Устройство для выделения постоянной составляющей переменного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электро- (измерительной технике и предназначе но для использования, например, в .установках технической диагностики по спектральному составу шумов с сокращенным объемом данных. Цель изобретения - повышение точ ности и надежности работы путем выполнения устройства без специальног гиперболического преобразователя и блока выборки-хранения, характеризу ющихся существенными погрешностями преобразования и недостаточной эксплуатационной надежностью. На фиг. 1 представлена функциона ная схема предлагаемого устройства для выделения постоянной составляющей переменного напряжения; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, пояс няющие работу устройства. Устройство содержит интегратор 1 (фиг. 1) с операционным усилителем интегрирующим конденсатором 3, масштабньм резистором 4 и ключами 5 и 6, блок 7 ключей 8,1-8.п, блок 9 ре зисгивных преобразователей Ю. 1-10,п напряжешгя в ток и блок 11 управле12, пину синхрош1задии, шину 14 сброса и выходную шину 15. Первьй сигнальньй вход интеграто ра 1 соединен с входом устройства (трсодная шина 12 - шина нулевого тенциала)« Сигнальный вход блока 7 ключей 8.i-.n подключен к выходу интегратора 1. Входы блока 9 резистивных преобразователей 10.1-10.П напряжения в ток подключены к вьиодам блока 7 ключей 8.1-8,п, а общий выход - к второму сигнальному входу интегратора 1. Выходы блока 11 управления соединены с управляю цими входами интегратора 1 и блока 7 клю .чей 8.1-8.п. В исходном состоянии на пп1не 13 си11хронизации присутствует нулевой уровень, напряжения, а на иине 14 сброса - напряжение и,(фиг, 2,6) уровня 1. При этом на выходах бло ка 11 управления установлены напряжения нулевого уровня, ключи 8,1-8, .блока 7 разомкнуты, ключ 5 интеграт ра 1 разомкнут, ключ 6 замкнут, кон денсатор 3 разряжен, напряжение на выкодной отсутствует, В момент tj уровень напряжения н шине 14 сброса изменяется с 1 на О, При этом ключ 6 размыкается. 142 однако напряжение на конденсаторе 3 и на выходной шине 15 сохраняется нулевьм. В момент t, на шину 13 синхронизации подается управляющий импульс напряжения (фиг. 2, в) уровня 1, который поступает на соответствующий вход блока 11 управления и на управляющий вход ключа 5 интегратора 1. В течение времени действия управляющего импульса U,j длительностью Т tj - t, ключ 5 находится в замкнутом состоянии. При этом с момента t, исследуемый сигнал Ue; (фиг,) поступает с входной шины 12 устройства через масштабный резистор 4 и ключ 5 на вход операционного усилителя 2 интегратора 1, выходное на-. пряжение U (фиг. 2 ж) которого с момента t изменяется согласно вьфажению:V о сопротивление масштабного резистора 4; емкость интегрирующего кон- денса.тора 3: время, отсчитанное от момента t| . По окончании действия управляюще13 синхронина шине го импульса ключ 5 раэзации, т.е. с момента t и, на равмыкается. При этом напряжение v выходе интегратора 1 оказывается ным величине интеграла напряжения сигнала за время усреднения Т: - R7t и сохраняется неизменным. Спустя временной интервал .задержки окончания управляющего импульса U,, блок 11. управления с по замомента времени данной программе во времени формирует на своих выходах заправляющие ко- . довые сигналы Uj, (,- U,,f (фиг, 2 г, д, е) - импульсы высокого уровня напряжения (уровня 1), которые поступают на управляющие входы соответствующих ключей 8.1-8.П блока 7, В рвгзультате конденсатор 3 начинает разряжаться с момента tj через соответствующие времязадающие резисторы 10.1-10.П блока 9, подключаемые к конденсатору 3 соответствующими клю3чами 8.1-8,п, Количество резисторов, необходимьк для разряда конденсатора 3 в первом временном интервале аппро ксимации it, t - tj (где t - МО мент времени окончания первого интер вала аппроксимации), и их результирующее сопротивление определяются ми нимумом погрешности аппроксимации гиперболической функции экспоненциальной в первом временном интервале аппроксимации At. С течением времени в каждом из последующих временных интервалов от tj 5 - t до ut t,- коммутируются согласно заданной программе работы блока 11 управления че рез соответствующие ключи 8.1-8,п блока 7 новые группы времязадающих резисторов 10.1-10,п обеспечивая новое значение общего разрядного сопротивления и, как следствие, новую постоянную времени разряда для конденсатора 3, определяемую как С, .R(k ) где R( 1с) общее сопротивление резисторов 10.1-10оП, подключенных между входом и выходом операционного усили теля 2 для К-го кода. При этом имеет место минимальная погрешность аппроксимации гиперболической функции, экспоненциальной в каждом из соответствующих временньк интервалов а1троксимации к+э t k4 г Минимальное количество коммутируемых цепей п, величина сопротивлений резисторов отдельных цепей, программ работы блока 11 управления, значение момента t, путем выбора величины ин / терзала задержки относительно мо 1А мента tj определяют распределение величины постоянной времени разрядной цепи по времени и рассчитьтают из условий получения на конденсаторе 3, а также на выходной шине 14 устройства кусочно-экспоненциального напряжения It - tj 1 , - .л-йтс аппроксимирующего гиперболическое напряжение с минимальной погрешностью По окончании временного интернала , пропорционального времени усреднения Т и отсчитанного от момента tj, на всех выходах блока 11 управления устанавливаются нулевые уровни напряжений. При этом все ключи 8.1-8.П блока 7 размыкаются и ковденсатор 3 сохраняет напряжение, соответствующее форм1фуемому гиперболически изменяющемуся напряжению в момент t t + kT. Это напряжение соответствует среднемузначению исследуемого сигнала Ug, При необходимости вьщеления среднего значения сигнала за другое время усреднения или проведения норого цикла усреднения сигнала в другом интервале времени производится сброс напряжения на конденсаторе 3, что реализуется путем подачи на шину 14 сброса в момент tu импУльса напряжения 3 с уровнем 1, который, поступив на управляющий вход ключа 6, замыкает последний на время своего . действия. Таким образом, вводятся начальные нулевые условия для операции интегрирования сигнала на но- . вое время усреднения.

if6x1

-t

Риг..

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАБЛЯЩЕЙ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее интегратор. первьй сигнальный вход которого соединен с входом устройства, блок 1шючей, сигнальный вход которого подключен к выходу интегратора, блок управления, выходы которого соединены с управляющими вxoдa и интегратора и блока ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, в него введены блок резистивных преобразователей напряжения в ток, входы которого подключены к выходам блока ключей, а общий выход к второму сигнальному входу интегра§ тора, соединенного выходом с вь1кодом устройства. (Л