Среднеквадратичный детектор Советский патент 1986 года по МПК G01R19/02 

достшкения поставленной цели допол1ти .тельно ,введены резистор 8, первый вывод которого подключен к колле ;то- ру антилогарифмирую него транзистора 3, а Бторой вывод ; подключен к входу усредняющего преобразователя : тока в напряжение5 н. пеинверти- рующий преобразователь напряжения в ток, имеющий зону нечув- ствите.т ьности, на онерагз,ионном усилителе -9, двух диодах 10 и 11 и трех резисторах 12-14, причем иеик- вертиру -отций вход операционного усилителя 9 подключен к коллектору ан- тилогарифмирующего транзистора 3, инвертирующий вход через один кз ре- зисторон 12 подключен к второму вхо1

Изобрете11ие относится к импульсной технике и предназначено для ис- нользова1тия в радиоте хнических уст- ройс max различного назначе -ия, в в элeктpoнз Jepитeльнoй технике,

Uejc-riio и;)обретени:я является повышение Т очис сти нри измерении сигналов с большим коэффициентом ,.мпли тудь яа счет коррекции входног о ток усредняющего преобразователя тока в Hai:ряжение.

Па Чертеже представлепа схема среднеквадратичного детектора.

Среднеквадратичный детектор со- выпрямитель 1 , вход которого является вход,ом дете1 : гора, первый логарн.фматор 2, вхолт, Koi O soro подключен к выходу В ; прямителя , ан- тилогарифмирующий транзистор 3, тер KOTopoJ O подключен к выход у первого логарифматора 2, усредняюадпл преобразователь 4 тока в напряже1тие на операционном усипителе, инвертирующий вход которого через парал- лелтьио включенные резистор 5 и конденсатор 6 нодключен к выходу, являющемуся выходом детектора, второй логарифьштор 7, вход которого подключен к выходу детектора, а выхог., подключен к базе антилогарифмирутащего транзистора 3, донолнительно, введенду неинвертирующего преобразователя напряжения в тс-к, к источнику отри- нательного напрлжен-5я - Е и непосредственно к катоду нервого ди1ода 10, анод которого под клочен к выходу онерадионного усштителя 9 и к катоду второго диодя i I, анод которого через второй резистор 13 подключен к нвертиру1още:чу входу операдиониого

усилителя

через третий резистор

i4 - к входу усредняющег о преобразо- (я тока в иапря.-кение, Устройство может быть использовано при по- С1 роении устройств кодирования в радиотехнических устройствах, инфор- мадионно-измерительных системах. ил.

ный резистор 8. пе.11вый вывод которо- т о подключен к коллектору антилога- рифмирующего транзистора 3, а второй в лвод нодключен к :з;-1оду усредняклде- го преобразователя: тока в напряжение, доно.лиительно введеп - ый преобразователь папряже ii-я в ток, имею- гций зону нечувстви г ельности на опе- ран,ионном усили 1ело 9, двух диодах 10 и 1 I и трех резисторах 12-14, причем неинвертг ру ощий вход опера- н,ионпо о усш;ителя 9 подключен к коллектору аити. (огарифмирующегю транзистора 3, 1п:вертирующь1Й вход через одш; резистор I 2 нодключен к источнику отринате1и- нс;го 1 анряженпя и к катоду первого ,:п1сда 10, анод которого нод,клю-1ен к Быходу операн ;оп})о- го усил15теля 9 и катоду второго днода 1 1 . анод которс-го -lepes второй резистор 13 подключен к инвертирую1;1е- му входу онерапио1:ного усилителя 9 и через тр.етий резистор 14 -, ;с входу ус -редняющего преобразователя то- : а Ti п а п ID я ж е : н-т е .

З стройтпззо работает следующим образом.

Вьтрямитель j форми рует ток j про30

входного напряжения детектора. Выходное нанряжение первого логарифматора 2, вход ко орого нодключет к

выходу выпрямителя i, равяо удвоенному логарифму отношения выходного тока выпрямителя 1 к опорному току первого логарифматора 2. Ток коллектора транзистора 3, эмиттер которого подключен к выходу первого логарифматора, экспоненцилльно зависит от нагтряжения между базой и эмиттером.

Сопротивление дополнительного резистора 8 выбирается достаточно низким, обег.г ечить линейный режим работы транзистора 3 в рабочем диапазоне токов.

Усредняющий преобразователь 4 тока в напряжение на oпepaдиoннo r уси лителе с резистором 5 и конденсатором 6 в депи отрицательной обратной связи формрфует напряжение, пропор- ционал1;ное среднему значегипо тока транзистора 3. Напряжение на выходе операциошюго усилителя является выходным напряжением детектора.

Логарифматор 4 формирует напряжение обратной связи, пpoпopциo faль- ное логарифму выходного напряжения детектора, которое подается на базу транзистора 3. Транзистор 3 шает функции ai-ггилогарифматора и вычи1 ателя напряжений, подаваемы- па его эмиттер и базу.

Указанные элементы обеспечи1 ают в детекторе формирова Н1е напряжения, равного среднеквадратичному значению входного нанряжения, путем }1еяйного вычисления методом логарифм-антилогарифм.

Зона не1-1увствительности непнвер- тирующего преобразователя напряжения в ток на операционном усилителе 9, диодах 10, 11 и резисторах 12-14 равна напряжению источника отрица- тельног о напряжения, к которому подключен инвертирую ци1{ вход операг м

онного усилителя 9 через резистор 1 Она выбирается такой, чтобы при небольших значениях коэффициента амплитуды напряжение импульсов па резисторе 8 было м( напряжемия, задающего зону нечувствительности. При этом выходЕюй- ток преобразогичте- ля напряжения в тек близок к нулю (напряжение sia выходе оперг.нионного усилителя 9 положительное, диод 11 закрь)т, напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 9 поддерживается током через диод 10 равным нанряжению нл коллекторе тран

зистора J. сут -1марное сопротив.пе1гие резисторов 13 и 14 значителт,но больше соттротивления резистора 8, поэтому выходной ток преобразователя на- 5 пряжения в ток можно не учитывать). 5 -этом случае предлагаемый детектор работает аналогично прототипу.

Амплитудное значение тока коллектора антилогарифмирующего транзисто- 0 ра 3 должно увеличиваться пропорцио- па.пьно квадрату значения коэффициента амплитуды входного н-апряжения, так как первый логарифматор, антило- гарифмирующий трапзистор, усредняю- 15 iiiw преобразователь тока в напряжение и второй логарифматор реализует нарабо.чу со скользящим смещением. Поэтому при бЬ.1;ьп1их значе}п-),чх коэффициента амплитуды входного напря- 20 жеиия ток коллектора транзистора 3 резко возрастает. Увеличение тока ко. глектора транзистора 3 пропсход;:т не но квадратичной- завис1ц юсти соот- ветственн о возрасташш коэфф1 циен- 25 j-p, амц.питуды, а с погрешностью тем

болычей, чем большее значение прини- мает козффициепт амплитуды и чем бл1ше выходное напряжение детектора к максимальному. Значение этой 30 погрешности зависит от тигга логариф- м1-) л антилогарифмируюп;сго Т1:.; Изисторов, пpимeняe iыx в детекторе, и от выбранного масштаба токов через э - и транзисторы

35 Однако при зг-ачительном уве.личе- HiiH тока коллектора транзисторов на- пря: кен 1е на резисторе 8 начинает пре- вшмагь величиьгу ггапряжепия, задающего зону нечувствительности неин- 40 1 ертирующег-о преобразователя напря- ;;ения в ток. При этом резко возрастает его выходног ток (пропорци-ональ- но разности напряжений на резисторе 8 и нанря:кения, задающего зону нечув- 45 ствительности). Выходной ток неинвер- тирук щего преобразователя напряжения в ток суммируется с током коллектора транзистора 3 на входе усредняю:11его преобразователя тока в напряжение. 50 За счет этого ч Тченьитается отклонение вхолного тока усредняющего преобразователя тока в напряжение от квадратичной зависимости при возрастании коэффициента амплитуды входных сиг- 55 налои,

Велгшина зонь нечувствительности неинвертирующего преобразователя напряжения Б ток, его коэффициент перед,ачи и сопротивление резистора ь выбираются такими,чтобы обеспечить мн- нимальное отклонение от квадратичной зависимости при увеличении коэффициента амплитуды для входного тока усредняющего преобразователя тока в напряжение. Этим обеспечивается минимальная погрешность детектора при .измерении напряжений с большим коэф- фидиентом амплитуды и максимальным среднеквадратичным значением, Дпя .напряжений, имеющих меньшее средне- квадратичное значение, корректирую- , щее действие дополнительно введенных элементов снижается. Вместе с тем снижается вызывающее погрешность влиянр е сопротивления базы а:;тилога- рифмируюи1, тразистора. Таким обр, зом, точность формирования Cf.e/.uie-- квадратичного значения сохраняе 1 ся во всем диапазоне входн:ых напряжений. При этом ве. зоны нечувстн-стель-- ности зыбирается такой, чтобы при низких значениях коэффидиет:та амплитуды {пе более 3) неинвертирующий преобразователь напряжения в ток ог:- тавался вьдключершым. Величиной ;ооф- хфидиеь та пе зе1хачи неиннертируюлцего преобразователя напряжения в ток танавливается степень 1-соррРК}дп- isxo; юго тока усредняющего преобразовате ля тока в напряжение гзри больших зча чениях коэффициента ам нлитуды } ходно го сигнала гак, чтобы обеспечить ки- нимальную погреипюсть детек 1-ор;1..

Таким образом, изобрете1П-:-е otieciie чивает значительное повьпяение гоч- ности тгредлат аемого детекто :1а тпзи измерении напряжений с большим (;эф фидиен ОМ амплитуды без усложнеыи.и его по сравнепш-а с прототипом без ухудшения точ1 остных ноказа Г ел;: -; в диапазоне частот и уровней нходлых напряжений.

Форм у л а и 3 о б р е т е ;; г Среднеквадратичный детектор,, содержащий выпрямитель, вход XOTOpOI O

соед .ншп с входной шпюй, первр тй ло- Г армфматор, вх/:; т, которого но дключен к п йходу выпрямктсггя. знтт-м -.гарифми- рующий тразисто1, эм-ггтер которого

с подключен к выходу п ; : -о1 о логариф- матэра. усреднягоишй тресбразовате и. тока в напряжение на операпионном усилителе, мнвертиру шцяй вхоц которого через ,п.1К;ль:1о уключен -ь е

ЁО резистор и кон7тепса 1 ор подключен к его выходу и Пг кодной iJinne, второй лог арифма-Тср. вхо; к: торого подключен к выходно : шине 5 а ВРЛХОД подключен к базе ал 1 Mjio.. лпйф -1Ирую:цего

15 1 рапзиотора, о т л и i а ю щ и и с я гем, что, с повынюния точгосТИ при ИЗМСрПчИИ с бО.ГИШШкоэффидиетг гол: омтглгггуд .г, в него вне- депы резистор., первый ( ывод которого 20 подк.г иочел к к:.;; тектсч-у пити-лос апифкирующего транзистор,, а второй вы- BtVi, нодключе- к v:xo;,-, л соелпгюще; :.реобразово1 е;|( ток;, в :апряжеа:те, я пе;п-1вертиру)1пий )пч обр;13от ата.иь на- 25 1 рУ :епг я в TIIK , (гне-(::Н.1Й зону с1тт ител 1)}1ости . на ci .cpn i-TonHcU -; усяпи- 1-еле. лвух ;,j:-u);uix м -грех i exiicixjpax,. I pir CM пе1ПП(ер (г:)ук1 ц:гй П1тера иО П;ОГ О yCHJHi SOJlH, Ут; .Г ГЧмЧККСн Г ЗрВЫМ

30 вх(1до;ч neHiii e) прунмиего г пеобрпзова- 1 еля 1 ;:пр51жон 1 1 л Т(:ч. хслклиг ви к коллек 1 ору ;;;: | -;лсга11 гфг; -11)у ощег о рзи- чисторя, инч;; . pyjiM-i ii ход qf pes

О.::ИП ре3;и фг;) iin.:iK.ri rxoMl к i ; G;.;O .;,- -.iy uxo ty ней;: вор г--1ру;Г11ог 1 тшеоОг азс:-- лахезя пяпргжо ПИ (к , и ис т очнику ;; гонпзтелт ог О напри;кеигя и ;юпосред- .гиаиж.) к кп Г о;лу мерного дио; л. лнол xoTv)poj o .1поче;; ;; Bbixf. oii paTii-x...;,i; ОЧП П О уСИ.ИИТУЛЯ И ХаТОДУ и OpOfX; ДИ.да, ;:. кс- То :к:)Г(- (лЗ г ч орой ре- ;i,:-;T p подк,хючх;: i-c пнверткруппхх-гу ХОДУ охсра;д1;тх лого усили 1 еля к через т;)С :- 1 Й резистор (х;ен к иквзрти- ;;i; рую ДСму входу c)nep;inuonHoi o ,( ус:редпп 011Х . з iipf-(;6pa3Oj;n ге, тока . ;т;птпял;ение ,

Изобретение относится к импульсной технике и предназргачено для использования в радиотехнических устройствах различного назначения, в частности в электроизмерительной технике. Целью изобретения является по- вьш1ение точности при измерении сигналов с большим коэффициентом амплитуды за счет коррекции тока усредняюьчего преобразователя. Сред- }1еквадратичный детектор содержит вы- 1рямитель I , вход которого является входом детектора, первый логарифма- тор 2, вход которого подключен к выходу выпрямителя 1, антилогарифмирую- и1ий транзистор 3, эмиттер которого, подключен к вькоду первого логарифма- тора 2, усредняющий преобразователь 4 тока в напряжение на операционном усилителе, инвертирующий вход которого через параллельно включенные резистор 5 и конденсатор 6 подключен к выходу, являющемуся выходом детектора, и второй логарифматор 7, вход которого подключен к выходу детектора, а выход подключен к базе апти- логарифмирующего транзистора 3, Для Q Р Е оёых р« -гЖ

Редактор К. Волощук Заказ 6661/37

Тираи 728 ВНИИПИ Государственногч комитета СССР

по делам изобретсчигй и открытий 1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наО., д,

Производственно-полиграфическое :;ре; |дфиятие, г , Ужгород, yrx фоектпая, 4