Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Союз Советскид

Социалистически д

Уеспублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРО4ОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к евт. сеид-ву (22) Заявлено 29. 05. 78 (21) 2620032/18-21 (51) М. Кл.

G 01 R 19/22 с присоедииеиием заявки Йо— (23) Приормтет—

3 осударственныЯ комитет

СССР яо делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 231?,80 Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 2Ü. 12. 80 (53) УДК 621 ° 317 °.7 (088.8) (72) Автор изобретения

В. В. Кандыбин (7! ) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО. НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь эовано для преобразования и измерения переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения в различных радиотехнических устройствах, например, в многофункциональных вольтметрах.

Известны измерительные преобразователи, основанные на непосредственном вычислении, содержащие квадратор, блок усреднения и извлекатель корня (1) .

Однако для таких преобразователей характерна невысокая термостабиль- 15 ность и ограниченный динамический и частотный диапазон.

Известно также устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадрати- 20 ческого значения, основанное на использовании линейно изменяющегося напря кения (21 .

Недостатком этого устройства является квадратичный закон преобразования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для преобразования переменного напряжения, содержащее выпрямитель,к 30 выходу которого подключены пиковый детектор и последовательно соединенные первое пороговое устройство, первый блок управления, ключ, интегрирующий усилитель и второе пороговое устройство, причем выход последнего соединен с вторым входом первого блока управления, а к выходу пикового детектора подключен генератор треугольного напряжения, первый выход которого соединен с вторыми входами ключа и обоих пороговых устройств.

Принцип работы данного устройства основан на использовании треугольного напряжения для квадрирования входного сигнала произвольной формы и постоянного напряжения, с последующим сравнением квадратов обоих сигналов посредством следящей обратной связи 3) .

Существенным недостатком данного устройства является ограниченный частотный диапазон преобразования переменного напряжения в постоянное причем для обеспечения преобразования с высокой точностью, верхняя частота спектра входного сигнала должна быть значительно меньше частоты напряжения треугольной формы. Расширение частотного диапазона путем увеличения частоты треугольного напряжения ограни789837 чено полосой пропускания выпрямителя и быстродействием пороговых устройств, так как последние работают в различных частотных диапазонах: первое сравнивает напря;:;ение треугольной фйрмы с входным переменным напряжением, второе — с постоянным.

Цель изобретения расширение частотного диапазона преобразования переменного напряжения в постоянное.

Укаэанная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, к выходу которого подключены пиковый детектор и последовательно соединенные первое пороговое устройство, первый блок управления, ключ, интегрирующий усилитель и второе пороговое устройство, причем выход последнего соединен с вторым входом первого. блока управления, а к выходу пикового детектора подключен генератор треугольного напря.жения, первый выход которого соединен с вторыми входами ключа и обоих пвро" говых устройств, введены второй блок управления и последовательно соединенные устройство запоминания и блок исключения постоянной составляющей, выход которого подключен к входу выпрямителя, причем второй выход генератора треугОльного напряжения через второй блок управления соединен с вторым входом устройства запоминания, первый вход которого подключен к входу преобразователя.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство содержит выпрямитель 1, пиковый детектор 2, первое пороговое устройство 3, первый блок 4 управления, ключ 5, интегрирующий усилитель б, второе пороговое устройство 7, генератор 8 треугольного напряжения, устройство запоминания 9, блок 10 исключения постоянной составляющей и второй блок 11 управления. К выходу выпрямителя 1 подключены пиковый детектор 2 и последовательно соединенные первое пороговое устройство 3, первый блок 4 управления, ключ 5, интегрирующий усилитель б и второе пороговое устройство 7, причем выход последнего соединен с вторым входом первого блока 4 управления. Выход пикового детектора 2 соединен с входом генератора 8 треугольного напряжения, первый выход которого соединен с вторыми входами ключа 5 и пороговых устройств 3 и 7, а второй — через второй блок управления 11 с вторым входом устройства 9 запоминания. Выход устройства 9 запоминания через, блок о

10 исключения постоянной составляющей подключен к входу выпрямителя 1.

Устройство работает следующим образом.

На выходе выпрямителя 1 из переменного дапрядения 0()(фиг. . .1, пос тупающего на вход преобразователя, формируется напр..",:;ение 0(1Тт 1,причем в моменты времени iT осуществляется выборка напряжения U(t), которое запоминается на период напряжения треугольной формы Т . Напряжение Ug c первого выхода генератора 8 треугольного напряжения сравнивается в поро-, говом устройстве 3 с сигналом 10(1Т ), а в пороговом устройстве 7 — с постоянным напряжением 0 с выхода интегрирующего усилителя б. Выходные сигналы пороговых устройств 3 и 7 воздействуют через блок 4 управления на

15 ключ 5, таким образом, что сигнал с первого вых да генератора треугольного напрядения U8 поступает на вход интегрирующего усилителя б при выполнении условий:)0(iT )) больше 08 и

Щ Ui, меньше 08 . В установившемся режиме следящая и обратная связь с выхода интегрирующего усилителя б на второй вход порогового устройства 7 обеспечивает равенство постоянного напряжения U сред>неквадратическому значению напряжения на выходе выпрямителя 1, а значит и среднеквадр тическому значению переменного напряжения 0(t) на входе преобразователя.

Введение устройства 9 запоминания с управлением от генератора треугольного напряжения 8 посредством блока

11 управления позволяет значительно расширить частотный диапазон преобразователя.

Усредненное напряжение на выходе, ключа 5 от положительных треугольных импульсов при воздействии на входе преобразователя синусоидального сигнала U(t)=U Sin wt

40 н ср Т 2 ° 2 0т>,йй ь1" и i Tт

Т 1-о где; Т - период синусоидального напряжения;

U . - амплитуда синусоидального

45 напряжения;

2) Т

W N 1

ZT

Учитывая, что,"

pt

T V Sinmi T

1 = Т0х где, О» „амплитуда треугольного напряжения (фиг.2); т0, н . q . Г,0,, Z м

Uz>= g sin и 7 х Р Т0тах. 4Т0ах =о i=0

«(1-cos2WiТ ) . Воспользовавшись соотношениями.

К Н © : 1=К+1 g cos2wi Т с=О (=о. после преобразований получим:

2ттсоь т sin v т

789837

Данное вырах;ение показывает,что погрешность квадрирования .d =27Т соь sin+< я й.тт т

Г в1п (2й.тт /т 3 равна нулю вплоть до частоты входного сигнала равной половине частоты 5 труегольного напрях<ения. Таким образом верхняя частота диапазона преобразователя

1/- 1т ° (1)

Введение предлагаемого устройства запоминания позволяет уменьшить частотную погрешность| вносимую выпрямителем, а если между устройством запоминания 9 и выпрямителем 1 включен предварительный усилитель переменно- 15

-o тока для расширения диапазона измеряемых напряжений, то и усилителем в общую погрешность преобразователя.

Дополнительным преимуществом устройства является то, что при достаточной идентичности пороговых устройств 3 и 7 уменьшается зависимость частотного диапазона преобразователя от быстродействия последних при увеличении частоты труегольного напряжения, так как в обоих пороговых устройствах 3 и 7 1<роисходит сравнение напряжения труегольной формы U с постоянным напрях<ением.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий вы-.

ВНИИПИ Заказ 9128/75

Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ух<город,ул.Проектная,4 прямитель, к выходу которого подключены пиковый детектор и последовательно соединенные первое пороговое устройство, первый блок управления, ключи, интегрирующий усилитель и второе пороговое. устройство, причем выход последнего соединен с вторым входом первого блока управления, а к выходу пикового детектора подключен генератор треугольного напряжения, первый выход которого соединен с вторыми входами ключа и обоих пороговых устройств, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона преобразователя, в него введены второй блок управления и последовательно соединенные устройство запоминания и блок исключения постоянной составляющей, выход которого подключен к входу выпрямителя, причем второй выход генератора треугольного напряжения через второй блок управления соединен с вторым входом устройства запоминания, первый вход которого подключен к входу преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Волгин Л. H. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. "Советское радио", И., 1971, с. 287. 2. Патент CIA Р 3064192, кл. 324-118, 1962.

3. Заявка Франции Р 2298111, кл. G 01 R 19/02.