SU293296A1 - ВСЕСОЮЗНАЯ ;П::Тг:гп10-1Ехн';-п^пр!'^'- 'ib;!:'!V.J . L i'i АI - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электронным устройствам , примен емым в автоматике, а именно , к преобразовател м частоты следованн  импульсов в посто нный ток. Оно может быть применено в измерительных системах и системах автоматического регулировани , содержащих датчики с частотным выходным сигналом , в случа х, когда требуетс  высока  точность нреобразовани , высокое быстродействие , больша  величина мощности, подаваемой в нагрузку, отсутствие зависимости выходного тока от сопротивлени  нагрузки. Оно может быть применено также в случа х, когда необходима функциональна  нелинейна  или релейна  характеристика преобразовапи , например , дл  коррекции нелинейности частотных датчиков, дл  сигнализации превыщеии  или понижени  сверх допустимых пределов физических величин, измер емых частотиымт датчиками.

Известен нреобразователь частоты в посто нный ток, содержащий дозирующий конденсатор , соединенный с ключом цепью ограничени  зар да и цеп ми зар да и разр да конденсатора , в одну из которых включеи интегрирующий конденсатор и соединенное с ним параллельно сопротивление нагрузки.

Педостатками указанного устройства  вл ютс  невысока  точность нреобразовани , св занна  с нелинейностью характеристики

преобразовани  и зависимостью выходного тока от сопротивлени  нагрузки, низкое быстродействие , так как дл  получени  малых пульсаций выходного тока посто нна  времени нагрузочной ценочкн должна быть велика. Кроме того, недостатком устройства  вл етс  невозможность передачи в нагрузку большой мощности, так как при увеличении мощности , нередаваемой в нагрузку (что при токовом сигиале соответствует увеличению сопротивлени  иагрузкп), возрастает падение напр жени  на нагрузке, которое должно быть много меньше нерепада напр жепп  на дозируюп1,ем конденсаторе.

К недостаткам указанного устройства относитс  также невозможность получепп  выходпого сигиала в виде паир женн  посто нного тока, не завис щего от сопротивлени  нагрузки .

Целью нзобретени   вл етс  иовышение точности и быстродействи  устройства, устранение зависимости выходного тока от сонротиБлени  иагрузки, увеличение максимальной мощности, передаваемой в нагрузку, и нолучение выходного сигиала в виде нанр жени  посто нного тока, не завис щего от сопротпвленн  нагрузки.

fa подключен один из входов фазочувствительного элемента, второй вход которого соединен с входом всего устройства, а выход через резистор соединен с интегрирующим конденсатором .

Дл  получеии  нелинейной функцнональной характернстнкн преобразовани  в качестве норогового элемента иснользоваи амплитудный комнаратор, второй вход которого соединен с выходом фазочувствительного элемента через цеиь обратиой св зи.

На фиг. 1 и 2 ноказаны нрннцншшльные схемы нредлагаемого устройства.

Принципиальна  схема, представленна  на фиг. 1, содержит дозирующий конденсатор /, соеднненный с ключом, выполненным на транзисторе 2, ценью ограннченн  зар да, выполненной на стабилитроне 3, ценыо зар да конденсатора I, состо щей из диода 4 и резнстора 5, ценью разр да конденсатора 1, включающей в себ  диод 6 и транзистор 2. В цепь разр да конденсатора / включен пнтегрнрующнй конденсатор 7, нараллельно которому включены входные зажимы 8-8 норогового элемента 9. Выходные зажимы 10-W норогового элемента 9 соединены с входными зажимами 11-11 фазочувствительного элемента 12, второй вход которого (зажимы 13-13 соединен с входом всего устройства (зажимы 14-14). Выходные зажимы 15-15 фазочувствительного элемента 12 соединены с конденсатором 7 через резистор 16. Фазочувствнтельный элемент (фиг. 2) выполнен на триггере 17, соединенном с фильтром нижних частот 18 через ключевой каскад, выполненный на транзисторе 19. В качестве норогового элемента 9 использован амплитудный компаратор , второй вход которого (зажим 20-20) соединен с выходными зажимами 15-15 фазочувствительного элемента через цень обратной св зи, вынолненную на резисторах 21 и 22, образующнх линейный делитель напр жени .

Схема (фиг. 1) работает следующим образом . Р1мпульсы входной частоты /вх вызывают нернодическое отпирание и занирание транзистора 2 и одновременно поступают на вход (13-13) фазочувствнтельного элемента 12. При заиертом состо ини транзистора 2 конденсатор / зар жаетс  до нанр  кени  стабилитрона 3. При открытом состо нни транзистора 2 конденсатор 1 разр жаетс  через днод 6 на интегрирующий конденсатор 7, передава  ему зар д положительной нол рностн и вызыва  на нем ноложительный неренад напр лченн . С выхода фазочувствнтельного элемента 12 через резистор 16 на нптегрирующнй конденсатор 7 ностунает ток отрнцательной пол рности, компенсирующий зар д, ноступающий через диод 6, и зар жаюи 1нй конденсатор 7 до напр жени  срабатывани  Lcp иорогового элемента 9. При срабатывании порогового элемента 9 на его выходных зажнмах 10-10 по вл етс  импульс, подающийс  на вход 11-1Г фазочувствительного элемента

12. Выходное напр жение t/вых на выходных зажимах 15-15 фазочувствительного элемента 12 нронорцнонально разности фаз последовательпостей пмпульсов на входах 11 н 13 Так как разность фаз пропорциональна ннгегралу от разностп частот, то выходное напр женне t/iu.ix фазочувсгвнтелыюго элемента 12 пронорциоиально интегралу разности частот, ностунающнх на его входы.

Емкость дозирующего конденсатора 1 выбираетс  много меньще емкости иитегрнрующего конденсатора 7, а напр жепне срабатывани  норогового элемента 9 выбираетс  близким к иулю. При выполпении этих условий

насто нна  составл юща  тока, ноступающсго на конденсатор 7 через диод 6, равна нронзведению емкости С конденсатора /, напр жени  Uc-i стабилитрона 3 и входной частоты вх:

I CU,,f,,.(1)

В устаповивщемс  режиме работы схемы нрн достаточно больщом входном сонротивлепии иорогового элемента 9 ток через диод 6

должен полностью компенсироватьс  током, поступающим через резистор 16 с выхода фазочувствительного элемента 12, т. е. эти токи должны быть равны, и ток в резисторе 16 должен определ тьс  соотпощепием /. В случае , если по какой-либо причине ток в резисторе 16 уменьщаетс , пороговый элемент 9 нерестает срабатывать, частота на входе 11-// фазочувствительного элемеита 12 становитс  равной нулю, и напр женне на его

выходе 15-15, пропорциональное ннтегралу разности входных частот, возрастает, что нрн1ЮДПТ к возраста1нню тока в резисторе 16 до величины, определ емой соотнощением (1). Если ток в резисторе 16 но какой-либо нрнчине станет больще величины, онредел емой соотнощением (1), напр женне на входе норогового элемента 9 становитс  больще напр женн  срабатывани , и иороговый элемент 9 работает с максимальной частотой, что нриводит к уменьщению напр жени  на зажимах 15-15 и тока в резисторе 16 до величины, онредел емой соотношением (1). Таким образом , в установивщемс  режиме работы ток в резисторе 16 оиредел етс  соотношением (1).

В случае, если необходнм выходной снгнал в виде посто нного тока, сопротивлеиие нагрузки может включатьс  вместо резнстора 16 илн носледовательно с ннм. При этом величииа выходного тока определ етс  соотношением (1) и ие зависит от величины резистора 16. В случае, еслн необходнм выходной сигнал в виде нанр  кени  посто нного тока, выходом устройства  вл ютс  зажимы 15-15, напр жение на которых равно нронзведению

тока, онредел емого соотношением (1), на велнчнну резнстора 16 и не зависит от сонротнвлени  нагрузки, нодключаемого к зажимам 15-15. Устройство, представленное на фиг. 2, рамент 9 срабатывает в момент равенства напр жени  на конденсаторе 7 и нанр жснн  на входных зажимах 20-20, пронорциональ110ГО выходному напр жению на зажимах 15-15. При достаточно большой емкостн ннтегрнруюндего конденсатора 7 неренад напр жени  на дозируюихем конденсаторе 1 определ етс  выраженнем АУс г/ст-Ь/гУвых,(2) где t/,,,,jx--выходное напр жение фазочувствительного элемента; k - коэффициент передачи делител  напр жени  на резисторах 21 н 22. Величина нанр жени  {/пых складываетс  из суммы напр жени  на конденсаторе 7, равного k (/lii.ix, и надеии  наир жеип  на резисторах 16: f/RT.ix f/BbTX + / CALe/nx, где R - величина соиротнвлени  16. Из выражеипн (2) н (3) имеем: 1 К /2/( Как следует из выражени  (4), характеристика иреобразованп  нелинейна, причем нелииейность имеет знак, иротивоноложный знаку нелинейности большинства частотных датчиков (струнных, автогенераторных и т. и.), что позвол ет использовать предлагаемое устройстзо дл  коррекции нелииеииости указанных датчиков. Если в качестве элемента обратной св зи 1снользовать пелииоЙ и,1Й четырехполюсник (напрпмер, с диодными ограннчнтел ми ), то можно по,1учать характеристики преобразозаип  других видов. П р е д м е т и з о б р с т е н и   1.Преобразователь частоты следовани  имиульсов в посто иный ток, содержап;ий дозирующий конденсатор, соединенный с ключом ценью ограииченн  зар да н пен ми зар да и разр да конденсатора, в одну нз которых включен пнтегрируюнщй конденсатор, отл11ча О11{ 1йс.ч тем, что, с целью повыше 1и  точности п быстродействи  устройства, он содержит пороговый н фазочувствптельный элементы , нрнчем вход норогового элемента соедннен с интегрирующим конденсатором, а выход - с одним из входов фазочувствитсльиого элеменга, второй вход которого подклктчен ко входу всего устройства, а выход через резистор соедииен с пнтегрпрующнм конденсатором. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью нолученн  нелннейной функциопальпой характеристики нреобразованн , второй вход порогового элемента соединен с выходом фазочувствптельного элемента через цеиь обратной св зи.