SU962994A1 - Квадратичный преобразователь напр жени в частоту - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, а также дл  предварительной обработки переменных высокочастотных сигналов.

Известен квадр&тор, содержащий последовательно соединенные блок интегрировани , нуль-орган, переключатель и источники опорных напр жений |.lj ю

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  преобразователь низких частот с квадратичной функцией преобразовани , содержащий интегратор , первый вход- которого  вл етс  is входом преобразовател , а выход соединен со входом блока сравнени ,- выход которо- го,  вл ющийс  выходом преобразовател , соединен с управл ющим входом двухпо-. зиционного переключател , информационные 20 входы которого подключены к источнику положительного и отрицательного опорного напр жени , а выход двухпозиционного

переключател  соединен со вторым входом интегратора f 21 .

Недостатком данных устройств  вл етсй узкий частотный диапазон преобразовани , обусловленный невозможностью использовани  устройств дл  преобразовани  высокочастотных сигналов, так как в этом случае значительно возрастает методическа  погрещность преобразовани .

Цель изобретени  - расщирение частотного диапазона преобразуемых напр жений в область высщих частот.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в квадратичный преобразователь напр жени  в частоту, содержащий интегратор , вход которого  вл етс  входом преобразовател , пороговый элемент, выход которого,  вл ющийс  выходом преобразовател , соединен с управл ющим входом .двухпозиционного переключател , введены повторитель напр жени , зар дный конденсатор и источник образцового nonoxurenf,ного и отрицательного тока, причем вход 396 гювторитеп  напр жени  соединен с выходом интегратора, а выход повторител  напр жени  через зар дный конденсатор соединен со входом порогового элемента и с выходом двухлозйционного перекпючатеп , информационные входы которого соединены с источником образцвого положительного и отрицательного тока. На чертеже приведена блок-схема пред лагаемого преобразовател . Схема содержит интегратор 1, повторитель 2 напр жени , конденсатор 3, пороговый элемент 4, состо щий из дифферелниального усилител  5 и двух резисторов 6 и 7, переключатель 8 и источник 9 образцового тока, Устройство представл ет собой преобразователь напр жение-частота с квадратичной функщшй преобразовани  и работает след}аощим образом. Рассмотрим работу при отсутствии входного напр жени . Пусть .на вход поро гопого элемента 4 подано пороговое на- ир жемпе отрицательной пол рности - Un а тшреключатель 8 находитс  в нижнем Иоложении. В этом случае происходит зар д конденсатора 3 посто нным током -0 источника 9 образцового тока через малое выходное сопротивление повторител  2 Напр жение в точке А измен етс  линейно (зар д идет посто нным током) до момента равенства его пороговому напр женшо - В момент равенства напр  гепи  в точке А пороговому напр жению Уд -Uy, срабатывает пороговый элемент В результате измен етс  пол рность порогового напр жени , а переключатель 8 перв0(цитс  в верхнее положение. Происходит процесс перезар да конденсатора тоКом + DO, при этом напр жение в точке А измен етс  также линейно, но в противоположную сторону до момента равенства его пороговому напр жению + Uy . В момент равенства Уд + U вновь срабатывает пороговый элемент, измен   тем самым пол рность порогового напр жени  и положение переключател  8. Далее цикл повтор етс . Таким образом, цикл преобразовани  состоит из двух тактов ija nepso такте переключатель .8 находитс  в нижнем положении и пороговое напр жение от рицательно-Uy,; во втором такте переключатель находитс  в верхнем положении и пороговое напр жение положительно. 4-Urf.. Работа схемы в течение одного цикла преобразовани , при отсутствии входного сигнала, описываетс  уравнени ми . Ti D Jг С .| где Т и Т - длительности соответст ветственно первого и вторЪго тактов; С - емкость конденсатора 3. Реша  уравнени  (1) и (2) относительно . Ъ и , определим частоту следовани  импульсов на выходе преобразовател . . л) -- J- ПНЧ иС котора  носит название начальной частоты преобразовател . Рассмотрим работу преобразовател  при подключении на вход переменного напр жени . Выходное напр жение повторител  2 равно выходному напр жению интегратора 1 и представл ет собой интегральное значение входного сигнала U WВ общем случае выходное напр и ение интегратора определ етс  выражением .-4::K(t)dt, где Х RC - посто нна  времени интегратора Так как входное напр жение Uj((t) величина переменна , то и интеграл от нее по времени также величина переменна . В точке А происходит суммирование выходного напр жени  интегратора 1 и пилообразного напр жени , формируемого зар дом емкости 3, опорным током ±ЛоВ остальном работа схемы не отличаетс  от вышеописанной при отсутствии входноГ- сигнала. Процессы в течение одного цикла преобразовани  описываютс  уравнени ми -аии, (4) - - --zuH Решив уравнени  (4) и (5) относительно Т и получим выражение дл  выходной частоты преобразовател  4и„ЭоГЙ иЬ -с -SU, °пнч 4Uv,Dor, пич . - посто нный коэффициент. 4Uv,DoX предел емый параметрами преобразовател .

Последнее выражение представл ет собой функцию преобразовани  предлагаемого преобразовател .

В отличие от известного, где суммирование текущих значений преобразуемого напр жени  и опорного сигнала осуществл етс  в интеграторе, в предлагаемом устройстве суммирование интегральных значений преобразуемого напр жени  и опорного сигнала происходит на входе сра

нивающего устройства, чем достигаетс  получение значительно более высокой начальной частоты преобразовател , чем в известном, так как интегратор 1 в ее формировании участи  не принимает.

Действительно, максимальна  начальна  частота в известном ограничиваетс  инерционностью усилител ,, на котором выполнен интегратор, задержкой сравнивающего устройства и задержкой переключател , причем инерционность усилител 

. играет доминирующую роль.

В предлагаемом преобразователе инерционность усилител  интератора 1 не оказывает вли ни  на формирование начальной частоты, поэтому она может быт получена значительно более высокой.

Таким образом, предлагаемый преобразователь может быть использован дл  преобразовани  высокочастотных сигналов , так как соотношениех Цд будетмал и методическа  погрешность из-за изменени  входного сигнала в течение одного цикла преобразовани  незначительна. Дополнительным преимуществом устройства  вл етс  то, что снижаютс  требовани  к интегратору, так как он, во-первых, работает с частотой преобразуемого UyCt сигнала, а не с частотой выходного сигнала- 3 ,1 , как это имеет место в известном (частота выходного сигнала по крайней мере в 1Q - 50 раз вьппе частоты входного сигнала) и, во-вторых, интегратор работает в X рзз более узком динамическом диапазоне (X - допустимо значение пик-фактора в известном), так

как в известном интегрируетс  сумма преобразуемого и опорного напр жени , а в предлагаемом устройстве - только преобразуемое напр жение.

Таким образом, диапазон преобразуемых напр жений расшир етс  в область высоких частот (до 200 - ЗОО кГц), а известное используетс  дл  преобразовани  сигналов, частота которых не превышает 5 - 1О кГц.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 643907, кл. G06 G 7/2О, 1977.

2.Март шин А. И. и др. Преобразователи электрических параметров дл  систе контрол  и измерени . М., Энерги , 1976, с. 175- 176, рис. 3-31 (прототип ) .