SU1764157A1

SU1764157A1 - Signal period-to-voltage converter

Info

Publication number: SU1764157A1
Application number: SU884371927A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ильич Турченков
Original assignee: В.И.Турченков
Priority date: 1988-01-28
Filing date: 1988-01-28
Publication date: 1992-09-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах или системах автоматического управлени дл быстродействующего преобразовател частотно-модулированных сигналов в напр жение . Цель изобретени - расширение области использовани за счет формирова4 ни на выходе устройства посто нного напр жени , пропорционального периоду сигнала Дл этого в преобразователь периода сигнала в напр.жение, содержащий входную и выходную шины 11, 12. интегрирующий конденсатор 4, операционный усилитель 1, резисторы 14, 15. транзистор 10 и генератор 13 тока, введены преобразователь 8 периода в скважность 2, формирователь 9 двухфазного сигнала, операционные усилители 2, 3, диоды 6, 7 и конденсатор 5. Напр жение на конденсаторе 5 устанавливаетс близким к пиковому напр жению на интегрирующем конденсаторе 4, а затем, когда с формировател 9 поступают посто нные напр жени и диоды 6 и 7 смещаютс в обратном направлении, напр жение на конденсаторе 5 остаетс неизменным до прихода следующего сигнала на входную шину 11 2 ил. (Л с Н П. %с XI о ь л VIThe invention relates to a measuring technique and can be used in information-measuring systems or automatic control systems for a high-speed converter of frequency-modulated signals to a voltage. The purpose of the invention is to expand the scope of use by shaping 4 at the output of a constant voltage device proportional to the signal period. To do this, a signal to voltage period converter containing input and output buses 11, 12. an integrated capacitor 4, an operational amplifier 1, resistors 14, 15. transistor 10 and current generator 13, a period converter 8 is introduced into a duty cycle 2, a two-phase driver 9, operational amplifiers 2, 3, diodes 6, 7 and a capacitor 5. The voltage on the capacitor 5 is set close to the peak voltage on the integrating capacitor 4, and then when constant voltages flow from shaper 9 and diodes 6 and 7 are shifted in the opposite direction, the voltage on the capacitor 5 remains unchanged until the next signal arrives at the input bus 11 2 or so. (L with N P.% with XI o l l VI

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах или системах автоматического управлени дл быстродействующего преобразовател частотно-модулированных сигналов в напр жение .The invention relates to a measuring technique and can be used in information-measuring systems or automatic control systems for a high-speed converter of frequency-modulated signals to a voltage.

Цель изобретени - расширение области использовани за счет формировани на выходе устройства посто нного напр жени , пропорционального периоду сигнала .The purpose of the invention is to expand the field of use by forming a constant voltage device at the output proportional to the signal period.

На фиг. 1 представлена функциональна электрическа схема устройства; на фиг.2 - диаграмма импульсов,FIG. 1 shows the functional electrical circuit of the device; figure 2 - pulse diagram

Преобразователь периода сигнала в напр жение содержит операционные усилители 1...3, интегрирующий конденсатор 4, конденсатор 5, диоды 6,7, преобразователь 8 периода в скважность 2. формирователь 9 двухфазного сигнала, транзистор 10, входную шину 11, выходную шину 12, генератор 13 тока, резисторы 14, 15.The period converter signal to voltage contains operational amplifiers 1 ... 3, integrating capacitor 4, capacitor 5, diodes 6.7, period converter 8 to duty ratio 2. two-phase driver 9, transistor 10, input bus 11, output bus 12, current generator 13, resistors 14, 15.

Формирователь двухфазного сигнала может состо ть из стабилитрона 16, диодов 17, 18, резисторов 19...22, источников 23,24 напр жени разной пол рности, транзистора 25, конденсатора 26.The two-phase shaper may consist of a zener diode 16, diodes 17, 18, resistors 19 ... 22, sources 23.24 of different polarity, transistor 25, and capacitor 26.

Преобразователь 8 периода-в скважность 2 импульса предназначен дл формировани на своем выходе пр моугольных импульсов с периодом входного сигнала и скважностью 2. При этом входной сигнал может быть любой формы. Такой преобразователь может быть выполнен на компараторах , если, например, сигнал имеет синусоидальную форму, или на триггере со счетным входом, если сигнал импульсный.The transducer 8 of the period-to-pulse ratio 2 is designed to form square-wave pulses at its output with a period of the input signal and a duty cycle 2. At the same time, the input signal can be of any shape. Such a converter can be performed on comparators, for example, if the signal has a sinusoidal shape, or on a trigger with a counting input, if the signal is pulsed.

Формирователь 9 двухфазного сигнала предназначен дл формировани на своих выходах соответственно напр жени отрицательной и положительной пол рности и обеспечени обрыва выходной цепи на врем длительности импульса на его входе. В отсутствие входного сигнала на входной шине 11 напр жение с выхода блока 8 равно нулю (если используетс триггер, то он принудительно цепью, не показанной на чертех е, устанавливаетс в состо ние, при котором на его выходе напр жение отсутствует ). Ток от генератора 13 протекает в коллектор и базу транзистора 10, Ток коллектора транзистора 10 создает на резисторе 19 некоторое падение напр жени , меньшее, чем величина напр жени источника 24, На инвертирующем входе усилител 1 образуетс виртуальный ноль. Напр жение отрицательной пол рности от источника 24 через резисторы 20, 21 и диод 18 поступает на неинвертирующий входThe two-phase shaper 9 is designed to form negative and positive polarity at its outputs, respectively, and to provide an output circuit for the duration of the pulse at its input. In the absence of an input signal on the input bus 11, the voltage from the output of block 8 is zero (if a trigger is used, it is forcibly set to a state where there is no voltage at its output). The current from the generator 13 flows into the collector and the base of the transistor 10. The collector current of the transistor 10 creates a voltage drop across resistor 19 less than the source voltage 24. A virtual zero is formed at the inverting input of amplifier 1. The negative voltage from the source 24 through the resistors 20, 21 and the diode 18 is fed to the non-inverting input

усилител 2, поэтому на его выходе присутствует напр жение отрицательной пол рности , которое запирает диод 6.amplifier 2, therefore, at its output there is a negative polarity, which blocks diode 6.

Положительное напр жение от источ- пика 23 через резистор 2 и диод 17 поступает на неинвертирующий вход усилител 3, поэтому на его выходе присутствует напр жение положительной пол рности и диод 7 смещен п обратном направлении, Коиден- Q сатор 5 оказываетс отключенным от источников напр жени , и на его обкладках сохран етс напр жение ивых, соответствующее предыдущему периоду входного сигнала .The positive voltage from the source 23 through the resistor 2 and the diode 17 is supplied to the non-inverting input of the amplifier 3, therefore the positive polarity voltage is present at its output and the diode 7 is shifted in the opposite direction, the Codenser 5 is disconnected from the voltage sources , and on its plates, the voltage of the output voltage corresponding to the previous period of the input signal is maintained.

5 В один из полупериодов входного напр жени UBX на выходе преобразовател 8 периода в скважность 2 формируетс напр жение Us положительной пол рности, врем присутстви которого строго равно 0 полупериоду входного сигнала UBX.5 One of the half cycles of the input voltage UBX at the output of the converter 8 period to the duty cycle 2 is formed by the positive-sense voltage Us, the time of which presence is strictly equal to 0 the half-period of the input signal UBX.

В течение времени наличи положительного напр жени Use выхода блока 8 на выходе операционного усилител 1 формируетс напр жение положительной пол р- 5 ности, которое запирает транзистор 10, ток через резистор 19 становитс близким к нулю и конденсатор 26 разр жаетс через ре- зисторы 19-21. Посте запирани транзистора 10 током от генератора 13 за- 0 р жаетс конденсатор 4. Величина максимального значени напр жени на конденсаторе 4 пр мо пропорциональна длительности импульса с выхода Спока 8, но она меньше напр жени с выхода усилител 5 1, поэтому транзистор 10 надежно закрыт. Сопротивлени резисторов 14 и 15 должны быть такими, чтобы токи через них от напр жений с выходов формировател 9 двухфазного напр жени были значительно 0 меньше тока от генератора 13.During the time of the presence of a positive voltage Use of the output of the block 8, the output of the operational amplifier 1 produces a positive field voltage, which blocks the transistor 10, the current through the resistor 19 becomes close to zero and the capacitor 26 discharges through resistors 19 21. When the transistor 10 is locked by the current from the generator 13, capacitor 4 is lost. The magnitude of the maximum voltage on capacitor 4 is directly proportional to the pulse duration from Spock's output 8, but less than the voltage from the output of the amplifier 5 1, therefore the transistor 10 is reliably closed . The resistances of the resistors 14 and 15 must be such that the currents through them from the voltages from the outputs of the two-phase voltage driver 9 are significantly less than the current from the generator 13.

В св зи с тем, что токи через резисторы 14 и 15 протекают в разных направлени х и имеют большую величину, они компенсируют доуг друга. Указанные услови обеспечи- 5 вают практическую стабильность тока зар да конденсатора 4,Due to the fact that the currents through the resistors 14 and 15 flow in different directions and have a large value, they compensate for each other. These conditions provide practical stability of the charge current of the capacitor 4,

Величины напр жений с выхода формировател 9 двухфазного сигнала больше максимально возможной величины напр - 0 жени на конденсаторе 4. Это условие обеспечивает надежное запирание диодов б и 7 в течение времени присутстви напр жени с выходов блока 9,The voltages from the output of the shaper 9 of the two-phase signal are greater than the maximum possible value of the voltage — 0 at the capacitor 4. This condition ensures reliable locking of the diodes b and 7 during the presence time of the voltage from the outputs of the block 9,

В момент формировани заднего фрон- 5 та импульса положительной пол рности происходит отпирание транзистора 10, вследствие того, что напр жение на конденсаторе 4 мгновенно изменитьс не можег, напр жение на неинвертирующем входе усилител 1 становитс равным нулю, а наAt the moment of forming the back front of a pulse of positive polarity, the transistor 10 is unlocked, due to the fact that the voltage on the capacitor 4 cannot instantly change, the voltage on the non-inverting input of amplifier 1 becomes zero, and

его юнвертирующем входе имеетс положительное напр жение зар да конденсатора А, После отпирани транзистора 10 происходит быстрый разр д конденсатора 4 до его исходного состо ни большим то- ком эмиттера транзистора 10.its converting input has a positive voltage to charge capacitor A. After unlocking transistor 10, capacitor 4 is quickly discharged to its initial state by a large emitter current of transistor 10.

В момент отпирани транзистора 10 вследствие большого базового тока транзистор 10 насыщаетс и на его коллекторе напр жение становитс близким к нулю (к величине напр жени из конденсаторе 4).At the time of unlocking the transistor 10, due to the large base current, the transistor 10 is saturated and on its collector the voltage becomes close to zero (to the magnitude of the voltage from the capacitor 4).

Дл того чтобы а этот момент напр жение с конденсатора 4 не могло поступать через входные цепи в блок 9, последовательно с диодом 18 включают стабилитрон 16, напр жение пробо которого меньше напр жени источника 24, но больше максимально возможного напр жени на конденсаторе 4.In order to ensure that this moment the voltage from the capacitor 4 could not flow through the input circuits in block 9, the zener diode 16 is connected in series with the diode 18, the breakdown voltage of which is less than the source voltage 24, but greater than the maximum possible voltage across the capacitor 4.

Врем , в течение которого диоды 17 и 18 смещены в обратном направлении, устанавливаетс величиной емкости конденсатора 26, и оно по сравнению с временем разр да конденсатора 4 вл етс малой величиной .The time during which the diodes 17 and 18 are shifted in the opposite direction is determined by the capacitance value of the capacitor 26, and it is small compared to the discharge time of the capacitor 4.

В течение времени отсутстви напр жений с выходов блока 9 на неинвертирующих входах усилителей 2 и 3 присутствует напр жение зар да конденсатора 4. Если величина этого напр жени больше напр жени на конденсаторе 5, отпираетс усилитель 2 и своим током через диод 6 зар жает конденсатор 5 до величины напр жени на неинвертирующем входе усилител 2.During the absence of voltages from the outputs of block 9 to the non-inverting inputs of amplifiers 2 and 3 there is a charging voltage of the capacitor 4. If the value of this voltage is greater than the voltage on the capacitor 5, the amplifier 2 opens and its current through the diode 6 charges the capacitor 5 to the magnitude of the voltage at the non-inverting input of the amplifier 2.

Если величина напр жени на неинвер- тирующих входах усилителей 2 и 3 меньше, чем на конденсаторе б, отпираетс усилитель 3 и его током конденсатор 5 быстро разр жаетс до величины напр жени на неинвертирующем входе усилител 3.If the voltage on the non-inverting inputs of amplifiers 2 and 3 is less than on the capacitor b, the amplifier 3 is opened and the capacitor 5 is quickly discharged with its current to the value of the voltage on the non-inverting input of amplifier 3.

Такнм обрэзом, напр жение на конденсаторе 5 устанавливаетс близким к пиковому напр жению на конденсаторе 4, а затем, когда с блока 9 поступают посто нные на- пр жени и диоды 6 и 7 смещаютс в обрат- ном направлении, напр жение на конденсаторе 5 остаетс неизменным до прихода следующего сигнала на входную шину 11.So, the voltage on the capacitor 5 is set close to the peak voltage on the capacitor 4, and then when constant voltage comes from block 9 and the diodes 6 and 7 are shifted in the opposite direction, the voltage on the capacitor 5 remains unchanged until the next signal arrives at the input bus 11.

Формирователь 9 может быть выполнен по различным схемам, в частности с использованием одновибратора, запускаемого положительным входным импульсом, снимаемым с резистора 19 через конденсатор 26.The imaging unit 9 can be performed according to various schemes, in particular using a one-shot triggered by a positive input pulse, removed from the resistor 19 via a capacitor 26.

Ток перезарлда конденсатора 5 может быть увеличен при помощи установки вместо диодоа 6 и 7 базо-змиттерных переходов мощных транзисторов.The recharge current of the capacitor 5 can be increased by installing base transistors instead of diodes 6 and 7 for base-smitter transitions.

Claims

Invention Formula

A period to voltage converter containing an input and output bus, an integrating capacitor, a first operational amplifier, two resistors, a transistor and a current generator, the first output of which is connected to the first output of the integrating capacitor and the first output of the first resistor, the second outputs of the integrating capacitor and generator current connected to a common bus, characterized in that. that, in order to expand the field of use, a two-phase shaper, a second and third operational amplifiers, two diodes and a capacitor were inserted into it, the first output of the integrating capacitor is connected to the inverting input of the first operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to with the base of the transistor, the emitter of which is connected to the first terminals of the first and second resistors, and the collector - to the input of a two-phase shaper, the first output of which is connected to the second output the house of the first resistor and the non-inverting input of the second operational amplifier, and the second output with the second output of the second resistor and non-inverting input of the third operational amplifier; the inverting inputs of the second and third operational amplifiers are connected to the output bus, the cathode of the first diode, the anode of the second diode and the first output the capacitor, the second terminal of which is connected to the common bus, the anode of the first diode is connected to the output of the second operational amplifier, and the cathode of the second diode to the output of the third operational amplifier tel.

FIG. 2