SU658729A1 - Преобразователь частоты следовани импульсов в напр жение посто нного тока - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к импульсной те.хнике и может быть использовано в схемах автоматического управлени  и регулировани .

Известно устройство, преобразующее частоту импульсов в посто нный ток, содержащее промежуточный преобразователь, триггер с раздельным управлением и интегрирующую RC-цепочку с пороговым элементом на выходе. Триггер переводитс  в рабочее состо ние каждым входным импульсом и запускает интегрирующую цепочку. При равенстве напр жени  на конденсаторе цепочки пороговому напр жению формируетс  сигнал возврата триггера в исходное состо ние. Сигнал от триггера поступает в нагрузку через усредн ющий RC-фильтр 1.

Однако такое устройство обладает малым быстродействием, так как основано на выпр млении стандартных по длительности и амплитуде импульсов с помощью усредн ющего RC-фильтра.

Известен другой преобразователь частоты следовани  импульсов в напр жение посто нного тока, состо щий из интегрирующего усилител  со схемой установки начальных условий, соединенного через заноминающее устройство с выходным ингегрируюниш усилителем, выход KOTOpoio соединен со входом интегрирующего уснлите.т. и схемы управлени . Преобразователь построен как замкнута  импульсна  система, поддерживаюпга  на выходе запоминающего устройства сигнал, близки) к нулю б.-;агодар  наличию выходного интегрирующего усилител . Запоминающее ycTpoiiCTBo должно точным и быстро.че11ствующим д.1  получени  точного и бьстродействующего преобразовател  частоты в напр жение 2,1.

Недостатками этого преобразовател   вл ютс  малое б-ь1строде(1ствие и невысока  точность.

Дл  повышени  быстродействи  и точности в предложенный преобразователь частоты следовани  импульсов в папр исение посто нного тока, содержании) первый и вт.)рой интегрирующие усилители, блок установки начальных условий, соето нхий из последовательно соединенных источника опорного

напр жени , первого резистора и второго, Н1унтируюп.1,его первый, интегрируюп1.ий усилитель , выход которого св зап с первым ключом , первый вход со вторым ключом непосредственно , а с третьим к.чючом - через резистор, управл ющие входы первого и третьего ключей соединены с первым выходом блока управлени , второй вход которого подсоединен к управл ющему выходу второго ключа, вход второго интегрирующего усилител  соединен с выходом первого ключа блока установки начальных условий, дополнительно введены четвертый ключ, операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной св зи, источник смещени  с добавочным резистором, диод, резистор, параллельный резистор и резистор обратной св зи, причем выход второго интегрирующего усилител  через последовательно соединенные диод с резистором, защунтированные параллельным резистором, и четвертый ключ соединен со входом операционного усилител  с конденсатором в цепи обратной св зи, выход которого через резистор обратной св зи соединен со входом 1етвертого ключа и добавочным резистором, соединенным последовательно с источником смещени , управл ющий вход четвертого ключа присоединен ко второму выходу блока управлени , выход операционного усилител  с конденсатором в цепи обратной св зи соединен со входом третьего ключа.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предложенного преобразовател ; на фиг. 2 - показаны диаграммы напр жений.

Преобразователь содержит первый интегрирующий усилитель 1, блок 2 установки начальных условий, в который входит первый, второй, третий ключи 3, 4 и 5 и источники 6 опорного напр жени , второй интегрирующий усилитель 7, диодно-резисторна  цепь 8, состо ща  из диода 9 и резистора 10, параллельный резистор 11, источник смещени  12, добавочный резистор

13,четвертый ключ 14, операционный усилитель 15 с конденсатором в обратной св зи , резистор 16 обратной -св зи и блок 17 управлени .

Преобразователь построен как замкнута  импульсна  система, устанавливающа  на выходе второго интегрирующего усилител  7 такой сигнал, чтобы напр жение на выходе операционного усилител  15 было пропорциональным частоте входных импульсов . Блок 17 управлени  раздел ет периоды входной частоты на четные и нечетные, например Ti и Ti, Т2 и Та (фиг. 2). В нечетные периоды замыкаютс  ключи 4 и

14,а ключи 3 и 5 размыкаютс . Первый интегрирующий усилитель 1 переводитс  в режим масштабного усилител  и на его выход записываютс  начальные услови  от источника 6 опорного сигнала через ключ 4. Одновременно через ключ 14 на операционный усилитель 15 передаетс  напр жение со второго интегрирующего усилител  7, которое остаетс  посто нным на врем  размыкани  ключа 3. В четные периоды происходит перевод ключевых устройств в противоположное состо ние , т.е. ключи 4 и 14 размыкаютс , а ключи 3 и 5 замыкаютс . При этом операционный усилитель 15 переводитс  в режим запоминани  напр жени , установившегос  на нем в нечетный период. Это напр жение  вл етс  выходным сигналом преобразовател  и интегрируетс  первым интегрирующим усилителем 1. Одновременно второй интегрирующий усилитель 7 интегрирует выходное напр жение усилител  1, поступающее через ключ 3 блока 2 установки начальных условий. С наступлением следующего нечетного периода входных импульсов процессы в преобразователе протекают аналогично .

В установленном преобразователем режиме среднее значение выходного напр жени  первого интегрирующего усилител  за период равно нулю, выходное напр жение пропорционально частоте входных импульсов . Пилообразное напр жение DI становитс  симметричным относительно нулевой линии, а напр жение U2 посто нно в нечетные периоды частоты и измен етс  нелинейно в четные, т.е. выходное напр жение преобразовател  представл ет собой посто нное напр жение с пульсаци ми в четный период входных .импульсов. Наличие пульсации снижает точность преобразовани , поскольку за счет пульсации измен етс  среднее значение выходного напр жени  первого интегрирующего усилител  1.

Дл  исключени  пульсаций выходного напр жени  и повышени  точности преобразовани  введен четвертый ключ 14. Ключ 14 отключает выход второго интегрирующего усилител  7 от входа операционного усилител  15 в моменты поступлени  напр жени  пульсаций на его выход, в результате пульсации не проход т на вход операционного усилител  15.

На это врем  операционный усилитель переводитс  в режим запоминани  посто нного напр жени  U2, переданного с выхода второго интегрируюшего усилител  7 в нечетный период входных импульсов. Наличие второго интегрирующего усилител  7 в преобразователе позвол ет включать источник 12 смещени  на входе ключа 14. На низких частотах второй интегрирующий усилитель 7 входит в режим насыщени , что исключает возможность возникновени  автоколебаний , а на выходе преобразовател  поддерживаетс  посто нное напр жение при уменьшении частоты входного сигнала до нул .

При высоких частотах входных импульсов быстродействие преобразовател  уменьшаетс , так как уменьшаетс  петлевой коэффициент усилени  схемы. Однако благодар  наличию источника смещени  12 выходное напр жение Uj второго интегрирующего усилител  7 при изменении частоты входных импульсов измен ет знак (nejiexo