Среднеквадратичный детектор Советский патент 1985 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано, в приборах для измерения эффекти ного значения сигналов. Цель изобрете ния - расширение диапазона частот входного сигнала путем преобразования пульсирующего тока в постоянное напряжение, при котором уменьшается влияние паразитной емкости нагрузки. На чертеже приведена электрическая принципиальная схема среднеквадратичного детектора. Среднеквадратичный детектор соде жит первый операционный усилитель 1 инвентирующий вход которого через масштабный резистор 2.. подключен к входной шине, диодный мост 3, диагональ переменного тока которого включена между выходом первого oneрационного усилителя 1 и его входом преобразователь 4 модуля пульсирующего тока в пульсирующий ток со средним значением, пропорциональным среднеквадратичному значени входного сигнала, состоящий из четы рех транзисторов одинакового типа проводимости, база первого 5 из кот рых соединена с его коллектором, базой второго бис положительным выводом диодного моста 3, база трет го транзистора 7 соединена с его коллектором и эмиттером первого тра зистора 5, база четвертого транзистора 8 соединена с его .коллектором, змиттером второго транзистора 6 и через первый усредняющий конденсато 9 с отрицательным выводом диодного моста 3, эмиттерами третьего 7 и че вертого 8 транзисторов и первой обкладкой второго усредняющего конден сатора 10, вторая обкладка которого соединена с катодом диода 11. Среднеквадратичный детектор содержит также преобразователь 12 ток в напряжение, состоящий из операцио ного усилителя 13, инвертирующий вход которого соединен через резистор 14 с анодом диода 11 и отводом первого резисторного делителя 15, включенного между положительной шиной питания и выходом операционного усилителя 13, соединенным через кон денсатор 16 с инвертирующим входом этого же усилителя. Неинвертирующий вход операционного усилителя 13 сое динен с отводом второго резисторного делителя 17, включенного между положительной шиной питания и обей шиной. Среднеквадратичный детектор работает следующим образом. Первый операционный усилитель 1 вместе с масштабным резистором 2 и диодным мостом 3 преобразуют входной сигнал в однополярньй пуль-сирующий ток, которьй протекает через входную цепь преобразователя 4 модуля пульсирующего тока в пульсирующий ток, среднее значение которого пропорционально среднеквадратичному значению входного сигнала. Преобразование производится за счет преобразования входного тока преобразователя, транзисторами 5 и. 7 в напряжение , пропорциональное удвоенному логарифму модуля упомянутого тока и„.«,е«.. I е 2 е где и напряжение между коллектором транзистора 5 и эмиттером транзистора 7i V.J- - тепловой потенциал . (25,7 мВ при 20С); выходнойток диодного моста 3; ток насьпцения транзисторов 5-8; Ugx напряжение входного сигнала; . (2 - сопротивление масштабного резистора 2. Выходной ток преобразователя 4 равен коллекторному току транзийтора 6- U.--U, .T й где Ug - напряжение между коллекто-. ром и эмиттером транзистора 8, которое равно . ТГ . Ток 1 усредняется первым усредняющим конденсатором 9 . Из соотношений (1), (2) и (3) МОЖНО получить среднее значение выходного тока преобразователя 4 3 Выходной ток преобразователя 4 протекает через диод 11, который от пирает при отрицательньк полуволнах напряжения на выходе операционного усилитепя 1. Среднее значение тока X, вьщеляеТся конденсатором 10, который йодзаряжается при открытом диоде 11 и частично разряжается, когда диод 11 sainepT. Преобразователь 12 тока в напряжение преобразует среднее значение тока 1/, протекающего через диод 9 и paSHoe в прстоянное.напряжение при доста:точно больши с величинах емкостей ус |редняющих конденсаторов Wb.x I. 1 С 1 где Ugbix выходное напряжение преобразователя 12 тока в напряжение и среднеквадратического детектог ра, сопротивление нижнего плеча делителя 15 напряжения. Преобразование тока в напряжение производится за счет компенсации усилителем 13 разности В ыходных напряжений идентичных резисторных делителей 15 и 17, возникающей вследствие протекания тока черкез диод 11. Конденсатор 16 сглаживает пульсации и вьщеляет среднее значение выходного напряжения. На величину постоянного выходного напряжения паразитная емкость нагрузки влияет только во время переходных процессов, но частоту входного сигнала она не ограничивает. По этой причине предлагаемый среднеквадратичньй детектор позволяет расширить диапазон частот входного сигнала.

СРЕДНЕКВАДРАТИЧНЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий первый операционный усилитель, масштабирующий резистор, . включенный между входной шиной и его инвертирующим входом, диодный мост, диагональ переменного тока которого включена между выходом первого операционного усилителя и его инвертирующим входом, преобразователь модуля пульсирующего тока в ток со средним значением, пропорциональным среднеквадратичному значению, состоящий из четырех транзисторов одинакового типа проводимости, первого и второго усредняющих конденсаторов, база первого транзистора подключена к его коллекто1ру, базе второго транзистора и положительному выводу диодного моста, база третьего транзистора к его коллектору и эмиттеру первого транзистора, база четвертого транзистора - к его коллектору,эмиттеру второго транзистора и первой обкладке первого усредняющего конденсатора, змиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены с отрицательным выводом диодного моста, и диод, катод которого соединен с коллектором второго транзистора и через второй усредняющий конденсатор - с отрицательным выводом диодного моста, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот входного сигнала, вторая обкладка первого усредняющего конденсатора подключена к отрицательному выводу диодного моста, кроме того, в детектор (Л дополнительно введен преобразовас тель тока в напряжение, вьшолненный в виде второго операционного усилителя, выход которого через усредняющий конденсатор подключен к его инвертирующему входу, который через резистор соединен с входным выводом преобразователя тока в напряжение и с отводом первого резис00 торного делителя, включенного между о положительной шиной питания и выходом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с отводом второго резисторного делителя, идентичного с первым и включенного между положительной шиной питания и общей шиной, при этом входной вывод преобразователя тока в напряжение подключен к аноду диода.