Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1984 года по МПК G01R19/22 

1 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в контрольно-измерител ной аппаратуре,- а также в различных электротехнических устройствах, где требуется точное преобразование переменного напряжения в постоянное пропори;иональное средневыпрямленному значению переменного. Известен измерительный преобразователь переменного напряжения в по стоянное, содержащий выпрямитель, выполненный на операционном усилителе, подключенньш к усредняющему фильтру lj . Однако устройство при работе в режиме большого сигнала имеет низкую (ТОЧНОСТЬ преобразования вследствие ограничений по скорости нарастания выходного напряжения операционного усилителя. Наиболее близким к изобретению яв ляется измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к входу преобразователя, а через второй резистор, шунтированный конденсатором к выходу преобразователя, выход операционного усилителя через первый диод в прямом направлении соединен с выходом преобразователя, а через второй диод в обратном направлении с инвертирующим входом операционного ус 1пителя 2J . Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования в режиме большого сигнала или на высших частотах, когда максимальная скорость изменения входного сиг нала превышает скорость нарастания выходного напряжения операционного усилителя. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем что в измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное содержащий первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с входом преобразователя, а через второй резистор, шунтированный конденса тором - с выходом преобразователя, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с общей шиной, а его выход через первый диод в прямом направлении соединен 292 с выходом преобразователя, второй диод, подключенный анодом к инвертирующему входу первого операционного усилителя, дополнительно введены третий, четвертьм, пятый и шестой резисторы, второй операционный усилитель и третий диод, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя через третий рез-истор соединен с его выходом, а через четвер-. тый резистор - с выходом преобразова.теля, неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с катодом второго диода, через пятый резистор - с выходом второго операционного усилителя, через шестой резистор - с выходом первого операционного усилителя и через третий диод в прямом направлении - с общей шиной. На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема измерительного предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - кривые напряжения в различных точках схемы Преобразователя. Преобразователь содержит первый операционный усилитель 1, первый резистор 2, соединяющий вход преобразователя с инвертирующим входом первого операционного усилителя 1. Инвертирующий вход первого операционного усилителя 1 соединен, кроме того, через второй резистор 3, шунтированный конденсатором 4, с выходом преобразователя, связанным через первьй диод 5 с выходом первого операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной„ Инвертирующий вход второго операцион|Ного усилителя 6 через третий резистор 7 соединен с выходом второго операционного усилителя 6, через четвертый резистор 8 - с выходом преобразователя. Неинвертирующий вход второго операционного усилителя 6 через пятый резистор 9 соединен с его выходом, через шестой резистор 10 - с выходом первого операционного усилителя 1, через второй диод 11 - с инвертирующим входом первого операционного усилителя 1 и через третий диод 12 - с общей шиной. Преобразователь работает следующим образом. Рабочие процессы в предложенном преобразователе рассмотрены при входном напряжении Ugx типа меандр (фиг. 2а). При отрицательном напряжении на входе устройства (интервал времени 1, - tg ) первый диод 5 находится в открытом состоянии, между выходом и инвертирующим входом перв го операционного усилителя 1 действует отрицательная обратная связь, вследствие чего напряжение на инвер тирующем входе первого операционног усилителя 1 близко к нулю. Через первый резистор 2, цепь, состоящую из парсшлельного соединения второго резистора 3 и конденсатора 4, и пер вого диода 5 протекает ток, равный - . Uextt) 2 -R7) где Ugx Ь- мгновенное значение от рицательного напряжения на входе преобразователя (согласно фиг.2а Од, (t) UMO,KC ); Kj сопротивление первого резис тора 2, При этом напряжение на выходе пе вого операционного усилителя 1 равио S 8ых -пр, AS (фиг. 25, линия 13), гдеибь1Х напряжение на выходе устройства, совпадающее с напряжением на конденсаторе 4 в установившемся режиме (фиг. 2б, линия 14); Unp, Д5 прямое падение напряжения н первом диоде 5.R, R При выполнении условия --- - «. а лсз (где R , fig , и RVo сопротивления резисторов 7 - 10) в интервале t, -t второй диод 11 находится в закрытом состоянии, а через открытый третий (ДИОД 12 протекает ток, равньм При этом напряжения на неинвертирующем и инвертирующем входах второг операционного усилителя 6 равны прямому падению напряжения на третьем диоде 12Unp.&iz а напряжение на е выходе U6(.,.x, где При ,U6 Unp. - KUm,, (фиг. 2в, линия 15). При положитель ном напряжении на входе устройства (интервал времени 2 -ti) первый и третий диоды 5 и 12 находятся в закрытом состоянии, а через открытьш второй диод 11 протекает ток, равный . UR-UB, Uoep.i.s где Ug Usbix Uobp.AS напряжение на выходе первого операционного усилителя 1; lJo6pb5 обратное напряжение на диоде 5. Вследствие действия отрицательной обратной связи между выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя 1 напряжение на его инвертирующем входе близко к нулю, а ток через первый резистор 2, равный где Llu,(t) - мгновенное значение положительного напряжения на входе преобразователя (согласно фиг. 2о1 и8, (t) и лло1кс ) равен току 06,5 Из равенства jeat) . -р;7 следует U оьр При выборе ,Л5 близко к нулю. В течение интервала времени 2 -1 напряжения на неинвертирующем и инвертирующем входах второго операционного усилителя 6 равны прямому падению напряжений на диоде 11, а напряжение на его выходе U, -(1+К) np.AH-kiUgb,,, при (ипр.д, (фиг.2а, линия 15). В дальнейшем рабочие процессы в предложенном устройстве повторяются. Аналогично работает преобразователь и при других выходных сигналах. Точность преобразования определяется зеличинами изменений напряжений на выходах операционных усилителей, эти величины в предложенном устройстве (фиг. 2б и 3, линии 13 и 15) примерно на порядок меньше величины изменения напряжения на выходе операционного усилителя, в известном устройстве. Вследствие этого в предлагаемом измерительном преобразователе переменного напряжения в постоянное точность преобразования при работе в режиме большого сигнала или на выСокой частоте более чем на порядок вьш1е по сравнению с известными устт ройствами. Прикенение изобретения позволяет повысить точность работы устройств, в которых используется преобразование переменного напряжения в постоянное.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий первый операционный усилитель,инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с входом преобразователя,а через второй резистор, шунтированный конденсатором - с выходом преобразователя, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с общей шиной, а его выход через первый диод в прямом направлении соединен с выходом преобразователя, второй диод, подключенный анодом к инвертирующему входу первого операционного усилителя, о тличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования, в него дополнительно введены третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, второй операционный усилитель и третий диод, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя через третий резистор соединен с его выходом, а через четвертый резистор - с выходом преобразователя, неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с катодомс второго диода, через пятый резистор (Л с выходом второго операционного усилителя , через шестой резистор - с выходом первого операционного усилителя и через третий диод в прямом направлении - с общей шиной. 4 4 N5 СО