Квадратичный преобразователь

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении в измерителях среднеквадратичных значений периодических напряжений или токов с нулевыми средними значениями . Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешности преобразования сигналов с нулевыми средними значениями.Поставленная цель достигается за счет введения модулятора, масштабного резистора , разделительного конденсатора , блока синхронизации, интегратора и элемента выборки-хранения с соответствующими связями. Применение диодов Шотки обеспечивает возможность малой частотной погрешности в диапазоне частот до 1 ГГц и более. Источники опорного тока имеют высокие выходные сопротивления, значение выходного тока первого из них в два раза больше, чем значение выходного тока второго, а направления выходных токов источников по отношению к шине нулевого потенциала противоположны. 1 ил. i С/:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 06 С 7/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3555659/24-24 (22) 08.02.83 (46) 07.07.87. Бюл. ¹ 25 (71) Куйбышевский электротехнический институт связи (72) В.В. Иванютин (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

10324600, кл. G 06 С 7/20, 1980, Авторское свидетельство СССР № 1265803, кл ° G 06 G 7/20, 1983. (54) КВАДРАТИЧНЬ1И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении в измерителях среднеквадратичных значений периодических напряжений или токов с нулевыми средними значениями. Целью изобретения является повышение точности эа счет уменьшения погрешности преобразования сигналов с нулевыми средними значениями.Поставленная цель достигается за счет введения модулятора, масштабного резистора, разделительного конденсатора, блока синхронизации, интегратора и элемента выборки-хранения с соответствующими связями. Применение диодов Шотки обеспечивает возможность малой частотной погрешности в диапазоне частот до 1 ГГц и более. Источники опорного тока имеют высокие выходные сопротивления, значение выходного тока первого из них в два раза больше, чем значение выходного тока второго, а направления выходных токов источников по отношению к шине нулевого потенциала противоположны.

1 ил.

22324

I = 1 (е - 1), где 1, — ток насыщения;

U — - напряжение на диоде;

КТ

5 q = — температурный потенциал. г

При прямых напряжениях на диоде, в десять и более раз превышающих значение ц, справедливо следующее

10 выражение для напряжения на диоде:

U=q1n— т Z

Если через диод 1 протекает посто15 янный ток „ и переменный ток значение сэставляющей напряжения на диоде, связанное с переменным током

i, может быть получено из уравнения

In+i I n

20 U, = q ln — — q„ln —" = q,in(1+ — ) <р lп х.

Длл

25 зна лив щий

I ляется уравнением

U, = с ((х-1) ) (х-1)+

4 (x-1 (х-1) 2 — — — — (— ) + — (— ) - — (— ) +...

2 3

1п 2 IÄ 3 1п 4 Iï

Если два одинаковых диода соединены последовательно одноименными выно- 35 дами, а в каждом из них протекает постоянный ток, значение которого равно

1„, и переменный ток i, напряжение

Б пары диодов, связанное с протекающим через них переменным током 1, оп- 40 реде»яетсл выражением

Выражение не содержит членов с четными степенями отношения i/õ и э поэтому при одинаковых форме н амплитуде полупериодов тока i среднее значение напряжения пары диодов Б,„=О.

Это говорит о том, что ныпрлмление у 50 диодов отсутствует. Дифференциальное сопротивление последовательного соединения диодов в данном Преобразователе при /i I„/10 с малой погрешностью может быть получено из выра- 55 жения

1 13

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении в иэмерителях среднеквадратичных значений,периодических напряжешгй или токов с нулевыми средними значениями

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения погрешности преобразования сигналов с нулевым средним значением.

На чертеже представлена функциональная схема квадратичного преобразователя.

Квадратичный преобразователь содержит дна диода 1 и 2, масштабный резистор 3, разделительный конденсатор 4, интегратор 5, модулятор 6, усилитель 7, элемент 8 выборки-хранения, два источника 9 и 10 опорного тока и блок 11 синхронизации.

Преобразователь работает следующим образом.

Зависимость величины тока, протекающего через диод, от величины приложенного к нему напряжения с <остаточной малой погрешностью опреде11 =и +1! = 2 — + — (— )з

i 2 i п п

r, = = 2с /I„= 2г 1)и с1 тех случаев, когда мгновенные чения jir c I„, 1 с х 2 и справедо разложение напряжения в следуюстепенной ряд:

Обозначают коэффициенты передачи (преобразования) напряжения модулятора 6, интегратора 5, усилителя 7 и элемента 8 выборки хранения соответстненно К, К, К и К в.

При синусоидальном напряжении преобразователя U „ = U sin t выходное напряжение модулятора 6 на интерна»ах времени действия формируемых им радиоимпульсон равно 11 =К 1! запит.

6 б М

Переменный ток, протекающий в этом случае через диоды 1 и 2, равен

1 — U slnQt

Кв

А

R +2г где R — сопротивление масштабного

Р резистора 3.

Если пренебречь в ныражении для напряжения U членами со степенями отношений токон выше четвертой, подставив это выражение н выражение для протекающего через диоды переменного тока, получают следующую формулу для составляющей напряжения диода

1, связанного с током

1 )22 )2г

i5

20 ки

I„R +2г 1 2 Г„К +2г3

1 f К;U„sinut I 1 ) К,.U,„sin„it. )

Среднее значение этой состав(гяюгцег! т 3» (Т R р+2 1

2П где Т = — — период синусои>глльнага

С<) входного напряжсния В „.

К, Г) членом этого выражения м(жна ир< Н< бречь с погрешностью, не f3p«BBIIII7<(.ftli и

0,57.. Тогда выходное нлпряж< ни(и; еобразоватгля и пропорционально квадрату лмплиту;1ного значения Г),„ входного гигн;глл ).„„ преобразователя.

Во время паузы между страбимпульсами, формируемыми блоком 11 гинхр<— низлции и поступающими на вход yflpn»30 ления модулятора 6 входных гltl H;lrl(>B преобразователя, значение коэффициента преобразования модулятарл 6 прлктически равно нулю и напряж(1(и< (,перЕМЕН)гаЕ) На ЕГО ВЫХадЕ ОтСутетпуст.

При этом переменный ток пропорциО— нальный входному сигналу преабрлln— вателя, через диоды 1 и 2 не пратска— ет, а протекает постоянный так Г„.

На выходе элемента выбс>рки хрлггс нг(я

40 присутствует напряжение, пропорциональное среднему квадрату значений входного сигнала преобразователя нл интервале действия на входе упранле— ния модулятора 6 предыдущего строб45 импульса.

На интервале действия на упрл(311яющем входе модулятора 6 любага из стробимпульсов, поступающих с выхода блока 11 синхронизации, величина кс>— эффициента передачи модулятора 6 им«50 ет постоянное значение, равное К

При этом через диоды 1 и 2 протекает постоянный ток Т„ и переменный ток пропорциональный входному сигналу преобразователя, на диоде 1 действует составляющая напряжения, связанная с протеканием переменного тока, среднее значение которой неPillрл(ог лтс ля. Интегрлтс р > г ь(<дс Iя(т Гp(дН "(ЗНСIЧРНИЕ КЕЗЛДР 3ТИЧНОЙ Г

Пlвlr НапряЖСНИя Ilff(>Jl 7 1 К ОТ<>рr

; II p <3 13 J1(. Н И Я Лг()Д у.|! Я Т О р Сl 6 C 7 p (r )3 I I Ì 11» Л Ь(л имеет форму прямаугальн< гс lf!— пулг гл, егли на интервал(1(ре«с ни дей(твия с трс бимпулг гл среднс к влггратич наг 3 нач енис. входнОга Г иl Iгллл ОГ т 3(т(я н(<11зMе нH11м, В к(>нгl с Вр (мс ни

13с иг (вил нл УIIPBBJIHI/гящий ег О B режг!к(f3ыборки, ВО

1(рс мя Bt ft>(>pf If Запаминлетгя значение амплитуды импульса выходного напряж(ния усичитечя 7, прапарцианллг нае с.р«;lrf(. му кнлдр;(ту вхадног О сигнллл

np<;!бp;3 3oB;37 v>tst нл интс )>всlлс деЙГт13ил с трабимпулl Гл, кОтарО(Kp;ttfltT< я

Д<> (гс,!уfottl(I О перс хс>лл B рс жим вьгб(ipПримеkl(íè« fl прс обрл.>Овлтеле пис>дан П)< тки, с бладаюгггих м 3.Iftt(r<. TIrf<> УГ1ЛНОРЛС НИЯ ПРЯ>IОГ(НЛПРЯ жс Hft>f, Обегпечивает ва 3«<»t It

lI(i 1 Г ) II И баJI< (, В длинам Ilp(Обрлзавлтс.гс игтачники 9 и 10 Опс рногс> така им(к г 131(ГОкие вьгхадьнгс сопра7ивл(. Ния, значс ни выходного тока перво! О 9 и-< них B дв;l раз<3 больше, чс»ы зн;3чс ни(Выха<1нога така второго 1О„л направления выходных токов источникав п<> Отн< шс — н и ю к шине нулевого и О т е f l l I l l;3 л л и р ОТ IB <>11O 1 ОЖ НЫ

Ф а р м у л а и з < б р е т е и и я

Квадратичный гp(Обрлз онат«ill гадержащий усилитель, два игтачника опорнагс тока, соединенные псрвымв выводами Г шиной H,левс>га по1с нци,l>la, а вторыми выводами подключенных с Оатветственна к сбъединенным Однаименным выводам первого и Bònðñ га дисд< в и свободному выводу второго диод!, свободный вывод первагг диа; л пс ",— ключен к шине нулевага патенпиа.>л, о тли чающий с ятем,чт<, с целью повышения точности за счет уыеггьшения погрешности преабраэОН(3132

Составитель Н. Зайцев

Редактор Н. Рогулич Техред Л.Олийнык Корректор А. Тяско

Заказ 2867/47 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния сигналов с нулевым средним значением, в него введен модулятор,масштабный резистор, разделительный конденсатор, блок синхронизации,интегратор и элемент выборки-хранения, выход которого является выходом преобразователя, а информационный и управляющий входы элемента выборкихранения подключены соответственно к выходу усилителя и первомувыходу блока синхронизации, соединенного

2324 6 вторым выходом с управляющим входом модулятора, соединенного информационным входом с информационным входом преобразователя, а выходом через последовательно соединенные масштабный резистор и разделительный конденсатор подключенного к свободному выводу второго диода, общий вывод первого и второго диодов подключен к

10 информационному входу интегратора,соединенного выходом с входом усилителя.