Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изэбретения - повышение точности преобразования высокочастотных напряжений и расширение динамического диапазона в сторону больших напряжений. Поставленная цель достигается введением неинвертирующих дифференциальных интегрирующих усилителей 2 и 3, дополнительных резисторов 11 и 12 и конденсаторов 13 и 14. Усилитель 2 содержит операционный у-ль 15. резисторы 16 и 17. конд-ры 18 и 19, усилитель 3 содержит операционный у-ль 20, резисторы 21 и 22, конд-ры 23 и 24. Коэффициент преобразования имеет мультипликативную и аддитивную погрешности. Мультипликативная погрешность пропорциональна квадрату погрешности резисторов 4 и 5. Аддитивная погрешность равна отношению падения напряжения на диодах к входному напряжению, уменьшенному в Ki раз. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 03D 3/18, Н 02 М 7/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ы 4

О 4 4

Сд

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4236798/09 (22) 13.05.87 (46) 23.01,92. Бюл. М 3 (72) Т.А, Пунгас и О.И. Мяртенс (53) 621.314.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 809453, кл. Н 02 M 7/06, 1975. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к радиотехнике.

Цель иээбретения — повышение точности преобразования высокочастотных напряжений и расширение динамического диапазона в сторону больших напряжений.

Поставленная цель достигается введением

5U 1707735 А1 неинвертирующих дифференциальных интегрирующих усилителей 2 и 3, дополнительных резисторов 11 и 12 и конденсаторов

13 и 14. Усилитель 2 содержит операционный у-ль 15. резисторы 16 и 17, конд-ры 18 и 19, усилитель 3 содержит операционный у-ль 20, резисторы 21 и 22, конд-ры 23 и 24.

Коэффициент преобразования имеет мультипликативную и аддитивную погрешности.

Мультипликативная погрешность пропорциональна квадрату погрешности резисторов 4 и 5. Аддитивная погрешность равна отношению падения напряжения на диодах к входному напряжению, уменьшенному в

Ki раэ. 1 ил, 1707735.5

30

40

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах, в которых требуется высокочастотное преобразование переменного напряжения в постоянное, пропорциональное средневыпрямленному значению.

Цель изобретения — повышение точности преобразования высокочастотных напряжений и расширение динамического диапазона в сторону больших напряжений.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предложенного преобразователя.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит усилитель 1 переменного тока, первый 2 и второй 3 неинвертирующие дифференциальные интегрирующие усилители, первый 4 и второй 5 резисторы, первый 6, второй 7 и третий 8 конденсаторы, первый 9 и второй 10 диоды, первый 11 и второй 12 дополнительные резисторы, первый 13 и второй 14 дополнительные конденсаторы, причем первый неинвертирующий дифференциальный интегрирующий усилитель 2 содержит операционный усилитель 15, резисторы 16 и 17, конденсаторы 18 и 19, второй неинвертирующий дифференциальный интегрирующий усилитель 3 содержит операционный усилитель 20, резисторы 21 и 22, конденсаторы 23 и 24, Преобразователь переменного напряжения в постоянное работает следующим образом.

Преобразуемое напряжение подают на вход преобразователя переменного напряжения в постоянное на резисторы 4 и 5.

Величины емкостей конденсаторов 6,8,7,13 и 14 подбирают такие, что частота среза эквивалентных фильтров с резисторами 4 и

5 меньше нижней частоты требуемого напряжения. В таком случае переменные напряжения в общих точках конденсаторос

6,13 и резисторов 4 и 11. а также в общих точках конденсаторов 8 и 14 и резисторов 5 и 12 близки к нулю эа счет воздействия отрицательной обратной связи усилителя 1.

При положительном полупериоде преобразуемого напряжения создаются примерно равные токи, текущие на выход усилителя 1 через цепь резистор 5 — конденсатор 14 — диод 10 и через цепь резистор 4 — конденсаторы 6,8 и 14 — диод 10. При этом ток, текущий через конденсаторы 6,8 и

14, создает в них падение постоянного напряжения.

При отрицательном полупериоде преобразуемого напряжения создаются примерно равные токи, текущие на выходе усилителя 1 через цепь резистор 4 — конденсатор 13 — диод 9 и через цепь резистор 5— конденсаторы 8,6 и 13 — диод 9. При этом ток, текущий через конденсаторы 6 и 8, имеет то же направление, что при положительных полупериодах входного напряжения.

Заодно заряжается также конденсатор 13.

В результате эаряжения конденсатора

14 на выходе диода 10 отрицательное напряжения интегрируется в неинвертирующем дифференциальном интегрирующем усилителе 3.

На выходе операционного усилителя 20 создается отрицательное напряжение, передаваемое через резистор 12 в точку соединения резистора 5 и конденсаторов 8,14, В результате заряжения конденсатора

13 на выходе диода 9 положительно. указанное положительное напряжение интегрируется в неинвертирующем дифференциальном интегрирующем усилителе 2, На выходе операционного усилителя

15 создается положительное напряжение, передаваемое через резистор в точку соединения резистора 4 и конденсаторов 6,13.

B установившемся режиме на входах неинвертирующих дифференциальных интегрирующих усилителей 2 и 3 имеются нулевые напряжения, то есть на выходах диодов 9 и 10 напряжения равны нулю. На выходах операционных усилителей 15 и 20 имеются такие напряжения, что ток, созданный через резисторы 11,4,5 и 12, уравновешивает среднее значение импульсов тока. заряжающих конденсаторы 6 и 8. При равенстве сопротивлений резисторов 4 и 5 на входе преобразователя переменного напряжения в постоянное разделительного конденсатора можно не испольэовать, постоянная составляющая там равна нулю.

В установившемся режиме постоянный ток разряда конденсаторов 6 и 8 через резисторы 4 и 5 оказывается равным двухполупериодно выпрямленному току заряда конденсаторов 6 и 8. Выходами преобразователя при таком включении являются точка соединения резисторов 4 и 11 и конденсаторов 6 и 13. а также точка соединения резисторов 5 и 12 и конденсаторов 8 и 14, Лучше использовать полный размах выходного преобразованного напряжения, т.е. разность напряжений с укаэанных точек.

Среднее значение импульсов тока, заряжающих конденсаторы 6 и 8 при положительном полупериоде входного напряжения. определяется 6, 1 U вхсв — Ь

6 в 2 Р где Овх в — средневыпрямленное значение преобразуемого напряжения;

1707735

Составитель А. Меньшикова

Редактор И. Шмакова Техред М,Моргентал Корректор М. Кучерявая

Заказ 274 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 е - напряжение на входных клеммах усилителя 1;

R4 — СОпрОтивлЕниЕ рЕЗиСтсра 4.

Среднее значение импульсов тока, заряжающих конденсаторы 6 и 8 при отрица- 5 тельном полупериоде входного напряжения, определяется

1 U вхсв (2)

6,8 2 R5 10 где R5 — сопротивление резистора 5.

Ток, уравновешивающий указанные импульсы тока заряжения конденсаторов 6 и

8, создает на резисторах 5 падение напряжения, которое является выходным напря- 15 жением U«, при его дифференциальном снятии .

0вых «(6.8 + 6,8Х 4 + R5) (3)

При соответствующих упрощениях и 20 учитывая, что

6 = —;

Ов, К1 (4)

R4 + R5 (5)

R4 hr = R4 + br = R (6) можно окончательно записать коэффициент преобразования живых =2(1 +2(г )2 1 ОЭ )

0 вхсс R К1 U вхсв (7) Как видно из уравнения (7), коэффициент преобразования имеет мультипликатиеную и аддитивную

nor решности. Мультипликативная погрешность пропорциональна квадрату погрешности резисторов 4 и 5. Указанное значение исключительно малое и при реальных погрешностях резисторов, например 0,17, составляет 2 миллионных.

Аддитивная погрешность равна отноШению падения напряжения на диодах к входному напряжению, уменьшенному в К! раэ.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй резисторы, первые выводы которых объединены и являются входом г реобразователя переменного напряжения в постоянное, второй вывод первого резистора через первый конденсатор подключен к инвертирующему входу усилителя переменного тока, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, а выход усилителя переменного тока через второй конденсатор подключен к точке соединения анода первого и катода второго диодов. а также третий конденсатор, первый вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования высокочастотных напряжений и расширения динамического диапазона преобразования в сторону больших напряжений, введены первый и второй неинвертирующие дифференциальные интегрирующие усилители, первый и второй дополнительные резисторы, первый и второй дополнительные конденсаторы, при этом вход первого неинвертирук щего дифференциального интегрирующего усилителя подключен к катоду первого диода. а его выход через первый допс чительыь и резистор подключен к точке соединения первого резистора с первым конденсатором влод второго неинвертируюше.с диф феречциального интегрирую цегс усигите я подключен к аноду второго диода, а выход его через второй дополните" чыи рези"тор подключен к точке соед н .ия в" о "ого резистора с третьим конденсатором при ем второй вывод третьего конденсатора подключен к инвертирующему входу усил. еля переменного тока, первый дополнительный конденсатор включен между точкой соединения первого резистора с гарным конден-..атором и катодом первого диод . а второй дополнительный конденсатор включен между точкой соединения второго резистора с третьим конденсатором и анодом второго диода.