Таблица 4.1 Базовые схемы преобразователей напряженке - частота

Cx;fa

Метод преобразования

Краткая характерисгиха

Использование управляемого напряжением генератора постоянного .тока (ГТ) для обеспечения заряда конденсатора Q

Схема имеет большую ошибку при определении частоты на частотах более 10 кГц за счет конечного времени разряда конденсатора С

Использование jiHTer-ратора на ОУ и БТ для разряда конденсатора С

Схема имеет невысокую линейность (менее ±1%)

Использование метода компенсации заряда интегрирующего койденса-тора С

Схема с высокой линейностью (лучше 0,2%)

Использование метода компенсации заряда интегрирующего конденсатора С

Выходные импульсы синхронизированы с тактовыми

У X.RSi7

Использование интегратора на ОУ и БТ для разряда конденсатора С

Частота выходных импульсов схемы пропорциональна отношению напряжений t t/2

Для напряжения на конденсаторе в любой момент временн t (когда переключатель разомкнут) справедливо следующее выражение: 11, - ii/C. Время т, в течение которого цапряжение U. достигнет порогового уровня иор.

равно т= f/nopC/i= (УцорС/К/вх. где К-коэффициент пропорциональностн между входным иапряженне.м и выходным током генеоатора ГТ.

Зная величину т, легко определить зависимость выходной частоты преобразователя от входного напряжения:

/=1/т=/Сг/вх порС. (4.1)

Необходимо заметить, что в действительности время разряда конденсато-Т)а С имеет отличное от нуля постоянное для каждой схемы значение. Это приводит к появлению ошибки при определении частоты / из выражения (4.1), причем эта ощибка особенно значительна на высоких .частотах.

Вторая и пятая схема в табл. 4.1 используют интегратор на ОУ и переключающий БТ, включенный, параллельно интегрирующему конденсатору (2]j Для формирования выходных импульсов в схемах могут использоваться мультивибраторы М с одним устойчивым состоянием. Преобразователи такого типа имеют как правило, невысокую линейность.

Для получения высокой линейности изменения частоты выходного сигнала преобразователя от входного напряжения наиболее предпочтительным является применение метода компенсации заряда интегрирующего конденсатора, который реализован в третьей и четвертой схемах таблицы. Здесь напряжение илн гок подается на вход опер,ацирнпого усилителя, выходной сигнал которого поступает на прецизионный генератор Г; импульсы последнего используются для управления генератором импульсов тока ГТ. Эти импульсы тока подаются в точку суммирования входного сигнала и сигнала обратной связи интегратора и противоположны но знаку входному току. Частота повторения импульсов тока усханавливается такой, чтобы происходила йолнаи компенсация положительного входного тока интегратора. На выхоце преобразователей использовацы схемы формирователей импульсов

Практические схемы преобразователей напряжение-частота и их основные параметры приведены в табл. 4.2 f3-61,

Таблица 4,2

Практические схемы преобразователей напряжение - частота и их Основные характеристики

Схема

Частота пычодных [[ипульсов

Хараитсриотпка

При\кча11

Схрма

R.niUi-U) Гц

* Линейность лучше

±17о при t/nx =

= 20 мВ-10 В. Диапазон изменения частоты выходных импульсов при Usyi = = 20 мВ-20 В равен

20Ги-ЮкГц, fmas =

10 кГц

U[ и - максимальные положительное и отрицательное значения выходного напряжения компаратора 0У2

Схема 2

Схема 3

4R,C,

Rto с

(вх тах = 15В линейность ± 0,5%, /max = 750 Ги

Линейность ± 0,2%,

1 кГц

В схеме скомпенсировано время разряда конденсатора. Условие компенсации: RaC = T, где / - время сброса интеграто-ра [5]

Схема 4

/-4t/ s

U-rx max - 10 В, линейность ±0,1%, fmax = 40 кГи

Условия работы схемы; = 1 4

-R:JRi, Rr<Ri. Rs

Схема

Частота выход]!ы?; импульшв

Характернсг!й(а

Примечание

Схема 5

= 103 (7в -

max = IO В, линейность ±0,1%, тах=10 кГц

Значение fmai может быть увеличено до 100 кГц уменьшением величины конденсатора С до 0.002 мкФ; Е-п -яа-пряжение питания

Схема 6

2{En~Ui)/u..

] МГц

/к - ТОК стока ПТ при нулевом напряжении иа затворе, Ui - напряжение на выводе 5 таймера, 6п - порог открывания ПТ

схема !

ffr fs ffi

ихема 4-

as дг

схема 5

лл

4.2, Преобразователи постоянного уровня сигнала

В аналоговой технике часто необходимо усиливать сигналы с одиовремеиным преобразованием постоянного уровня. Это бывает в тех случаях, когда требуется усилить иапряжеире от незаземлен-ного источника и получить сигнал на выходе усилителя относительного уровня земли (или любого другого уровня).