SU760457A1

SU760457A1 - Frequency-to-voltage converter

Info

Publication number: SU760457A1
Application number: SU752198723A
Authority: SU
Inventors: Oleg N Melnikov; Anatolij A Bederson
Original assignee: Sp K B Avtom Prokatnogo Trubno
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1975-12-15
Publication date: 1980-08-30

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам преобразующим дискретный частотный сигнал в аналоговую величину - ток или 5 напряжение.The invention relates to measuring equipment, namely, devices that convert a discrete frequency signal into an analog value - current or 5 voltage.

Известен преобразователь частоты в напряжение, содержащий формирователь, ограничитель, дозирующий конденсатор, выпрямитель, КС-фильтр и усилитель постоянного тока [1] .A known frequency-to-voltage converter comprising a driver, a limiter, a metering capacitor, a rectifier, a CS filter, and a DC amplifier [1].

Данное устройство является наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату. . >This device is the closest to the described invention in technical essence and the achieved result. . >

Недостатком указанного устройства является большое запаздывание, особенно при широком диапазоне входных частот. Запаздывание определяется постоянной времени фильтра (Ζ). которая„ выбирается из условия требуемого коэффициента пульсаций ( Ж.}на нижней частоте (ί) диапазона;.The disadvantage of this device is the large delay, especially with a wide range of input frequencies. The delay is determined by the filter time constant (Ζ). which „is selected from the condition of the required ripple coefficient (J.} at the lower frequency (ί) of the range ;.

Ъ^{ мчи где Т<лакс - максимальное значение периода преобразуемой частоты.B ^{ mchi where T <lax is the maximum value of the period of the converted frequency.

Целью изобретения является повышение быстродействий, 30The aim of the invention is to increase performance, 30

Указанная цель достигается тем, что резистивный элемент фильтра выполнен нелинейным с экспоненциальной зависимостью тока от напряжения, например, в виде полупроводникового ДиоДа. .This goal is achieved by the fact that the resistive element of the filter is non-linear with an exponential dependence of the current on voltage, for example, in the form of a semiconductor Diode. .

На чертеже показана схема преобразователя частоты в напряжениеПреобразователь содержит формирователь-ограничитель 1, дозирующий конденсатор 2, .выпрямительные лиоды 3 и 4, КС-фильтр, состоящий из резистин вного элемента 5,выбранного нелинейным с экспоненциальной зависимостью тока от напряжения, например, изб полупроводниковых диодов и конденсатора 6, усилитель постоянного тока 7.The drawing shows a diagram of a frequency-to-voltage converter. The converter comprises a driver-limiter 1, a metering capacitor 2, rectifier diodes 3 and 4, a KS filter consisting of a resistive element 5 selected non-linear with an exponential dependence of the current on voltage, for example, semiconductor diodes and capacitor 6, DC amplifier 7.

Поскольку сопротивление полупроводниковых диодов обратно пропорциональ-. но току, а ток прямо пропорционален преобразуемой частоте,^-то сопротивление фильтра, а следовательно, и постоянная времени изменяются обратно пропорционально частоте где Т - текущее значение периода преобразуемой частоты.Since the resistance of semiconductor diodes is inversely proportional. but the current, and the current is directly proportional to the converted frequency, ^- the resistance of the filter, and consequently the time constant is inversely proportional to the frequency change where T - current period value converted frequency.

при этом сохраняется постоянное значение относительной пульсации во всем диапазоне измерения.while maintaining a constant value of relative ripple in the entire measurement range.

Ток в диоде 5 равенThe current in diode 5 is equal to

1- «И -( и_и-и_А)<*>, где д -заряд, с1- "And - (s _and s _A) <*>, where q is the charge, with

I -время;I - time;

Ни-напряжение импульсов формирователя ;Ni-voltage impulse shaper;

Од-напряжение на диоде; »Od-voltage on the diode; "

С -емкость дозирующего конденса- «« тора. Относительная ' погрешность в диапазоне частот определяется выражением ^υο 'Жак известно, вольтамперная характеристика диодов достаточно точно описывается выражениемC is the capacity of the metering condensation torus. The relative 'error in the frequency range is determined by the expression ^υ ο' Jacques is known, the current-voltage characteristic of the diodes is quite accurately described by the expression

где 1_о -тепловой ток диода,where 1 _{about the} thermal current of the diode,

- температурный потенциал.- temperature potential.

Практически, для всех маломощных кремниевых плоскостных диодов в рабочем диапазоне токов и_д » 4>т “0,025В и, следовательно, ! Ч 5_ое . ^£ In practice, for all low-power silicon planar diodes in the working range of currents and _d »4> t“ 0.025V and, therefore,! Part 5 _about e. ^£

В диапазоне токов К = {Измерение напряжения на диоде 5:In the range of currents K = {Measurement of voltage at diode 5:

¹ медке ди. » п^<Т_т Еп ¹ honey di »P ^< T _t Ep

А ¹Т ΐ мим где η - число диодов.A ¹ T ΐ mim where η is the number of diodes.

Постоянная времени фильтра опреде30 ляется выражением <Г= КThe filter time constant is determined by the expression <Г = К

Где К.Where is K.

А динамическое сопротивлениеA dynamic resistance

Диода; ..........Diode; ..........

емкость фильтра и ^п^т ^λα·- яг’—Λ’ тогда •с„.Filter capacity and ⁿ t ^λ α · - yag'-Λ 'then • with. "

'очз¹ 'och ¹

т.е. постоянная времени частотомера изменяется обратно пропорционально частоте.those. the time constant of the frequency meter varies inversely with the frequency.

При необходимости уменьшения абсолютного значения пульсаций и величи ны запаздывания, может быть использован .многозвенный фильтр.If it is necessary to reduce the absolute value of pulsations and the value of the delay, a multi-link filter can be used.

Claims

Claim

A frequency to voltage converter containing a serially connected shaper-limiter, a dosing capacitor, a rectifier, a KS filter, and a constant current amplifier, characterized in that, in order to increase the speed, the resistive filter element is not linear with the exponential dependence of the current on voltage for example

3 form, semiconductor diode.