Классификация методов преобразования частота-напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Классификация методов преобразования частота-напряжения

Карев Алексей Николаевич

Аннотации

Рассмотрена классификация, проанализированы возможности построения ПЧН, их достоинства и недостатки, с целью построения простых управляемых фазовращателей, которые обеспечивают стабильные фазовые сдвиги, при изменении частоты формируемых сигналов в широком диапазоне частот.

Considered classification, analyzed the possibility of constructing FVC, their advantages and disadvantages, with the aim of building simple controllable phase shifters that provide a stable phase shifts, if you change the frequency of the signals in a wide frequency range.

Ключевые слова: Преобразователь частота-напряжение, частота, управляемый фазовращатель, сигнал.

В устройствах радиоэлектроники, измерительных установках, согласующих устройствах используются квадратурные генераторы, управляемые фильтры, умножители частоты [1], модуляторы/демодуляторы, основным элементом которых является управляемый фазовращатель (УФВ) [2-4], их применение позволяет получить систему многофазных гармонических сигналов [5, 6], с постоянными фазовыми сдвигами. Среди схем фазовращателей наиболее широко применяются [7-12] на базе всепропускающих фильтров первого порядка.

Для построения управляемых УФВ, с целью обеспечить стабильные фазовые сдвиги в широком диапазоне изменения частоты применяются [13, 14] различные преобразователи «частота-напряжение» (ПЧН).

Задача заключается в изучении методов реализации ПЧН, обеспечивающие фазовые сдвиги в m-фазных системах гармонических колебаний, при изменении частоты формируемых сигналов в широком диапазоне.

Существует множество способов построения преобразователей частоты, выделим основные из них: ПЧН на основе дифференциатора; ПЧН с управляемым делителем; ПНЧ с использованием логических элементов; универсальный преобразователь «частота-напряжение» и «период напряжение».

Функциональный ПЧН [15]. В данном случае, преобразователь строится по принципу преобразования частоты в последовательность импульсов постоянной длительности с последующем выделением постоянной составляющей, пропорциональной частоте. На рис. 1 изображена схема функционального ПЧН, которая включает в себя ключ управления (Кл), Счетчик(Сч), триггер (Т), фильтр(Ф):

Рис. 1. Функциональная схема преобразователя «частота-напряжение»

Опорная частота от генератора опорной частоты через Кл поступает на вход Сч, начиная с момента прихода импульса преобразуемой частоты на вход Т до момента заполнения всего объема счетчика. Сигнал переполнения счетчика Сч приводит триггер в исходное состояние. Сигнал с выхода Т подается на вход Ф, для выделения постоянного напряжения, пропорциональное преобразуемой частоте.

ПЧН на основе дифференциатора. Блок схема ПНЧ [16] на рис. 1 включает в себя дифференциатор, 2 выпрямителя и делитель:

Рис .2. Принцип построения преобразователя

Принцип работы данной схемы изображен на рисунке выше. Выходное напряжение сигнала пропорционально частоте входного, где коэффициент пропорциональности задается временной константой дифференциатора.

Стоит отметить, что достоинства данной схемы - это проста и точность построения.

ПНЧ с использованием логических элементов. В [17] описан способ построения ПЧН, основное отличие его в повышенной стабильности выходного напряжения за счет синхронизации начала устройства с фронтом входных импульсов и повышение точности преобразования. Достигаются выше упомянутые преимущества, за счет введения логических элементов, второго генератора одиночного импульса и второго стабилизатора тока.

ПЧН с управляемым делителем. Описан в [18]. Преимущество такого преобразователя является расширение зоны преобразования, за счет изменения значения заполняющей частоты с соответствующим изменением коэффициента деления выходного напряжения. Достигается это путем последовательного деления образцовой частоты вдвое, при чем при каждом делении уменьшают напряжение вдвое. Результат преобразования определяют путем деления величины напряжения, полученной в результате гиперболического преобразования общего числа импульсов заполняющей частоты, на отношение значения образцовой частоты к последнему значению заполняющей частоты.

Универсальный преобразователь «частота-напряжение». В [19, 20] описано решение способа построения ПЧН, отличающийся от выше упомянутых зависимостью выходного сигнала от частоты входного сигнала, которые линейны в широком диапазоне их изменения. К достоинством данного способа можно отнести то, что ПЧН может быть выполнен в интегральном исполнении, также преобразователь работает периодическими сигналами (треугольной, синусоидальной, трапецеидальной, прямоугольной) формы.

Список литературы

фазовращатель преобразователь генератор частота

1. Пат. 80634 Российская Федерация, МПК H 03 B 19/06. Умножитель частоты квадратурных сигналов / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2008143820/22; заявл. 05.11.08; опубл. 10.02.09, Бюл. № 4. - 1 с.: 1 ил.

2. А. с. 1667222 СССР, МКИ5 H03 B 11/20. Управляемый фазовращатель / В.С. Дубровин (СССР). - № 4493920/09; заявл. 13.10.88; опубл. 30.07.91, Бюл. № 8. - 2 с.: ил.

3. Дубровин В.С. Управляемые фазовращатели / В.С. Дубровин // Южно-сибирский научный вестник. - 2012. - № 1 (1). - С. 38 - 41. - http://s-sibsb.ru/images/articles/2012/1/Section1/8_38-41.pdf

4. Никулин В. В. Фильтры устройств связи: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1. Аналоговые электрические фильтры / Никулин В. В., Захаржевский О. А., Дубровин В. С. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2010. - 108 с. - (Учебники Мордовского университета).

5. Дубровин В.С. Расчет фазостабилизирующих цепей управляемого трехфазного генератора для АБП / В.С. Дубровин, В.М. Кисляков, С.Н. Уханов // Силовые полупроводниковые приборы и преобразовательные устройства: Системы управления и контроля (межвуз. cб. научн. тр.) - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1985. - С. 66-73.

6. Дубровин В.С. Классификация генераторов гармонических колебаний / В. С. Дубровин // Символ науки. - 2016. - № 10-2. - С. 24-29.

7. АС. № 1653098, H 02 M 5/14. Дубровин В.С. Устройство для преобразования однофазного напряжения в трехфазное. // Заявка: 4709346/07, 23.06.1989. Опубликовано: 30.05.1991, Б.И. №20.

8. АС. № 1674332, H 02 M 5/16. Дубровин В.С. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. // Заявка: 4719322/07, 17.07.1989. Опубликовано: 30.08.1991, Б.И. №32. 4

9. АС. № 1775819, H 02 M 5/14. Дубровин В.С. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. // Заявка: 4907852/07, 05.02.1991. Опубликовано: 15.11.1992, Б.И. №42.

10. Дубровин В.С., Никулин В.В. Аналого-цифровые способы формирования ортогональных сигналов. Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП - 2007: материалы IV Междунар. конф. (Саранск, 24-26 окт. 2007 г.) - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. - С. 234-236. 10.

11. Дубровин В.С. Генератор ортогональных сигналов. Сборник статей V Всероссийской научно-технической конференции «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов». - Пенза: 2007. - С.154-156.

12. АС. № 1803955, H 02 M 5/14. Дубровин В.С. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. // Заявка: 4921517/07, 25.03.1991. Опубликовано: 23.03.1993, Б.И. №11.

13. Дубровин В.С. Управляемый формирователь квадратурных гармонических сигналов / В.С. Дубровин, В.В. Никулин // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - Йошкар-Ола, 2013. - № 1 (17). - С. 5-11.

14. Дубровин В.С. Безынерционная система управления формирователя квадратурных гармонических сигналов / В.С. Дубровин, В.В. Никулин, А.В. Никулин // Вимiрювальна та обчислювальна технiка в технологiчних процессах. - Хмельницкий, 2013. - № 2. - С. 98-101.

15. Большама Я.М. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок / Я.М. Большама, В.И. Круповича, М.Л. Самовер. - М.: Энергия, 1975. - 728 с.

16. Gupta K. Design and Analysis of CMOS Frequency to Voltage Converter using 0.35µm technology / K. Gupta, M. Bhardwaj, B. P .Singh // International Journal of Scientific & Engineering Research. - may 2012. - Issue 5(3). - pp. 1-9.

17. Пат. 2019028 Российская Федерация, МПК H 03 K 9/06. Преобразователь частоты в напряжение / Лебедев О. В, -- №5003463/24; заявл. 25.09.91; опубл. 30.08.94, Бюл. №4. - 3 с.: 1 ил.

18. Пат. 131590 Российская Федерация, МПК G 01 R 23/02. Способ преобразования частоты в напряжение / Марченко В. И., Пузаков А. В. -- №3867495; заявл. 12.03.85; опубл. 30.09.87, Бюл. №4. - 3 с.: 2 ил.

19. Пат. 2520409 Российская Федерация, МПК Н 03 К 7/06. Преобразователь периодического сигнала в частоту и период / Дубровин В.С., Зюзин А.М. - №2012140981/08; заявл. 25.09.12; опубл. 27.03.14, Бюл. № 18. - 9 с.: 2 ил.

20. Дубровин В.С. Преобразователь параметров периодических сигналов в напряжение / В.С. Дубровин. // Южно-сибирский научный вестник. - Бийск, 2014. - №2(6). - С. 60-63.

Размещено на Allbest.ru