ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В АБСОЛЮТНОЕ ЗНАЧЕНИЕ Российский патент 1994 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к электроизмерениям, в частности к измерительным преобразователям и может быть использовано в приборах для преобразования входных сигналов разной полярности в сигналы одной полярности.

Известны преобразователи переменного напряжения в абсолютное значение, содержащие два операционных усилителя, диоды и три резистора [1]. Известный преобразователь обладает сравнительно низким входным сопротивлением.

Наиболее близким по техническому решению является преобразователь переменного напряжения в абсолютное значение, в котором инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с анодом первого диода, выход первого операционного усилителя соединен с катодом первого и анодом второго диодов, инвертирующий вход второго операционного соединен с анодом третьего диода, выход второго операционного усилителя соединен с катодом третьего и анодом четвертого диодов, неинвертирующий вход первого операционного усилителя подключен ко входу устройства, а неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с общей шиной устройства [2]. Последний преобразователь обладает более высоким входным сопротивлением.

Однако и этот преобразователь обладает недостатком, заключающимся в том, что в его резисторах образуются сравнительно большие шумы. Тем самым ограничивается коэффициент передачи преобразователя и уменьшается его точность.

Целью изобретения является повышение коэффициента передачи преобразователя и повышение его точности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в абсолютное значение, содержащем два операционных усилителя, четыре диода и три резистора, в котором инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с анодом первого диода, выход первого операционного усилителя соединен с катодом первого и анодом второго диодов, инвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с анодом третьего диода, выход второго операционного усилителя соединен с катодом третьего и анодом четвертого диодов, неинвертирующий вход первого операционного усилителя является входом устройства, а неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с общей шиной устройства, - первый вывод первого резистора подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя и к аноду первого диода, первый вывод второго резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя и к аноду третьего диода, первый вывод третьего резистора подключен к катодам второго, четвертого диодов и к выходной клемме, вторые выводы трех упомянутых резисторов соединены между собой, образуя общую точку.

В принципе общее количество резисторов в преобразователе остается прежним. Отличие состоит в их соединении. Новое подключение резисторов в преобразователе позволяет использовать резисторы с меньшими сопротивлениями, а это приводит к повышению точности и коэффициента передачи. Поэтому данное техническое решение соответствует критерию существенных отличий.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя переменного напряжения в его абсолютное значение.

Преобразователь содержит операционные усилители 1, 2, диоды 3, 4, 5, 6 и резисторы 7, 8, 9. Инвертирующий вход операционного усилителя 1 соединен с анодом диода 3, а его выход соединен с катодом диода 3 и анодом диода 4. Инвертирующий вход операционного усилителя 2 соединен с анодом диода 5, а его выход соединен с катодом диода 5 и анодом диода 6. Неинвертирующий вход усилителя 1 является входом преобразователя, а неинвертирующий вход усилителя 2 соединен с общей шиной преобразователя.

Первый вывод резистора 7 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 1 и к аноду диода 3, первый вывод резистора 8 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 2 и к аноду диода 5. Первый вывод резистора 9 подключен к катодам диодов 4, 6 и к выходной клемме преобразователя. Вторые выводы резисторов 7, 8, 9 соединены между собой, образуя общую точку.

Преобразователь работает следующим образом.

При поступлении на вход преобразователя положительного напряжения отрицательная обратная связь для усилителя 2 замыкается через диод 5, поддерживая на его инвертирующем входе нулевой потенциал. Диод 6 запирается. При этом усилитель 1 оказывается включенным как неинвертирующий с обратной связью через диод 4 и резистор 9. При этом коэффициент усиления преобразователя равен
K₊= 1+ При отрицательном входном напряжении обратная связь для усилителя 1 замыкается через диод 3, поддерживая на его инвертирующем входе напряжение, равное входному. Это напряжение подается на инвертирующий канал через ризсторы 7, 8. Диод 5 закрыт. Коэффициент усиления преобраозвателя при этом равен K_-=
Для одинаковой передачи полуволн обеих полярностей необходимо, чтобы
= + т.е. предлагаемый преобразователь требует два согласованных номинала резисторов 8, 9. Резистор 7 получают параллельным соединением двух резисторов с номиналами резисторов 8 и 9.

Использование новых связей позволяет с одной стороны сохранить высокое входное сопротивление преобразователя, с другой стороны использовать резисторы с меньшими сопротивлениями. Это заметно из того, что поддержание напряжений на инвертирующем входе обоих усилителей осуществляется общим резистором 9. При сохранении прежнего тока его сопротивление должно быть примерно в два раза меньше, нежели сопротивления резисторов при раздельном смещении. Известно, что резисторы с меньшими сопротивлениями обладают меньшими собственными шумами. Уменьшение шумов позволяет повысить точность передачи преобразователя и повысить коэффициент передачи.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность изобретения: преобразователь выполнен на операционных усилителях 1,2 и содержит выпрямительные диоды 3,4,5,6 и резисторы 7,8,9, в котором инвертирующий вход усилителя 1 соединен с анодом диода 3, а выход - с катодом диода 3 и анодом диода 4, инвертирующий вход усилителя 2 соединен с анодом диода 5, а выход - с катодом диода 5 и анодом диода 6, неинвертирующий вход усилителя 2 соединен с общей шиной устройства, а неинвертирующий вход усилителя 1 является входом устройства, причем один из выводов резистора 7 подключен и инвертирующему входу усилителя 1 и к аноду диода 3, один из выводов резистора 8 подключен к инвертирующему входу усилителя 2 и к аноду диода 5, один из выводов резистора 9 подключен к катодам диодов 4,6 и к выходной клемме, вторые выводы резисторов 7,8,9 соединены между собой, образуя общую точку. 1 ил.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В АБСОЛЮТНОЕ ЗНАЧЕНИЕ, содержащий первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с входом устройства, инвертирующий вход - с анодом первого диода и с первым выводом первого резистора, а выход - с катодом первого диода и анодом второго диода, катод которого соединен с выходом устройства, второй операционный усилитель, выход которого соединен с катодом третьего диода и анодом четвертого диода, катод которого соединен с выходом устройства, второй резистор, первый вывод которого соединен с выходом устройства, а второй - с вторым выводом первого резистора, и третий резистор, первый вывод которого соединен с анодом третьего диода, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента передачи преобразователя и при одновременном упрощении, второй вывод третьего резистора соединен с общими выводами первого и второго резисторов, первый вывод третьего резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной.