Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК G01R19/22 

вхое лл.

Г

Изобретение относится к измерительной технике и можетбыть исполь эовано в широкополосных измерителях напряжения по уровню амплитудного значения.

Известны устройства для широкополосного преобразования переменного напряжения, в постоянное, содержащие последовательно соединенные основно детектор и сумматор, а также последовательно Соединенные генератор фиксированной частоты, модулятор и дополнительный детектор, выход которого подключен к второму входу сумматора, при этом вход модуЛя тора соединен с выходом сумматора 11.

Однако известное устройство имеет недостаточную чувствительност и может преобразовывать входные сигналы в диапазоне не более 20 дБ. .Динамический диапазон также ограничивается стабильностью и линейность модулятора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для широкополосного преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащее последовательно соединенные первый детектор, блок -вычитания, усилитель сигнала ошибки, модулятор и второй детектор выход которого соединен с вторым входом блока в.ычитания, а также генератор фиксированной частоты, выход которого связан с вторым входом модулятора, а выход усилителя сигнала ошибки соединен с выходом устройства 2..

Такое устройство имеет недостаточную чувствительность при преобразовании малых амплитудно-манипулированных сигналов. Низкая чувствительность обусловлена влиянием флюктуации и шумов работающих без смещения, детекторов, а также входной цепи работающего с напряжением постоянного тока блока вычитания. Использование в устройстве наиболее стабильных и чувствительных детекторов на прямосмещенных диодах с барьером Моттки не позволяет устранить недостаток ввиду невозможности выделения малой разности продетектированных напряжений. Действительно, напряжение смещения диодов составляет (.0,4-0,6) В, а полезное прО детектированное напряжение снижается до долей милливольта и имеет тот же порядок величины, что и флюктуации напряжения смещения.Поэтому достоверное выделение малого продетектированного напряжения и тем более выделение еще значитвль но меньшей разности продетектированных напряжений на фоне флюктуации напряжений смещения детекторов,

а также шумов входных цепей блока вычитания представляет собой весьма сложную задачу.

Цель изобретения - повышение чувствительности. 5 Указанная цель достигается

тем, что в устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное, содержаще.е последовательно соединенные первый детектор, блок

0 вычитания и усилитель сигнала ошибки, а также модулятор, выход которого через второй детектор соединен с вторым входом блока вычитания, а управляющий вход модулятора соединен

5 с выходом устройства, и генератор фиксированной частоты, введены коммутатор и последовательно соединенные усилитель-ограничитель и синхрон ный детектор, выход которого соеди0 йен с управляющим входом модулятора, второй вход синхронного детектора соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, а вход усилителя-ограничителя соединен с дополнительным

5 выходом блока вычитания, коммутатор подключен между выходом генератора фиксированной частоты и вторым вхо- , дом модулятора, а второй вход коммутатора соединен с дополнительным входом устройства.

Блок вычитания содержит элемент вычитания, первый и второй входил которого соединены соответственно с выходами идентичных первого и второго каналов, каждый из которых содержит последдвательно соединенные фильтр первой гармоники и усилитель низкой частоты, входы упомянутых каналов являются входами блока вычитания, выход элемента вычитания является выходом блока вычитания, а выход первого канала соединен с дополнительным выходом блока вычитания.

На чертеже изображена структурная 5 схема предлагаемого устройства.

Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное содержит последовательно соединенные первый детектор 1, блок 2 вычитания

и усилитель 3 сигнала ошибки, модулятор 4, выход которого через второй детектор 5 соединен с вторым входом блока 2 вычитания, а управляющий вход модулятора 4 связан с выходом уст- , ройства, последовательно соединенные генератор 6 фиксированной частоты и

коммутатор 7, выход которого подключен к второму входу модулятора, а второй вход коммутатора соединен с дополнительным входом устройства,

последовательно соединенные усилитель-ограничитель 6 и синхронный детектор У, выход которого соединен с управляющим входом модулятора 4, второй вход синхронного детектора 9

связан с выходом усилителя 3 сигнала

ошибки, а вход усилителя-ограничит ля 8 соединен с дополнительным выходом блока 2 вычитания. Блок 2 вычитания содержит элемент 10 вычитания , первый и второй входы которого связаны соответственно с выходами идентичных первого и второго -каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные фильтр 11 или. 12 первой гармоники и усилитель 13 или 14 низкой частоты, входы упомянутых каналов являются входами блока 2 вычитания, а выход первого канала соединен с дополнительным выходом блока вычитания..

Устройство работает следуквдим образом.

Входной сигнал детектируется в детекторй 1. Напряже ие переменного тока с выхода детектора 1 подается

I на фильтр 11, который выделяет первую гармонику частоты манипуляции, которая усиливается в усилителе 13 низкой частоты (НЧ -Ht подается на вход элементаЮ вычитания и на вход усилителя-ограничителя 8. На дополнительный вход устройства подается управляющее напряжение частоты манипуляции от источника амплитудно-манипулированного сигнала (например, от генератора качающейся частоты). Это напряжение управляет коммутатором 7, который периоди.чески прерывает сигнал от генератора 6 фиксированной частоты, поступающий на модулятор 4, синхронно с входным сигналом детектора 1. Выходной амплитудно-манипулированный сигнал модулятора 4 детектируется детектором 5, затем фильтром 12 выделяется и в усилителе 14 НЧ усиливается первая гармоника частоты манипуляции продетектированного сигнала, которая

.далее подается на второй вход элемента 10 вычитания. На выходе лоследнего вырабатывается переменное напряжение, пропорциональное разности входных напряжений элемента 10 вычитания. Это напряжение ошибки усливается в усилителе 3 и выпрямляется синхронным детектором 9, который управляется выходным напряжение усилителя-ограничителя 8. Выходное напряжение синхронного детектора 9 управляет коэффициентом передачи модулятора 4 таким образом, что разность входных напряжений элемента 10 вычитания поддерживается мапой. При этом благодаря идентичности детекторов 1 и 5, фильтров 11 и 12 и усилителей 13 и 14 амплитуда выходного напряжения модулятора 4 поддерживается практически равной амплитуде входного напряжения детектора 1. Таким образом, выходное напряжение устройства, связанное с выходным напряжением модулятора . 4 логарифмической зависимостью при экспоненциальной характеристике регулирования модулятора 4, будет связано той же Зс.висимостью и с входным напряжением устройства.

Положительный эффект от внедрения предлагаемого устройства дйстигается за счет того, что полезные продетектированные напряжения переменного тока фильтруются и усиливаются до их вычитания. При этом полезные сигналы отфильтровываются от флюктуации напряжений смещения и низкочастотных шумов входных цепей устройства, что позволяет повысить его чувствительность. Одновременно благодаря эффективному использованию режима работы детекторов со смещением достигается увеличение их коэффициентов передачи и повышение их стабильности.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕН HOIXD НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащее последовательно соединенные первый детектор, блок вычитания и усилитель сигнала} оилибки, а также модулятор, выход которого Через второй детектор соединен с вторым входом блока вычи ания, а управляющий вход модулятора соединен с выходом устройства, и генератор фиксированной частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены коммутатор и последовательно соединенные усилительограничитель и синхронный детектор. выход которого соединен с управляю-, щим входом модулятора, второй вход синхронного детектора соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, а вход усилителя-ограничителя соединен с дополнительным выходом блока вычитания, коммутатор подключен между илходом генератора фиксированной частоты и вторым входом модулятора , а второй вход коммутатора соединен с дополнительным входом устройства. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что блок вычитания содержит элемент вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами идентичных первого и второ(П го каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные фильтр первой гармоники и усилитель низкой частоты, входы упомянутых каналов ярляются входами блока вычитания, выход элемента вычитания является выходом блока вычитания, а выход первого канала соединен с дополнительным выходом блока вычитания. ,