Амплитудный преобразователь

 

Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения макси- .мальных.и минимальных значений амплитуды входного периодического сигнала в диапазоне низких и инфраиизких частот при наличии постоянной составляющей в измеряемом сигнале. Сущность изобретения: амплитудный преобразователь содержит дифференциальный усилитель, входы которого соединены с входами устройства, первый пиковый детектор положительных значений и первый инвертирующий сумматор , первый инвертор, сумматор, управляемый коммутатор, второй инвертирующий сумматор, второй пиковый детектор положительных значений,компаратор, два делителя напряжения, переключатель, пять формирователей импульсоз, ждущий мультивибратор , блок выборки-хранения, второй инвертор, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

is G 01 R 19/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856540/21 (22) 01,08.90 (46) 28.02.93. Бюл, N 8 (71) Научно-производственный коллектив

"Электрон" Научно-производственного объединения "Квант" (72) В.И.Косюк (56) Авторское свидетельство СССР

N 1.366956, кл. G 01 R 19/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N . 1628001, кл, G 01 R 19/04, 1988, (54) АМПЛИТУДНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Использование: изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано для измерения макси.мальных и минимальных значений амплитуИзобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано для измерения максимальных и минимальных значений амплитуды входного периодического сигнала в диапазоне низких и инфранизких частот при наличии постоянной составляющей в измеряемом сигнале, Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности измерения.

На фиг, 1 представлены временные диаграммы прототипа; на фиг. 2 — структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 35 представлены временные диаграммы предлагаемого устройства при различных сочетаниях Ос и 0см во входном сигнале.

Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, входы которого соединены с входами устройства, первый пиковый де„„Я „„1798706 А1 ды входного периодического сигнала в диапазоне низких и инфранизких частот при наличии постоянной составляющей в изме- ряемом сигнале, Сущность изобретения: амплитудный преобразователь содержит дифференциальный усилитель, входы которого соединены с входами устройства, первый пиковый детектор положительных значений и первый инвертирующий сумматор, первый инвертор, сумматор, управляемый коммутатор, второй инвертирующий сумматор, второй пиковый детектор положительных значений, компаратор, два делителя напряжения, переключатель, пять формирователей импульсов, ждущий мультивибратор, блок выборки-хранения, второй инвертор.. 5 ил. тектор 2 положительных значений и первый инвертирующий сумматор 3, причем вход первого пикового детектора 2 и первый вход инвертирующего сумматора 3 соединены с выходом дифференциального усилителя 1, выход пикового детектора 2 соединен с входом первого инвертора 4, первыл входом сумматора 5 и первым входом управляемого коммутатора 6, выход инвертора 4 соединен с вторым входом инвертирующего сумматора 3 и первыл1 входом второго инвертирующего сумматора 7. Второй пиковый детектор 8 положительных значений, вход которого соединен с выходом инвертирующего сумматора 3. и первым входом компаратора 9, выход пикового детектора 8 соединен со вторым входом инвертирующего сумматора 7, четвертым входом коммутатора 6, входами первого 10 и второго 11 делителей напряжения, выход инвертирую1 798706

U»x=00 sin rr> t . - UcM. где Uo — амплитуда входного сигнала;

О,„— напряжение смещения; в — круговая частота;

t — время.

Пусть u. > 0u I u. > uOI. Сигнал подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя 1, инвертирующий вход которого подключается при этом к общей шине, На выходе пикового детектора 2 формируется напряжение (2) 0 вых2= Кду(00+ Осм), где Кду — коэффициент передачи дифференциального усилителя 1, Напряжение (2) пропорционального ам- плитуде максимального значения сигнала (1) подается на первый вход коммутатора 6.

Сигналы с выходов инверторов 4 и с выхода усилителя 1 поступают на входы инвертирующего сумматора 3. коэффициент передачи которого равен Кз=-1 щего сумматора 7 соединен со вторым входом сумматора 5 и третьим входом коммутатора 6 и выход сумматора 5 соединен со вторым входом коммутатора 6, выход делителя напряжения 10 соединен с пятым входом компэратора 6, выход делителя напряжения 11 соединен со вторым входом коммутатора 9, переключатель 12, первый контакт которого соединен с шиной логической единицы, второй — с выходом компаратора 9 и третий — со входом второго формирователя импульсов 13, выход которого соединен со входом ждущего мультивибратора 14, третий формирователь импульсов 15, вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора 14 и входом пятого формирователя импульсов 16, а выход соединен со входом четвертого формирователя импульсов 17, выход формирователя импульсов 16 соединены с управляющим входом блока выборки-хранения 18 и входом второго инвертора 19, выход которого соединен со входом первого формирователя импульсов 20, выходформировэтеля 20 соединен с управляющими входами пиковых детекторов 2 и 8, выход коммутатора 6 соединен со входом блока выборки-хранения 18, выход которого является первым выходом устройства, инвертирующий выход формирователя 17 является вторым выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства подается сигнал вида:

Овь х.з" Кду(00 Vos ln o> t) .(3) Напряжение с выхода сумматора 3 подается на вход пикового детектора 8, на выходе которого с учетом его коэффициента передачи;, равного Ks=.1, устанавливается напряжение (4) Овых.8=2 Кду00

Напряжение (4) пропорционально размаху (удвоенной амплитуде) сигнала 1 и подается на четвертый вход коммутатора 6.

На входы инвертирующего сумматора 7 подается напряжение с выхода инвертора 4 и детектора 8. Учитывая коэффициент передачи сумматора 7, равный К7=-1, получим на его выходе напряжение

Овых.",— Êäó(Îñì 00) (5) которое пропорционально минимальному значению сигнала (1) и подается на третий . вход коммутаторов.

На вход сумматора 5 подается нап ряжение с выходов детектора 2 и сумматора 7.

Учитывая коэффициент передачи сумматора

5, равный Кь=0,5, получим на его выходе напряжение

U вых.5=КдуОсм, (6) которое пропорционально напряжению смещения сигнала (1) и подается на второй вход коммутатора б, На вход делителя напряжения 10, имеющего коэффициенты передачи К10=0,5, подается напряжение с выхода детектора 8.

На выходе делителя 10 получаем напряже40 ние (7) Овых.10=Кду00, пропорциональное амплитуде сигнала (1), 45 которое подается на пятый вход коммутатора 6. пр .U. > 0 и lu < 00 !, u. = 0, UcM< 0 и I UcM I < I Uo I óñòðîéñòâî работает аналогично, При Осм> 0 и Осм > Uol

50 сигнал подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя 1 и устройство работает аналогично описан ному случаю.

ИЗМЕРЕННЫЕ ЗНаЧЕНИя UCM, Umax И Umin В этом случае имеют противоположный знак

55 относительно истинного, т.е. положительный, а не отрицательный, что необходимо учитывать при измерениях, В моменты превышения входного напряжения пикового детектора 8 под входным напряжением делителя 11 и наоборот

1798706

15

25

40

55 на выходе компаратора 9 формируются перепады напряжения (0-1) и, соответственно. (1 — О). Сигнал с выхода компаратора 9 через контакты 2 и 3 переключателя 12 подается на вход формирователя импульсов

13; который запускается задним фронтом импульса компаратора 9 и формирует короткий импульс, поступающий йа вход ждущего мультивибратора 14, Сигнал с выхода мультивибратора 14 подается на входы формирователей импульсов 15 и 16, которые запускаются его передним фронтом. Формирователь 16 (ФИ5) формирует сигнал управления блоком выборки-хранения, который находится в режиме слежения и при формир>вании напряжения логического нуля переходит в режим хранения. Сигнал с выхода формирователя 16 через инвертор 19 подается также на вход формирователя 20 (ФИ1), который по заднему фронту импульса с выхода инвертора 19 . формирует импульс сброса пиковых детекторов 2 и 8. Формирователь 15 (ФИЗ) вырабатывает импульс задержки, Задним фронтом сигнала формирователя 15 запускается формирователь17(ФИ4),с инвертирующего выхода которого подается сигнал записи на аналого-цифровой преобразователь (АЦП); С выхода коммутатора 6 один из сигналов, пропорциональных выделенному значению(Umax Umtn, 2Uo Uo, Оси), подается на вход блока выборки-хранения, сигнал с выхода которого подается. на вход АЦП. Управление коммутатором осуществляется через его управляющие входы напря>кением логической единицы. Переключатель 12 выполняет функцию подготовки устройства к работе.

Как видно из представленных временных диаграмм (фиг. 3 — 5), запись информации в АЦП блока выборки-хранения происходит с некоторой задержкой для исключения влияния переходных процессов, а сброс пиковых детекторов происходит во время перехода блока выборки-хранения из режима хранения в режим слежения, т.е. после окончания записи информации в

АЦП, что исключает нестабильность и сбой информации при записи сигнала в. АЦП.

Ждущий мультивибратор t4 определяет только время смены измерительной информации, поступающей на вход АЦП.

Введение блока выборки-хранения также исключает влияние нестабильности и случайных сбоев во время записи сигнала в

АЦП

Исключение третьего пикового детектора и введение соответствующих связей сократило время преобразования до одного периода входного сигнала и сохранило возможность работы устройства с сигналами, напряжение смещения у некоторых превышает амплитуду полезного сигнала.

Формула изобретения

Амплитудный преобразователь, содержащий дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с первой входной клеммой преобразователя. последовательно. соединенные первый пиковый детектор, первый инвертор, второй инвертирующий сумматор и сумматор, а также первый инвертирующий сумматор, выход которого соединен с входом второго пиковаго детектора, выход которого саединен с вторым входом второго инвертирующего сумматора, первый и второй делители напряжения, входы которых соединены между собой, компаратор, переключатель, четыре формирователя импульсов, ждущий мультивибратор, причем вход первого пикового детектора соединен с первым входом первого инвертирующего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, выход второго делителя напряжения соединен с первым входом компаратора, первый неподвижный контакт переключателя соединен с положительной шиной питания, а подвижный контакт соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора, к выходу которого подключен вход третьего формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с входами сброса первого и второго пиковых детекторов, о т л ич à ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности измерений, в него введены пятый формирователь импульсов, второй инвертор, блок выборкихранения, управляемый коммутатор, причем первый вход коммутатора соединен с выходом первого пикового детектора и вторым входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом управляемого коммутатора, третий вход управляемого коммутатора соединен с выходом второго инвертирующего сумматора, четвертый вход управляемого коммутатора соединен с выходом второго пикового детектора, а пятый вход управляемого коммутатора соединен с выходом перво о делителя напряжения, выход управляемого коммутатора соединен с входом блока выборки-хранения, вход пятого формирователя импульсов соединен с выходом ждущего мультивибратора, а его выход соединен с входом второго инвертора и управляющим входом блока выборки-хранения, выход которого является первым выходом преобразователя, выход второго инвертора

1798706 б ийниБ1Р i àръю ы аБоты nporvomuna соединен с входом первого формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с входом четвертого формирователя импульсов, инвертирующий выход которого является вторым выходом преобразователя, второй вход компаратора соединен с выходом первого инвертирующего сумматора, а выход компаратора соединен с вторым неподвижным контактом

I переключателя, выход второго пикового детектора соединен с входами первого и второго делителей напряжения, инвертирующий вход дифференциального

5 усилителя соединен с второй входной клеммой, а выход — с входом первого пикового детектора, управляющие входы управляемого коммутатора соединены с внешней шиной управления.

1798706

1798706

Составитель В.Косюк

Техред М.Моргентал Корректор M,Ïåòðîâà

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина. 1О

Заказ 769 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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