Быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

О П И С А Н И Е „„аз в

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт, свидетельства— (22) Заявлено 10,07. 72 (21)I808D2/IM (51) М. Кл.

& 01т. 19/22 с присоединением заявки—

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретеннй и открытий (32) Приоритет—

Опубликовано 5а0 7 Бюллетень ¹ @

Дата опубликования описания т - ° 7 (53) УДК

621. Ж7. 3(088. 8) А,М.Косолапов и Ю.СЛуратов (72) Авторы изобретения (71) Занвитель КуйбЫШЕВСКИй ПОЛИтЕХНИЧЕСКИй ИНСтИтут им. В.В.Куйбышева

1т, : -

ГЮ Быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное

Изобретение относится к об ласти изцерительной техники.

Известны быстродействующие преобразователи пврецвнного цапряжения в постоянное, содержащие выпряцляющие диоды усилитель и резистор обратной связи.

Однако в этих преобразователях при изценении фазы входного напряжения на 180" полярность вьходного сигнала не ценяется. Кроце того, известные преобразователи быстродействие (ape частотных входного сигнала 2о40 Гц оно составляет 7-I0 cow), Эти недостатки не позволяют эффективно использовать указанные преобразователи в систвцах сбегающего контроля, когда входной сигнал поступает поочередно от нескольких дифференциальных датчикоэ.

Лля расширения частотного диапазона преобразовании и повышена чувствительности в предлагавцый преобразователь введены диффврвнцирующий элецент, регистроключи, усилитель=огранйчитвль, триггер, интегрирующие конденсаторы, резйстор нагрузки, фазочувстви-.8ëüHûÈ усилитель, вход которого соединен с выходов усилителя и через выпряцляющие диоды., первый, второй ключи — с входаци третьего и четвертого ключей,а также с входоц усилителя=ограничителя, причвц вход триггера подключен к выходу фазочувствительного усилителя, первый эыход вго соединен

1 с упраэляющици входаци второго, пятого ключей, второй вход егос управляющицй эходаци первого, второго ключей; кроце того, выход усилителя через резистор обм ратной связи подключен к входац пятого и шестого ключей, выходы которых соединены соответственно с входаци первого и второго

КЛЮЧВЙ КООЦВ тОГОе ВЫХОД УСИЛИ 25 теля=ограйичителя йо21ключен K

5 ходу регистра, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами третьег0> четвертого, седьмого, восьмого, девятого и десятого ключей, причем выход третьего ключа подключен к первому интегрирующаму конденсатору, входам седьмого и девятого ключей, а выход четвертого ключа - к второму интегрирующему конденсатору, входам восьмого и десятого ключеи*, а выходы девятого и десятого ключей соединены с сопротивлением нагрузки.

На чертеже изображена блоксхема описываемого преобразователя, состоящего из дифферонцирующего звена I, усилителя 2 резистора 3 обратноИ связи, аэочувствительного усилителя триггера 5, выпрямляющих диодов

6 и 7, ключей 8-П, коммутирующих йаправленив тока в нагрузка преобразователя, ключей I2-17 усилителя=огранйчитоля IS, разрядного регистра I9 ийтвгрирующих конденсаторов 20, 21 и нагру зки 22 преобразователя.

Принцип деиствия преобразователя заключается в следующем.

Пороменнов напряжение, подаваемое на вход преобразователя через диффарвнцирующве звено I, включено встречно с напряжением обратной связи, снимаемым с резистора 3, так, что на вход усилителя 2 воздействует разность этих напряжений . С выхода усилителя 2 усиленное напряжение К2 (здесь К2коэффициент усиления усилителя 2) поступает на диоды 6,7 и усилитель 4 с синхронным детектором.

Если напряжение на выходе усилителя 4 положительно и достигает заданного уровня, то триггер 5 находится в строго заданном состоянии, так что ключи 8, П открыты, а ключи IO 9 закрыты. В результате на входе усилителя=ограничителя IS появляется постоянная составляющая положительной полярности.

При смена фазы сийфазной составляющей входного напряжения на противоположную (оуноситально опорного напряжения ЕС. on. ) изM0HHoT(: полярность напряжения на входе триггера 5, в результате чего измен„ются уровни напряжений на вго выходах и состояния ключой. Ключи 8,П закрываются, 4455 3 4

15

25

55 где Llg амплитуда входного напряжения; с — напряжение, до которого заряжается конденсатор эа интервал времени

K<+ — коэффициент передачи дифферонцирующего звена I; п2 — число периодов, в а ключи.у,IO открываются, напри-, мер, напряжение на входе коммута. тора (ключи 8,П) становится отпипятельным.

Напряжвнйо с выхода коммутатора поступает на усилитель=ограничитель 18, которыИ усиливает пульсацию этого напряжения. При переходе через нуль напряжения на входа усилителя один раз за период происходит изменение состояния регистра I9 в результата чего за несколько периодов срабатывают ключи I2-I7 в следующвИ последовательности: сначала открывается ключ I2 и конденсатор 20 заряжается током через диод и открытый ключ IO (или Щ в зависимости от фазы входного напряжения, при этом ключи I3-I6 закрыты и только ключ Х7 открыт.

В течение нескольких периодов, в зависимости от числа разрядов регистра I9, конденсатор заряжается, после чего исмпульсы с регистра закрывают ключи I2,I7 и открывают ключи I5 I6 Койденсатор 20 подключается последовательно нагрузке 22, создавая через нев ток. В следующий такт ключ

I5 закрывается, а ключ Е5 открывается, происходит заряд конденсатора 2I током через открытый ключ IO или II.

После окончания заданного времени заряда ключи D I6 закрываются, а ключи I4 и I открываются.

При этом параллельно нагрузке 22 подключается заряженный конденсатор 20, а конденсатор 2I отключа40 ется от нагру зки и разряжается через ключ

Таким образом, в любой момент времени параллельно нагру зке подключен конденсатор 20 или 2I, заряжанный до напряжения, определяемого по формула

Ц - - у ygdg AФя д

С-, / Бх,„. и о

И3323 5

-,"тегральных микросхемах

В случае преобразования сигналов с емкостных или воздушнотрансформаторных датчиков перемещений необходимость в дифференцирующем звене I отпадает. течение которых происходит заряд конденсатор ов;

С вЂ” емкость каждого конденсатора; — угловая частота; К вЂ” козффициент преобразоваг. ния преобразователя напряжения э ток.

Если сопротивление нагрузки выбрать достаточно большим, то напряжение на конденсатора за время тТ+ Т будет практически неизменно. Здесь ГТ вЂ” интервал времени, в течение которого открывается ключ I4 или I5 для разряда соответствующего конденсатора, Из соотношения (Х) видно, что напряжение на нагрузке не зависит от частоты и пропорционально току заряда конденсаторов, который при достаточной глубине обратной связи с высокой точностью пропорционален входному переменному напряжению. Значения m и 8 выбирают так, чтобы возможные запаздывания срабатывания ключей не эносили существенной погрешности.

На низких частотах когда период T весьма велик (0,2-0,08 сек) время переходного йроцесса предлагаемого преобразователя не превысит (2-3) Т

На высоких частотах, когда длительность периода Т соиweрима с временем запаздывания ключей при переключении, целесообразно, с целью увеличения точности, вйбирать параметры m и / достаточно большими путем увеличения числа разрядов а. регистра

I9.

Как видно, быстродействие предлагаемого преобразователя получается аущественно более высоким по сравнению с известными преобразователями, особенно на низких частотах, йри этом обеспечивается чувстэйтельность к смене фазы входного напряжения на противоположную.

Схема преобразователя легко выполняется на стандартных инПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Быстродействующий преобразова, тель переменного напряжения в посто о янное, содержащий выпрямляющие диоды, усилитель и резистор обратной связи. о т л и ч .а ю ш и и с я тем„ что, с целью расширения частотно-( го диапазона преобразования и повышения чувствительности, в него введены дифференцирующий злемент, регистр, ключи, усилитель=ограничитель, триггер, интегрирующие конденсаторы, резистор нагрузки, фазочувстэительный усилитель, вход которого соединен с выходом усилителя и через выпрямляющие диоды, первый и второй ключи — с входами третьего и четвертого ключей, а также с входом, усилителя=ограничителя, причем вход триггера подключей к выходу фазочувствительного усилителя, первый зо выход его соединен с управляющими входами второго, пятого ключей, второй вход его - с управляющими входами первого, второго ключей; кроме того, выход усилителя через з5 резистор обратной связи подключен к входам пятого и шестого ключей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго ключей; кроме того, выход

4о усилителя=ограничителя йодключен к входу регистра, соответстэующие выходы которого соединены с управляющими входами третьего, четвертого, седьмого, восьмого, девято4ь го и десятого ключей, прйчеи выход третьего ключа подключен к первому интегрирующему конденсатору, входам седьмого и девятого ключей, а выход четвертого ключа5р к второму интегрирующему конденсатору, входам восьмого и десятого ключей, а выходы девятого и десятого йлючей соединены с сопротивлением нагру зки. г (.oc i авитель D. 6020HCk

l l „1, С ХЕЙ<р н 1ек1 ед E ДЫТ ОВй Корректор 08 < +<

11вд. М53 Тираж 6 Подписное

I1lil ll llil l I осуди рлвениого комитс.а Совета Мниистров СССР

liU дсо >и klтоб1iстевий H OTKpblTHH

Москва, 113035, Раушская паб., 4

Г!р дория гие «11а .нг», Москва, 1 59, Бережковская наб., 24