Разделы сайта

Расчет принципиальной схемы преобразователя напряжение-частота

Для того чтобы времена нарастания и спада напряжения на выходе интегратора были равны между собой, необходимо выполнение условия . Однако в этом выражении не учтено отличное от нуля значение времени задержки включения транзистора VT1, которое, может существенно нарушить симметрию выходных импульсов верхнего предела рабочего диапазона частот преобразователя (в данном случае 100 кГц). Кроме того, на таких частотах время задержки значительно ухудшит линейность преобразования.

Для компенсации влияния транзистора VT1 на линейность передаточной характеристики в схеме использована фазосдвигающая цепь R12C2R13, включенная между интегратором и компаратором напряжения. На низких частотах (при малых входных напряжениях) влиянием конденсатора С2 на выходной сигнал можно пренебречь, и фазосдвигающая цепь работает как обычный резисторный делитель. С повышением рабочей частоты сопротивление конденсатора уменьшается, и большая часть выходного напряжения интегратора поступает на вход компаратора, вызывая тем самым более раннее переключение последнего. При соответствующем выборе номиналов этой цепи задержка включения транзистора VT1 может быть полностью скомпенсирована. Использование транзистора Q1 в инверсном режиме также способствует повышению качества преобразования, поскольку при таком включении уменьшается падение напряжения коллектор-эмиттер транзистора в насыщенном состоянии.

Предложенная схема имеет хорошие температурные характеристики, так как положительный температурный коэффициент по напряжению стабилитронов компенсирует отрицательный коэффициент прямо смещенных р-n-переходов транзистора. При изменении входного напряжения от 0 до 9.75 В частота выходных импульсов изменяется от 0 до 50 кГц (линейность в пределах 0,1 %).

Коэффициент преобразования "напряжения - частота" равен 5.1 кГц/В. Для того чтобы на выходе ПНЧ получить импульсы частотой от 5кГц до 50кГц на вход ПНЧ необходимо подать управляющее напряжение U упр от 0.98 В до 9.8 В.

Следует отметить, что для достижения такой линейности необходимо, чтобы внутреннее сопротивление источника сигнала оставалось достаточно малым по сравнению с сопротивлениями R8 и R10 во всем диапазоне частот (0-50 кГц). Высокая точность и большой динамический диапазон рабочих частот схемы позволяют выполнять с ее помощью высококачественные аналого-цифровые преобразования и строить на ее основе прецизионные управляемые напряжением генераторы пилообразных колебаний.

Рис. 2.4. Схема ПНЧ с выбранными и рассчитанными элементами

Для согласования уровней входного напряжения Uвх с ПНЧ требуется формирователь управляющего напряжения Uупр.

Формирователь импульсов служит для получения сигнала с заданной длительностью tи=10 мкс=const.

Усилитель выходного сигнала служит для согласования выхода формирователя импульсов с нагрузкой.

Самое читаемое:

Вакуумные и плазменные приборы
Спроектировать электронно-оптическую систему осциллографической трубки. Исходные данные к проекту: . Ускоряющее напряжение - 5 кВ. . Ток эмиссии катода - 1 мА. . Диаметр луча на экране - 0,5 мм. . Развертка луча - линейная. . Угол отклонения луча - 200. Напряжение, В 6.3 ...