисторами 9 и 12, и тем са мьм обеспечивает линейность интегрировани  токов ±1(5.

Рассмотрим работу преобразовател  при отсутствии входного воздействи . Преобразователь работает в два цикла . Пусть блок 1 сравнени  толь.ко что сработал, триггер 2 установилс  в единичное состо ние и-началось формирование калиброванного интервала времени Т, посредством заполнени  счетчика 16 через открытый элемент И 15 импульсами генератора 1Д опорной частоты. В течение интервала времени ключ 6 разомкнут и происходит формирование пилообразного напр жени  путем зар да конденсатора 3. По окон чании интервала ключ 6 под действием сигнала с блока калиброванной задержки размыкаетс  и формирование пилообразного напр жени  продолжаетс  посредством разр да конденсатора 3 током -IQ. В момент равенства пилообразного напр жени  триггер 2 вновь - устанавливаетс  в единичное состо - ние и начинаетс  второй цикл работы, отличающийс  тем, что в течение интервала времени Т осуществл етс  разр д конденсатора С током -1 через замкнутый ключ 6 и зар д током

Ид при разомкнутом ключе 6 в течение времени 1,, Причем управление работой ключа осуществл етс  с выхода делител  17 частоты на два, обеспечивающего замыкающий управл ющий сигнал в течение интервала времени Т первого цикла и Т второго цикла и размыкающий управл ющий сигнал - в течение интервала времени первого цикла и Т второго цикла.

Блок 1 сравнени  работает следующим образом.

Сравниваемые сигналы поступают на входы компаратора 18. По передним фронтам с пр мого и инверсного вькр- дов компаратора формирователи 19 коротких импульсов формируют импульсы, длительность которых достаточна дл  установки триггера 2 в единичное состо ние . Сигналы с выходов формирователей 19 поступают на входы элемента ИПИ 20, при этом на его выходе присутствуют короткие импульсы в моменты срабатьюани  компаратора 18.

Работа преобразовател  при отсутствии преобразуемого напр жени  Ux(t) О описьшаетс  уравнени ми:

Т Т + Т, + т.

+ T,i 4Т,;

35

fo

1

4т:

5

0

5

Выходна  частота преобразовател  при отсутствий входного сигнала ) О называетс  нулевой частотой.

Работа преобразовател  при подаче на вход преобразовател  переменного напр жени  U (t) (фиг.2) отличаетс  тем, что на конденсаторе 3 нар ду с формированием пилообразного напр жени  за счет зар да-разр да его токами ±1,5 осуществл етс  интегрирование напр жени  U)((t) с посто нной интегрировани 

1

г

(R, 4 R)C,

х 4- x(t)dt.

о

Работа схемы описыв.аетс  уравнени ми:

1.то„ , у,т, i.Ii. . У|Т,

i.T, , ДТ, ,, у,Т,.. .

Как видно, погрешности от кеста- бильностей емкости интегрирующего конденсатора и значений пороговых напр жений в предлагаемом устройстве устранены.

, Обеспечена также возможность преобразовани  сигналов с посто нной составл ющей. Исключена возможность нарушени  работоспособности устройства при наличии дрейфа входного интегратора , имевша  место в прототипе , что сделало предлагаемый преобразователь более надежным.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   I . Преобразователь напр жени  в частоту, содержащий блок сравнени , выход которого соединен с S-входом триггера, накопительный элемент, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй - с выходом первого источника тока непосредственно, а с выходом второго источника тока - через ключ, отличающийс   тем, что, с целью повьшени  точности и надежности преобразовател , в него введены фильтр высоких частот, тркоограничив ающий элемент, блок ка224076

   либрованной задержки, первый и второй повторители, вход первого из которых  вл етс  входной шиной, а выход подключен к первому входу блока сравнени , второй вход которого объединен с входом второго повторител , вторым выводом накопительного элемента и через токоограничивающий мент подключен к выходу фипьтра высоких частот, вход которого соединен с выходом второго повто.рител , выход триггера соединен с входом блока калиброванной задержки, первый выход

   15 которого  вл етс  выходной шиной, а второй выход подключен к R-входу триггера и управл ющему входу ключа.
2. 2. Преобразователь по п,1, отличающийс  тем, что блок

   20 сравнени  вь голнен на компараторе, двух формировател х коротких импульсов и элементе ИЛИ, выход которого  вл етс  выходом блока, а входы через соответствующие первый и второй фор25 мирователи коротких импульсов подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам компаратора, первый и второй входы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым входами блока.

   30
3. 3. Преобразователь по п.1, отличающийс  тем, что блок калиброванной задержки выполнен на генераторе опорной частоты, элементе 35 и, счетчике и делителе частоты на два, выход которого  вл етс  вторым выходом блока, вход соединен с выходом счетчика,  ил}пощимс  первым выходом блока, а вход счетчика подключен к выходу элемента И, первый вход которого  вл етс  входом блока, а второй вход соединен с выходом генератора опорной частоты.

   фиг 1

   Ua(tr )

   Ucft)

   (Риг г