Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ , содержащий первый операционный усилитель,инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с входом преобразователя,а через второй резистор, шунтированный конденсатором - с выходом преобразователя, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с общей шиной , а его выход через первый диод в прямом направлении соединен с выходом преобразователя, второй диод, подключенный анодом к инвертирующему входу первого операционного усилителя, о тличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования , в него дополнительно введены третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, второй операционный усилитель и третий диод, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя через третий резистор соединен с его выходом, а через четвертый резистор - с выходом преобразователя, неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с катодомс второго диода, через пятый резистор (Л с выходом второго операционного усилителя , через шестой резистор - с выходом первого операционного усилителя и через третий диод в прямом направлении - с общей шиной. 4 4 N5 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5Р 0 01 R 19/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOhIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3462832/18-21, (22) 02. 07. 82 ,:(46) 27.07.84. Бюл. М- 27 (72) Н.A. Тесленко и Г.А. Недбай (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 736008, кл. G 01 R 19/02, 1977.

2. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. M. "Советское радио", 1979, с. 186, рис. 4.23д (прототип). (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с входом преобразователя,а через второи резистор, шунтированный конденсатором — с выходом преобразователя, неннвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с общей шиной, à его выход через первый диод в прямом направлении соединен с выходом преобразователя, второй диод, подключенный анодом к инвертирующему входу первого операционного усилителя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, второй операционный усилитель и третий диод, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя через третий резистор соединен с его выходом, а через четвертый резистор — с выходом преобразователя, неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с катодомФ е второго диода, через пятый резистор— с выходом второго операционного усилителя, через шестой резистор — с выходом первого операционного усилителя % и через третий диод в прямом направлении — с общей шиной.

1 11044

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре, а также в различных электротехнических устройствах, где требуется точное преобразование переменного напряжения в постоянное, пропорциональное средневыпрямленному значению переменного.

Известен измерительный преобра- 1О зователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, выполненный на операционном усилителе, подключенный к усредняющему фильтру (1) .

Однако устройство при работе в режиме большого сигнала имеет низкую точность преобразования вследствие ограничений по скорости нарастания выходного напряжения операционного усилителя.

Наиболее близким к изобретению является измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к входу преобразователя, а через второй резистор, шунтированный конденсаторомк выходу преобразователя, выход операционного усилителя через первый диод в прямом направлении соединен с выходом преобразователя, а через второй диод в обратном направлении— с инвертирующим входом операционного усилителя )2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования в режиме большого сигнала или на высших частотах когда максимальЭ

40 ная скорость изменения входного сигнала превышает скорость нарастания выходного напряжения операционного усилителя.

Цель изобретения — повышение точ45 ности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь переменно.-о напряжения в постоянное, содержащий первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с входом преобразователя, а через второй резистор, шунтированный конденсатором — с выходом преобразователя, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с общей шиной, а его выход через первый диод в прямом направлении соединен

29 2 с выходом преобразователя, второй диод, подключенный анодом к инвертирующему входу первого операционного усилителя, дополнительно введены третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, второй операционный усилитель и третий диод, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя через третий резистор соединен с его выходом, а через четвер- . тый резистор — с выходом преобразова.теля, неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с катодом второго диода, через пятый резистор — с выходом второго операционного усилителя, через шестой резистор — с выходом первого операционного усилителя и через третий диод в прямом направлении — с общей шиной.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема измерительного предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — кривые напряжения в различных точках схемы преобразователя.

Преобразователь содержит первый операционный усилитель 1, первый резистор 2, соединяющий вход преобразоI вателя с инвертирующим входом первого операционного усилителя 1. Инвертирующий вход первого операционного усилителя 1 соединен, кроме того, через второй резистор 3, шунтированный конденсатором 4, с выходом преобразователя, связанным через первый диод 5 с выходом первого операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной.

Инвертирующий вход второго операцион-! ного усилителя 6 через третий резистор 7 соединен с выходом второго операционного усилителя 6, через четвертый резистор 8 — с выходом преобразователя. Неинвертирующий вход второго операционного усилителя 6 через пятый резистор 9 соединен с его выходом, через шестой резистор 10 - с выходом первого операционного усилителя

1, через второй диод 11 — с инвертирующим входом первого операционного усилителя 1 и через третий диод l2— с общей шиной.

Преобразователь работает следующим образом.

Рабочие процессы в предложенном преобразователе рассмотрены при входном напряжении U z типа "меандр (фиг. 2а). При отрицательном напряжении на входе устройства (интервал

1 104429 времени i.< — to ) первый диод 5 находится в открытом состоянии, между выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя 1 действует отрицательная обратная связь, вследствие чего напряжение на инвертирующем входе первого операционного усилителя 1 близко к нулю. Через первый резистор 2, цепь, состоящую из параллельного соединения второго 10 резистора 3 и конденсатора 4, и первого диода 5 протекает ток, равный

LI 6x R)

1а=

2 где (1 (t) — мгновенное значение отвх рицательного напряжения на входе преобразователя (согласно фиг.2а

U„(t) ="х1ахс );

- сопротивление первого резис2

20 тора 2.

При этом напряжение на выходе первого операционного усилителя 1 равно U g = Ов„,„+ Ипр, g < (фиг. 2Б» линия

13), где U „<х — напряжение на выходе устройства, совпадающее с напряжением на конденсаторе 4 в установившемся режиме (фиг. 2о» линия 14); °

Uп д — прямое падение напряжения на первом диоде 5. Я о

При выполнении условия — = — (<1

Rt< R10 (где R » R s, R и «<о — сопротивления резисторов 7 — 10) в интервале <,< -<« второй диод 11 находится в закрытом состоянии, а через открытый третий 3S

<диод 12 протекает ток, равный 5 Ьых <О

1О

При этом напряжения на неинверти- 40 рующем и инвертирующем входах второго операционного усилителя 6 равны прямому падению напряжения на третьем диоде 12 U«<, д

0 =(1+4)Uп .А 2 "вь х 45

6= <<ð М2 т где К = —., и

При К 1, 0 = Опр д12 — KUв,ц (фиг. 2s, линия 15) . При положитель" ном напряжении на входе устройства (интервал времени -g — t<) первый и третий диоды 5 и 12 находятся в закрытом состоянии, а через открытый второй диод 11 протекает ток, равный ц -Us»q (1овр д

< т

) <О 10 где 0 = 0 8< х О < р, g 5 напряжение на выходе первого операционного усилителя 1;

U — обратное напряжение на диоде 5.

Вследствие действия отрицательной обратной связи между выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя 1 напряжение на его инвертирующем входе близко к нулю, а ток через первый резистор 2, равный

U Ю где (< х (1) — мгновенное

<. 2

I значение положительного напряжения на входе преобразователя (согласно фиг. 20< u s„,() = U „,»,„с ), Равен токУ

<« °

Из равенства (= < „, т. е. 1О вход следует 2 î оЬр д5 (1вх

В дальнейшем рабочие процессы в предложенном устройстве повторяются.

Аналогично работает преобразователь и при других выходных сигналах. Точность преобразования определяется зеличинами изменений напряжений на выходах операционных усилителей, эти величины в предложенном устройстве (фиг. 2 б и 8, линии 13 и 15) цримерно на порядок меньше величины изменения напряжения на выходе операционного усилителя, в известном устройстве. Вследствие этого в предлагаемом измерительном преобразователе переменного напряжения в постоянное точность преобразования при работе в режиме большого сигнала или на вы<сокой частоте более чем на порядок выше по сравнению с известными уст-, ройствами.

Применение изобретения позволяет повысить точность работы устройств, в которых используется преобразование переменного напряжения в постоянное.

ПРи выбоРе 12 <о 1оьр х я близко к нулю. В течение интервала времени напряжения на неинвертирующем и инвертирующем входах второго операционного усилителя 6 равны прямому падению напряжени < на диоде 11, а напряжение на его выходе U 6 =-(1+К)

0пр *« -К 0 Вых» при К к 1 U+ = (0прд<< КОвих) (фиг.28» линия 15) .

1104429

Ф

f И@В а

;Ив

VX.

Составитель О. Глухарев

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Тепер Корректор А.дзятко

Заказ 5204/31 Тираж 711 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