Компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>978058

Союз Советских

Социаектических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2б.11. 80 (2т) 3008737/18-21

31}М Кп з с присоединением заявки М— (23) Приоритет

G 01 и 19/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

}53} УДК б 21. -317. .7(088.8) Опубликовано 30.11,82 Бюллетень Йо44

Дата опубликования описания 30. 11. 82

1. (72) Автор изобретения

P.A.Kðóãëoâ

Главная геофизическая обсерватория им.A.È.Boåéêoâà (71) Заявитель (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ И1ПЛИТУДНЫХ

ЗНАЧЕНИЙ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах различного назначения, преимущественно в электроизмерительной технике, например в электронных вольтметрах для измерения пиковых значений .электрических сигналов.

Известен преобразователь амплитудных значений автокомпенсационного типа, содержащий вычитающее устройство, импульсный усилитель и цепь обратной связки с пиковым детектором и RC-фильтром 113.

Недостатком такого преобразователя является погрешность от формы кривой сигнала. Эта погрешность проявляется в виде зависимости выходного напряжения преобразователя от скважности входных импульсов. Для уменьшения погрешности от скважности приходится увеличивать постоянную времени разряда конденсатора пикового детектора. Однако при наличии флуктуации амплитуды в пачке импульcos возникает дополнительная погрешность за счет нелинейных искажений огибающей на входе вычитающего устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов, содержаиий управляемый масштабный преобразователь, дифференциальный усилитель, входной и выходной двухполюсные переключатели, типовой детектор и коммутируемый кС-фильтр f2 3.

ИЗвестное устройство имеет погрешность, определяемую нестабильностью амплитуды импульсов, подаваемых на его второй вход, по отношению к которой производится измерение.

Цель изобретения — повышение точности, Поставленная цель достигается тем, 20 что в компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов, содержащий входной и выходной двухполюсные переключатели, масштабный управляемый преобразователь, первый и второй пиковые детекторы, первый и второй коммутируемые RC-фильтры, дифференциальный усилитель, первый вход входного двухполюсного переключателя соединен с входом устройства, его выход соединен с входом масштабного

978058

На чертеже представлена блоксхема устройства.

УстройствО содержит масштабный управляемый преобразователь 1, дифференциальный усилитель 2, входной ухполюсный переключатель 3, выходй двухполюсный переключатель 4, первый пиковый детектор 5, первый коммутируемый RC-фильтр б, второй пиковый детектор 7, второй коммутируемый RC-фильтр 8, второй масштабный управляемый преобразователь 9, второй дифференциальный усилитель

10, второй входной двухполюсный пе55

60 реключатель 11, второй выходной двухполюсный переключатель 12, первый б5 преобразователя, выход которого соединен с входом выходного двухполюсного переключателя, первый выход которого через последовательно соединенные первый пиковый детектор и первый коммутируемый R С-фильтр соединен с выходом устройства, а его второй выход через последовательно соединенные второй пиковый детектор и второй R С-фильтр соединен с первым входом дифференциального усили- 10 теля, выход которого соединен с управляющим входом масштабного преобразователя, введены вторые входной и: выходной двухполюсные переключатели, вторые масштабный управляемый 15 преобразователь и дифференциальный усилитель, дополнительные первый и второй пиковые детекторы и коммутиру-, емый RC-фильтр, электронный ключ и ,С-фильтр, причем, первый вход входного двухполюсного переключателя соединен с входом устройства, его второй .вход соединен с выходом электронного ключа, вход которого соединен с выходом С-фильтра и вторым входом второго дифференциального усилителя, первый вход которого через дополнительный коммутируемый R С-фильтр и лервый дополнительный пиковый детектор соединен с одним из выходов дополнительного выходного двухполюсного переключателя, второй выход которого соединен .с вторым входом входного двухполюсного переключателя, выход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входом второго управляемого масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом второго выходного двухполюсного переключателя, а его управляющий вход соединен с выходом второ- 40 го дифференциального усилителя, управляющий вход электронного ключа и вход второго дополнительного пикового детектора соединены с входом устройства, выход второго дополнительно- 45 го пикового детектора соединен с входом RC-фильтра, выход которого соединен с.вторым входом дифференциального усилителя. дополнительный пиковый детектор 13; дополнительный коммутируемый йСфильтр 14,второй дополнительный пико- вйй детектор 15, R С-фильтр 16, электронный ключ 17.

Устройство работает следующим образом.

Последовательность ймпульсных сигналов с амплитудой поступает на первый вход двухполюсного переключателя

3, а затем через двухполюсные переключатели 3 и 4, масштабный управляемый преобразователь 1, первый пиковый детектор 5 и первый коммутируемый

RC-фильтр 6 на выход устройства.

Коэффициент передачи масштабного управляемого преобразователя 1 определяется напряжением íà его управляющем входе. Это напряжение при разомкнутой цепи обратной связи пропорционально разности между амплитудой V .импульсов, поступающих на вход дифференциального усилителя 2 с выхода коммутируемого RC-фильтра 8 и уровнем постоянного напряжения ЧЭ, поступающим на его второй вход с выхода С-фильтра 16.

Последовательность импульсов с амплитудой Ч формируется на одном из входов дифференциального усилителя 2 из последовательности импульсов

V, поступающих на второй вход двухполюсного переключателя 3 в результате прохождения их через двухполюсные переключатели 3 и 4, масштабный преобразователь 1, второй пиковый детектор 7, второй коммутирующий R С-фильтр 8 .

В установившемся режиме в результате действия обратной связи (сигнал обратной связи поступает на управляющий вход масштабного преобразователя 1 с выхода дифференциально- го усилителя 2 ) пиковые значения напряжений на входах дифференциального усилителя 2 оказываются равными, т.е. ч =ч . При этом Ч =Ч ° К, К К >, где К .и К э — соответственно коэффициенты передачи пикового детектора 7 и RC-фильтра 8, Kкоэффициент передачи масштабного преобразователя 1.

Поскольку R С-фильтр 8 сглаживает выходиое напря><ение пикового детек1i тоРа 7, то Ч . Кз = v> с ч= ч . к к откуда следует

М ЧЭ

К* 2 К7 М2 К1

С учетом этого можно записать о =ч„к= где ׄ— амплитуда импульсов, поступающая на вход устройства.

978058

Этот сигнал пред ст авляе т собой периодическую последовательность импульсов с амплитудой V . После прохождения этих импульсов через детектор 5 и фильтр б получим напряжение постоянного тока с амплитудой !

1 5 Э 6

Ч

2 7

ПосколькУ Ч„К = Ч „, то при К

= К, что нетрудйо обеспечить на практике, окончательно имеем Ч „,„ -"

91

М

V2

С целью исключения коммутационной помехи входы R С-фильтров б и 8 отключаются на время периода коммутации .смежного канала.

Так как Ч„является входным сигна лом компенсационного преобразователя то предыдущее выражение можно записать в виде

Чвх бых 3

Ч2

По аналогии с вышеизложенным можно записать ч1 ЧЪ

Я вЂ” U u1I к =

2 1 Ч2 К3

Последовательность импульсных сигналов Ч„, действующая на первом входе второго входного двухполюсного переключателя 11, получается в результа те преобразования последовательности импульсных сигналов, действующих на входе компенсационного преобразователя после прохождения их через де тектор 15, фильтр 18, ключ 17.

Поэтому вв -V =V

2 1 вх 45 Ъ и еых б "n

С учетом этого перепишем выражение для эх " "и и= 2К Чэ

1Э

Поскольку второй вход второго функционального преобразователя соединен с входом компенсационного преобразователя,Ч2 = V „ . Следовательно, r K 5 17 V3

Ч2=ив„,а и=

1Э

Принимая во внимание, что (см. выше ), представим выражениЕ для Чвых в следующем виде

"1в вв вык—

К<5 K41

В силу идентичности детекторов

15 и 13 имеем право окончательно записать

"вых = Чвх /5п

Таким образом, с точностью до постоянного множителя К выходное напряжение компенсационйого преобразователя равно среднему значению амплитуд входной импульсной последовательности.

Для правильной работы устройства постоянную времени разряда конденсаторов пиковых детекторов 5 и 15 выбирают приблизительно равной периоду следования импульсов, чтобы исключить нелинейные искажения огибающей при наличии флуктуаций амплитуды входного сигнала.

Формула изобретения

Компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов, содержащий входной и выходной двухполюсные переключатели, масштабный управляемый преобразователь, первый и второй пиковые детекторы, первый и второй коммутируемые R С-фильтры, дифференциальный усилитель, первый вход входного двухполюсного переключате30 ля соединен с входом устройства; его выход соединен с входом масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом выходного двухполюсного переключателя, первый выход ко35 торого через последовательно соединенные первый пиковый детектор и первый коммутируемый Р С-фильтр соединен с выходом устройства, а его второй выход через. последовательно соеди40 ненные второй пиковый детектор и второй RC-фильтр соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом масштабного преобразова45 теля, отличающийся тем что, с целью повышения точности преобразования, в него введены вторые входной и выходной двухполюсные переключатели, вторые масштабный

50 управляеьый преобразователь и дифференциальный усилитель, дополнительные первый и второй пиковые детекторы и коммутируемый R С-фильтр, электронный ключ и RC-фильтр, причем первый вход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входом устройства, его второй вход соединен с выходом электронного ключа, .вход которого соединен с выходом, RC-фильтра и вторым входом второго дифференциального усилителя, первый вход которого через дополнительный коммутируемый RC-фильтр и первый дополнительный пиковый детектор соединен с одним иэ выходов дополни45 тельного выходного двухполюсного

978058

Составитель Б. Веремейкин

Редактор Н. Стащишина Техред М.Надь КоРРектор A. Дзятко

Тираж 717 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9208/60

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 переключателя, второй выход которого соединен с вторым входом входного двухполюсного переключателя, выход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входом второго управляемого масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом второго выходного двухполюсного переключателя, à его управляющий вход соединен с выходом второго дифференциального усилителя, управляющий вход электронного ключа и вход второго дополнительного пикового детектора соединены. входом устройства, .выход второго дополнительного пикового детектора соединен с взодом RC-фильтра, выход которого соединен с вторым входом дифференциального.усилителя.

Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе

1. Волгин Л.И. Линейные электри.ческие преобразователи для измерительных приборов и систем. М., "Сов. радио", 1971, с. 206.

2. Эрглис К.Э ° и др. Электронные усилители М., Физматгиз, 1964, с.357 (прототип ) °