Стохастический преобразователь действующего значения напряжения

 

СТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий компаратор, первый вход которого соединен со входной шиной и входом ключа выход которого соединен с sxojtfoM фильтра низких частот ,отл и ч а ю щи йс я тем, V-J 1:€:.1:1;К)ЗйАМ « Гъ;:г 0р г ъ1:г 0- ,« П5 -;:,,:- 5Г;.чй Ы C-fi.. что, с целью повышения точности преобразования в широком частотном диапазоне, в него дополнительно введены соединенные последовательно генератор тактовых импульсов, гене .ратор псевдослучайных .чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со вторым входом компаратора , а также элемент совпадений , фоЕ ирователь и соединенные последовательно вычитающее устройство и интегратор, причем выходы генератора тактовых импульсов и компаратора соединены со входами элемента совпадений, выход которого через формирователь соединен с управляющим .входом ключа, а выход фильтра ниж- ; них частот подключен к первому вхоО ) ду вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходной шиной, выходом интегратора и входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя.

09) (II) СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЬИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3373076/18-21 (22) 28 . 1 2. 81 (46) 15. 07 ° 83. Вюл. 9 26 (72) В.М.Кодрянский, Э).A.Nàñþðåíêî, A.Ä.Íèæåíñêèé, Ю.A.Тимонин и М.В.Козлов (71) Институт электродинамики АН УкраинСКой ССР (53) 621 317.72(088.8) (56) 1. "Электроника", 1975, Р 15, с. 32-39, рис. 8.

2. Справочник по нелинейным схемаМ. Под,.ред. Шейнголда. М., "Мир", 1977, с. 407, фиг.3,7 и 5 (прототип}. (54) (57) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ HAIIPRЖЕНИЯ, содержащий компаратор, первый вход которого соединен со входной шиной и входсм ключа; выход которого соединен о входом фильтра низких частот, отличающийся тем, что,с целью повыаения точности преобразования в широком частотном диапазоне, в него дополнительно введены соединенные последовательно генератор тактовых импульсов, генератор псевдослучайных .чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со вторым входом компаратора, а также элемент совпадений, формирователь и соединенные последовательно вычитающее устройство и интегратор, причем выходы генератора тактовых импульсов и компаратора соединены со входами элемента совпадений, выход которого через формирователь соединен с управляющим .входом кЛюча, а выход фильтра ниж- I них частот подключен к первому входу вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходной шиной, выходом интегратора и входом С»„ опорного напряжения цифроаналогового преобразователя.

1 029091

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении измерительных преобразователей среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное.

Известны преобразователи напря-. жения, основанные на стохастическоэргодическом преобразовании сигнала. Эти устройства содержат два преобразователя напряжение-вероятность, 10 на входы которых подается преобразуемое напряжение U«vr подключенный к выходам логический элемент И, реализующий операцию логического умножения. На выходе элемента И образу- 15 ется последовательность иМпульсов, которые с помощью формирователя нормируются по длительности и усредняютice фильтром. Включенная на выходе фильтра корнеизвлекающая схема осуществляет операцию извлечения квадратного корня. В результате выходное напряжение устройства пропорционально действующему значению выходного напряжения f1), 25

Недостатком этих устройств является низкая точность преобразования, вызванная ограниченным числом усредняемых импульсов. Увеличение числа этих импульсов резко снижает быстродействие устройства.

Известен преобразователь. действующего значения напряжения, выполненный по методу неявного вычисления.

Устройство содержит время-импульсное множительное устройство, к входу 35 которого подключена входная шина, а выход через усредняющий фильтр подключен к управляющему входу множительного устройства. Выходное напряжение фильтра пропорционально дей-40 ствующему значению входного сигнала 2 j.

Недостатком известного устройства является то, что при обеспечении заданной точности преобразования необходимо осуществить определенное число дискретных выборок и это снижает быстродействие устройства, и заданная точность обеспечивается только в диапазоне низких частот входного сигнала. С увеличением частоты входного, сигнала значительно снижается точность преобразования.

Целью изобретения является повышение точности преобразования в широком частотном диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, 55 что в преобразователь, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной и входом ключа, выход которого соединен с входом фильтра низких частот, дополнитель- 60 но введены соединенные последовательно генератор тактовых импульсов, генератор псевдослучайных чисел и. цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со вторым . 65 входом компаратора, а также элемент совпадений, формирователь и соединенные последовательно вычитающее устройство и интегратор, причем выход генератора тактовых импульсов и выход компаратора соединены со входами элемента совпадений, выход которого через формирователь соединен с управляющим входом ключа, а выход фильтра нижних частот подключен к первому входу вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходной шиной, выходом интегратора и входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя.

На чертеже представлена функциональная схема стохастического преобразователя действующего значения .напряжения.

Преобразователь содержит компаратор 1 напряжения, цифроаналоговый преобразователь 2 напряжения, генератор 3 псевдослучайных чисел, генератор 4 тактовых импульсов, элемент

5 совпадений, формирователь б импульсов по длительности, ключ 7, фильтр

8 низких частот, вычитающее устройство 9 и интегратор 10 причем первый вход компаратора 1 соединен со входной шиной преобразователя и входом ключа 7, выход которого через фильтр 8 низких частот соединен с первым входом вычитающего устройства 9, второй вход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя 2, выходной шиной и выходом интегратора 10, к входу которого подключен выход вычитающего устройства 9, управляющий вход ключа 7 соединен через формирователь 6 с выходом элемента 5 совпадений, первый вход которого соединен с выходом компаратора 1, а второй вход — с выходом генератора 4 тактовых импульсов и входом генератора 3 псевдослучайных чисел, выходы которых соединены со входами цифроаналогового преобразователя 2, выход которого соединен со вторым входом компаратора 1 °

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразуемое напряжение U „поступает на первый вход компаратора 1, на второй вход которого подается опорное псевдослучайное напряжение, в котором имеет место равновероятное распределение амплитуд в диапазоне 0 -0 и, где U „— опорное напряжение цифроаналогового преобразователя 2. Это достигается с помощью последовательно включенных генератора 3 псевдослучайных чисел, обеспечивающего получение случайных двоичных чисел с равномерным распределением, и цифроаналогового преобразователя 2, причем в качестве опор102 <091

-где <. — постоянная времени интегратора 10.

Из уравнения (2) следует

dU

ss

В установившемся режиме и, =о " . Ьь<х ивых= " "вх=<=ивх < (20

Поскольку ивя<ульсное напряжение на управляющем входе ключа 7 определяется зависимостью

30 к„с иг

U =)0 ф упр-вх вых где % — постоянный коэффициент пропорциональности.

Напряжение иф поступает на вход вычитающего устройства 9, на другой вход которого поступает выходное напряжение интегратора, 10. Выходное 40 напряжение вычитающего устройства 9 равно вх

Ов - -ивых. {1) вьix

1<

"вых==,.) иву

Составитель Е.Борзов

Техред С.Мигунова Корректор ) ФеРенцРедактор Л.Псвхан

Заказ 4969/42 .Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного напрях<сния последнего в предлагаемом устройстве используется выходное напряжение О интегратора. вых

Работа преобразователя синхронизируется импульсами генератора 4 с определенной тактовой частотой. 5

Если напряжение входного сигнала

V „превышает значение выходного сигнала цифроаналогового преобразовател 2, то на выходе компаратора 1 вырабатывается логический уровень "1". )0

Этот уровень подается на вход элемента 5 совпадений. При поступлении на другой вход элемента 5 совпадений тактовых импульсов;с генератора 4

<на выходе формирователя 6 формируется импульс с нормированной длительностью. Вероятность появления этого импульса равна

Ll

"»,

Напряжение О изменяется по закону вь<х

Подставив (3 ) и (1 ) при условии, что постоянная времени фильтра 8Т «7, получают

-.u вых вых ю и тогда из последнего уравнения получают где р= Йс/. — постоянный коэффициент пропорциональности.

Из формулы (4 )следует, что выходное напряжение интегратора 10 прямо пропорционально входному напряжению преобразователя.

Таким образом, в устройстве обеспечивается линейная характеристика преобразования действующего значения входного напряжения. При этом формирование стробирующего напряжения для управления ключом осуществляется стохастическим методом путем использования новых элементов: цифроаналогового преобразователя 2, генератора псевдослучайных чисел 3, генератора тактовых импульсов 4, элемента 5 совпадений и формирователя импульсов 6.

Такой принцип формирования управляющего напряжения ключа 7 позволяет обеспечить заданную точность преобразования в более широком частотном диапазоне входных сигналов. Вместе с тем, за счет использования в качестве опорного напряжения цифроаналогового преобразователя выходного напряжения устройства 0 удается вь<х уменьшить влияние свойственной .стохас.тическо-эргодическим преобразователям методической погрешности из-за конечного числа усредняемых импульсов.