SU1045381A1 - Преобразователь напр жени в частоту - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Е. ЧАСТОТУ, содержащий первый интегратор , первый вход которого соединен с первой входной шиной, второй вход с выходом источника опорного напр жени  через последовательно соединенные первый резистор и первый ключ, а выход подключен к входу первого порогового элемента, и генератор опорной частотыJ- выход которого подключен к первому входу распределител  импульсов, отличающийс   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей в него введены агорой и третий ключи, второй и третий пороговые элементь,первый , второй и третий R9-триггеры/ делитель напр жени , первый, второй и третий элементы И, второй и третий резисюры и второй интегратор, выход которого соединен с входами второго и третьего пороговых элементов, первый вход через второй резистор соединен с второй входной шиной, второй вход через последовательно соединенные третий резистор к .: гч. ;.}. л подключен к выходу источника опорного напр жени , а третий вход подключен к средней точке делител  напр жени , выводы которого подключены соответственно к выходам второго интегратора и источника опорного напр жени , причем S-вход первого Я5-триггера подключен к выходу первого элемента И, входы которого подключены соответственно к выходам первого порогового элемента и генератора опорной частоты, а R-вход соединен с пр мьгм выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего порогового элемента и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу второго R -триггера, а выход - к,S -входу третьего Я5-триггера, -вход .которого соединен с R, -входом второго RS -триггера и с выколем второго элемента И, а выход - с управл ющим входом первого ключа, при этом управл ющий вход второго ключа подклюf Т t чен к выходу распределител  импульсов , выходной шине и S - входу второго Ri-триггера, а упраалнюший вход третьего ключа - к инверсному выходу .первого , R5-триггера.

Description

Изобретение относитс  к информгг1 ,и-юкно-иэмерительнои технигсе и пред назначено дл  использовани  в устройствах автоматики, тел1:механини, в энергетике дл  определени  мощнос ти и расхода энергии и в других с.пу ча х, когда необходимо преобразование произведени  двух напр жений в частоту. Известен преобразователь, в кото ром получение выходной частоты,пропорциональной произведению двух вхо ных напр жений, достигаетс  за счет использовани  в цепи импульсной обратной св зи функционального преобразовс1тел  напр жени  в интервал времени Ij . Недостаток устройства - невысока точность, Известен преобразователь напр же ни  в частоту, содержащий первый ин тегратор, первый вход которого соединен с первой входной шиной, второ вход соединен с выходом источника опорного напр жени  через последова тельно соединенные первый резистор и Первый ключ, а выход подключен к входу первого порогового элемента, и генератор опорной частоты, выходкоторого подключен к первому входу распределител  импульсов С 2 , Его недостатком  вл ютс  ограниченные функциональные возможности так как он предназначен дл  преобра зовател  в частоту только одного выходного напр жени . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей преобра зовател  напр жени  в частоту. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь напр жени  в частоту, содержащий первый ин тегратор, первый вход которого соединен с первой входной шиной, второ вход - с выходом источника опорного напр жени  через последовательно соединенные первый резистор и первы ключ, а выход подключен к входу пер вого порогового элемента, и генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу реверсив подключен к первому входу распределител  импульсов, введены второй и третий ключи, второй и третий пороговые элементы, первый, второй и третий RB триггер лЛ, делитель напр жени , первый, второй и третий элементы И; второй и третий Е)езисторы и второй интегратор, выход которого соединен с входами второго и третьего пороговых элементов, первый вход через второй резистор соединен с второй входной шиной, второй вход через последовательно соединенные третий резистор и второй ключ подключен к выходу исто -1ника опорного напр жени , а третий вход подключен к средней точке делител  -;апр жени , выводы которого подключены соответственно к выходам второго интегрЕТОрг 1и источника опорного напр жени , причем , S -вход первого Rc,--григгера подключен к выходу первого элемента И, входы которого подключены соответственно к выходам первого порогового элемента и генератора опорной частоты , а Я-ВХОД соединен с пр мым выходом второго триггера и nepsBv; FJXOдом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего порогового элемента и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подклрочен к инверсному выходу второго RS-триггера, а выход к S-входу третьего и -триггера, R вход которого соединен с R -входом второго р.)-триггера и с выходом второго элемента И, а выход - с управл ющим входом первого ключа, при этом управл ющий вход второго ключа подключен к выходу распределител  имг:ульсов, выходной шине и S -входу второго RS-триггера, а управл ющий вход третьего ключа - к инверсному выходу первого R.S -триггера. На фиг.1 предстатзлена схема преобразовател ; на фиг.2 - диаграммы напр жений при работе устройства. Преобразовагель содержит первую входную шину 1, подключеннуо к первому источнику входного напр жени , первый пороговый элемент 2, вход которого подключен к выходу интегратора 3, генератор 4 опорной частоты, выход которого св зан с первым входом распределител  5 импульссг;,- тарвый ключ 6 , выходы которого подк.пючены соответственно к входу первогс интегратора .3 и через первый резистор 7 к источнику 8 опорного напр жени . Преобразователь также содержит второй интегратор 9, второй ;0 и третий 11 ключи, второй 12 и ii eтий 13 пороговые элементы,- первый, второй и третий RS-триггеры 4 15, выходную шину 17, под ключе HI; у з :; выходу распределител  5 , пе;рБ:;:й , второй и третий глементы И 13 - 2С ,. при этом вход интегратора 3 св зан через резистор 21 и i iepes входную шину 22 с вторым источником вход ого напр жени , а через ключ 10, включенный последовательно с резксторо 23 - с источником 8 опорного напр жени , и через ключ 11 - со сре;;;:е точкой делител  24 напр жени;;, которого подключены: к источнику 8 опорного напр жени  и выходу интегратора Э, соединенному с вхслзм;; пороговых элементов 12 и 13 Выход порогового элемента 2 подключен к первом;у входу элемента И-18, зторс;Г вход которого соединен с Быхо;: С1-л гонератора 4 опорной частоты, ;-. Еихсч с S-входом R5-триггергг 14, инкер--ный выход icoToporo подключен к управл ющему входу ключа 11, а R-вход к пр мому выходу RS-триггера 15. Выход порогового элемента 13 соединен с входами элементов И 19 и 20, другие входы которых подключены соответственно к инверсному и пр мому выходам R -триггера 15, G-вход которого подключен к выходу распределител  5 импульсов и управл ющему; входу -ключа 10 . В -вход К,9-триггера 16 подключен к выходу элемента И 19 Я-БХОД - к выходу элемента И 20 и к 1,-БХОду RS Триггера 15, а пр мой выход - к управл ющему входу первого ключа 6. Преобразователь работает следующи образом. Напр жение первого входного источника (фиг.2а) подаетс  через пер вую входную шину 1 на вход интегратора 3, при этом, когда ключ 6 разом кнут, напр жение на выходе интегратора возрастает (фиг. 2в). Когда напр жение на выходе интегратора 3 достигнет порога срабатывани  порогового элемента 2, происходит формиро вание импульса, открывающего ключ 6 дл  осуществлени  перезар да конден сатора интегратора 3 напр жением источника 8 опорного напр жени  че рез резистор 7. До формировани  указанного импуль са RS-триггеры 14 - 16 наход тс  в состо нии логического кул , ключи б к 10 разомкнуты, а ключ 11 замкнут. При этом интегратор 9 работает в ре жиме мас1л1табного усилител , его выходное напр жение (начальное напр же ние интегратора) определ;1етс  соотношением сопротивлений резисторов делител  24. Формирование импульса перезар да интеграторе 3 осуществл етс  следую щим образом. По сигналу с выхода порогового элемента 2 открываетс  по первому входу элемент И 18, очередной импул , с генератора 4 импульса, поступающи на второй вход элемента И 18, прохо Длиг на выход последнего и на Р-з-триггера 14, перевод  его в единичное состо ние При этом на инвер ног-. выходе R.5-триггера 14 устанавли ваетс  напр жение логического нул  (фиг,2ж), поэтому третий ключ 11 от рываетс  , перевод  интегратор 9 в режим интегрировани  второго выходного напр кени . Когда напр жение н выходе интегратора 9 достигнет уров н  срабатывани  порогового элемента 13 (фиг.2г, уровень 25), напр жение на выходе последнего скачкообразно переходит з единичное состо ние. Эле:--ент И 19 в это врем  открыт по первому входу напр жением с инзерсноу-о ныхода ;R9j-триггера 15, а элемент И 20 закрыт напр жением с пр мого выхода. Поэтому Фронт импульса порогового элемента 13 поступает . через элемент И 19 на 5 -вход R5триггера 16, перевод  его в единичное состо ние (фиг.2д). При этом открываетс  ключ 6 и начинаетс  перезар д интегратора 3 эталонным током (фиг.2в). По мере возрастани  напр жени  на выходе интегратора 9 наступает момент срабатывани  порогового элемента 12 (фиг,2г, уровень 26). Напр жение с его выхода поступает на второй вход распределител  5 импульсов, на выходе которого выоабатываетс  импульс эталонной длительности (фиг.2е), На врем  действи  этого импульса открываетс  ключ 10, производ  эталонный перезар д интегратора 9 (фиг.2г). Импульс эталонной длительности подаетс  также на с,.-вход R -триггера 15, в результате по окончании импульса RS -триггер 15 переводитс  в единичное состо ние (фиг.2и). После эталонного сброса напр жение на выходе интегратора 9 вновь возрастает, пока не дости.гнет уровн  срабатывани  порогового элемента 13 (фиг.2г, уровень 25). Напр жение на выходе последнего вновь скачкообразно возрастает (фиг.2к), Я5-триггер 16 переходит в состо ние логического нул  (фиг.2д), ключ 6 закрываетс . Импульс с выхода элемента И 20 поступает также на Р -вход RS-триггера 15, перевод  его в состо ние логического нул , при этом |-триггер 14, управл еь1ый по R-входу напр жением с выхода S-триггера 15, также переходит в состо ние логического нул . Ключ 11 замыкаетс  г напр жение на выходе интегратора 9 устанавливаетс  в исходное состо ние (фиг.2г). Далее процесс повтор етс , дпн промежутка времени между моментами прохождени  возрастающего Ешпр жени  на выходе интегратора 9 через иорог срабатывани  порогового элемента 13 (фиг. 2г, уровень. 25), равного длительности и;.- пульса компенсации первого интегратора S (фиг.2д), справедл11во соотношение (дл  установившегос  режима) -ГЯч, Uv,-TgUoRx,, C-l) где 1 - длительность импульса на выходе распределител  5; сопротивление резисторов 21 и 23 соответственно; Цбо - входное и опорное напр жени . Частота следовани  импульсов компенсации второго интегратора определ етс  выражением 1 /tUo где Ux - входное напр жение; п С - сопротивлени  первого вхо да интегратора 3 и резистора 7 соответственно.

Исключа  V из выражений (1) и (2) получим

,

.- UviUs

(г)

Как видно из выражени  (3), Ebikoflна  частота преобразовател  пропорциональна произведению двух входных напр жений. В коэффициент преобразовани  вход т сопротивлени  резисторов , опорный интервал, опорное напр жение и не вход т посто нные времени интеграторов. Так как точность реализации величины опорного напр ,жени  опорной частоты и сопротизлеНИИ может быть высокой, топредлагеемое устройство обеспечивает высокую точность преобразовани  произведени  двух напр жений в частоту следовани  импульсов.

При необходимости получить выходную частоту, пропорциональную квад рату входного напр жени ,- достаточно объединить перемычкой первую и вторую входные шины

Таким образом, благодар  предлагаемым отличи м расшир ютс  функциональные возможности преобрааоиатен ,

U-j-oа .и

8

Л

К

--г:п

-

JUL

(pi/c-.f

Claims (1)

1. (5 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий первый интегратор,первый вход которого соединен с первой входной шиной, второй вход с выходом источника опорного напряжения через последовательно соединенные первый резистор и первый ключ, а выход подключен к входу первого порогового элемента, и генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй и третий ключи, второй и третий пороговые элементы,первый , второй и третий R5-триггеры, делитель напряжения, первый, второй и третий элементы И, второй и третий резисторы и второй интегратор, выход которого соединен с входами второго и третьего пороговых элементов, первый вход через второй резистор сое динен с’второй входной шиной, второй вход через последовательно соединенные третий резистор и ./про; подключен к выходу источника опорного напряжения, а третий вход подключен к средней точке делителя напряжения, выводы которого подключены соответственно к выходам второго интегратора и источника опорного напряжения, причем 6-вход первого КЗ-триггера подключен к выходу первого элемента И, входы которого подключены соответственно к выходам первого порогового элемента и генератора опорной частоты, a R-вход соединен с прямым выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего порогового элемента и к первому входу ' третьего элемента И, второй вход ко-’ торого подключен к инверсному выходу второго RS -триггера, а выход - к S -входу третьего R.S -триггера, R -вход .которого соединен с R-входом второго R$-триггера и с выходом второго элемента И, а выход - с управляющим входом первого ключа, при этом управляющий вход второго ключа подключен к выходу распределителя импульсов, выходной шине и S -входу второго R.S-триггера, а управляющий вход третьего ключа - к инверсному выходу первого , R5-триггера.