Амплитудный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G01R19/04 

. ,

СФ О) Од ;О СП О)

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных характеристик переменных сигналов.

Цель изобретения - расширение фунциональных возможностей преобразователя путем преобразования переменных сигналов с постоянной составляющей, амплитуда которых меньше, чем постоянная составляющая.

На чертеже представлена блок-схем предлагаемого преобразователя.

Амплитудный преобразователь содержит первый переключатель 1 первый неподвижный контакт которого соедине с входом преобразователя, второй неподвижный контакт - с общей шиной, а подвижный контакт через последовательно включенные первый пиковый детектор 2 положительных значений сигнала и инвертор 3 соединен с первыми входами первого 4 и второго 5 инвертирующих сумматоров. Второй вход сумматора 4 соединен с входом преобразователя. Выход сумматора 4 соединен с первым неподвижным контактом второго переключателя 6, второй неподвижный контакт которого соединен с общей шиной, а подвижный контакт - с входом второго пикового детектора 7 положительных значений сигнала и первым входом первого компаратора 6,, Выход пикового детектора 7 соединен с вторым входом .компаратора 8 и вторым входом инвертирующего сумматора 5„ Выход сумматора 5 подключен к выходу минимального значения сигнала преобразователя, к первым входам первого 9 и второго 10 сумматоров и инвертирующему входу дифференциального усилителя 11 неинвертирующий вход которого соединен с входом преобразователя. Вьгход усилителя 11 соединен с входом третьего пикового детектора 12 положительных, значений сигнала и первым входом второго компаратора 13 Выход пикового детектора 12 подключен к выходу двойной амплитуды сигнала преобразователя, к -второму входу компаратора 13, входу делителя 14 напряжения и второму входу сумматора 9, выход которого соединен с выходом максимального значения входного сигнала и вторым входом сумматора 10. Выход делителя 14 .соединен с выходом -амплитуды .сигнала преобразователя. Выход сумматора 10, коэффициент пере- дачи (К) которого равен О,-5, соединен с выходом постоянной составляющей сигнала преобразователя. Выходы компараторов 8 и 13 соединены с четвертым и вторым соответственно неподвижными контактами третьего переключателя 15, первый и третий контакты которого соединены с шиной логической единицы. Первый и второй подвижные

контакты переключателя 15 соединены с входами элемента И 16, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора 17 и вторьм входом третьего компаратора 18, первьш вход которого соединен с общей щиной. Выход компаратора 18 соединен с управляющими входами переключателей 1 и 6. Выход мультивибратора 17 соединен с входами первого 19 и второго 20 формирователей импульсов. Выход..формиро- вателя 20 соединен с выходом конца преобразования пр.еобразователя. Выход формирователя 21 соединен с входами сброса пиковых детекторов 2, 7,

12 и стробируемых компараторов 8, 13 и 18.

Амплитудньй преобразователь работает следуюш;им образом.

На вход преобразователя подается

сигнал вида:

Ug U sinut ±и, , где Uo - амплитуда входного сигнала;

и

5

см Ы t

-напряжение смещения;

-круговая частота;

-время.

Пусть и ел, О и U

1и„

ис

ходном состоянии подвижные контакты переключателей 1 и 6 замкнуты с их первыми контактами. На выходе пикового детектора 2 положительных значений формируется напряжение:

U,,,.Uo +

и.

Сигнал Ugti J с выхода инвертора 3 и входной сигнал преобразователя поступают на входы инвертирующего сумматоа 4, коэффициент передачи которого равен . Пока детектор 2 не зафик- сирует максимальное значение входного сигнала, напряжение на выходе сумматора 4 равно нулю, так как детектор 2 и инвертор мгновенно отслеживают входной сигнал. Эти сигналы на выходе сумматора 4 вычитаются. После фикси- рования детектором 2 максимального значения входного сигнала напряжение

и

ВЫХ 4

на выходе сумматора 4 начинает

увеличиваться:

U6ti)(,-Uosinwt.

3136695

Напряжение с выхода сумматора 4 через переключатель 6 подается на вход пикового детектора 7 положительных значений, на выходе которого устанавливается напряжение

611X7 2Uo .

На входы инвертирующего сумматора 5 подаются напряжения с выхода инвертора 3 и детектора 7. В результате на Q выходе сумматора 5 формируется напряжение:

и

6ЫХ 5

Uc. -и,

о

равное минимальному значению U.. ,

Вх

На неинвертирующий вход усилителя 11 подается входной сигнал. Коэффициент передачи (К) дифференциального усилителя 11 равен 1.

Так как до момента .фиксации максимального значения входного сигнала детектором 2 напряжения на выходе сумматора 4 и, соответственно, пикового детектора 7 равны нулю, выходные напряжения детектора 2, а следователь но, и сумматора 5 отслеживают входное напряжение, то выходное напряжение усилителя 11 также равно нулю. После фиксации максимальных значений входных сигналов детекторами 2 и 7 на выходе усилителя 11 напряжение имеет вид:

U8t,Ki,UoSina)t+Uo .

Пиковый детектор 12 положительных значений фиксирует максимальное значение положительного напряжения с вы хода усилителя 11

2U

М о 9

равное двойной амплитуде (размаху)

Uax.

На входы сумматора 9 подаются напряжения с выходов пикового детектора 12 и сумматора 5. Учитывая, что коэффициент передачи сумматора 9 (Kg) равен единице, его выходное напряжение

и,

равно максимальному значению Ug .

Напряжения с выходовсумматоров 5 и 9 подаются на входы сумматора 10, коэффициент передачи которого (К,) равен 0,5. Напряжение на выходе сумматора 10 устанавливается равным

ВЫх 1о cw

Напряжение с выхода пикового детектора 12 подается на вход делителя 14, коэффициент передачи которого (К) равен 0,5. На выходе делителя 14 формируется напряжение

бМХ 14 о ,

равное амплитуде входного напряжения.

Пусть теперь

1Ь„ О 1исл, lUol .

см

Входное напряжение имеет вид:

и., и„ sinut-Ur

в этом случае

J, - Up O-LllUJl- CM

Выходные напряжения пикового детектора 2 и инвертора 3 оказываются равными нулю. На выходе инвертирующего сумматора 4 устанавливается напряжение:

U6b,x4 -U,sinwt+U,,

Пиковый детектор 7 фиксирует напряжение

,,. UO+UCM.

Тогда на выходе сумматора 5 формируется напряжение

- ЗЫХ 5 (.дл ,

равное минимальному значению Uj .

На выходе дифференциального усилителя 11 устанавливается напряжение U5t,xii Uc+Uo sinwt.

Пиковый детектор 12 фиксирует напряжение

и

Ьых 12

,

равное размаху Uj .

На выходе сумматора 9 напряжение

Ugbix 9 Ua -UCM равно максимальному значению Ujy.

Выходное напряжение сумматора 10

stix

На выходе делителя 14 устанавливается напряжение

БИА 14 о

т.е, амплитудное значение . . В случае I Uc« I I U J и устройство функционирует аналогично описанным случаям.

После фиксирования максимальных значений напряжений пиковыми детекторами 7 и 12 срабатывают стробирующие компараторы 8 и 13. Появление на выходе каждого из компараторов уровня логической единицы переводит их в состояние запоминания этого уровня. Указанное состояние компараторов сохраняется до тех пор, пока на их управляющие входы не будет подано напряжение логической единицы.

При появлении на входах элемента И 16 уровней логических единиц, поступающих с выходов компараторов 8 и 13 через переключатель 15, на выходе этого элемента также появляется логическая единица, которая подается на второй вход компаратора 18 и вход ждущего мультивибратора 17. В результате срабатывания компаратора 18 переключатели 1 и 6 подключают входы пи5

ковых детекторов 2 и 7 к общей шине для исключения сбоя зафиксированной информации при ее обработке В результате воздействия уровня логической единицы на вход мультивибратора 17 последний вырабатывает импульс, дли- тельность которого (0,3-1) с определяет время индикации выходных сигналов устройства. По переднему фронту импульса с выхода мультивибратора 17 формирователь 19 вырабатывает импульс конца преобразования. По заднему фронту импульса мультивибратора 17

136

формирователь 21 вьфабатывает импульс,ig ключателя, второй неподвижный контакт

подготавливающий схему к следующему преобразованию; обнуляются пиковые детекторы 2, 7 и 12, приводятся в исходное состояние стробируемые компараторы 8, 13 и 18, в результате чего переключаются в исходное состояние переключатели 1 и 6.

Сдвоенный переключатель 15 выполняет функцию подготовки устройства к

работе. В .момент включения преобразо- 25 нимального значения сигнала преобра- вателя в результате действия переход- зователя, с первыми входами первого

и

ных процессов пиковые детекторы могут запомнить случайные сигналы. Подключением подвижных контактов переключателя 15 к первому и третьему неподвижным контактам на входы элемента И 16 подаются уровни логической единицы, в результате чего один такт работы мультивибратора 17 пиковые детекторы 2, 7 и 12 опять обнулятся и преобразователь окажется готовым к работе.

Формула изобретения

Амплитудный преобразователь, содержащий два пиковых детектора, первый инвертирующий сумматор, первый переключатель и инвертор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем преобразования переменных сигналов с постоянной составляющей, амплитуда переменной составляющей которых может быть .меньше постоянной составляющей, в него введены третий пиковый детектор, три стробируемых компаратора, два сумматора, второй инвертирующий сумматор, делитель напряжения, второй и третий переключатели, ждущий мультивибратор, два формирователя импульсов, дифференциальный усилитель и элемент И, причем вход преобразователя соединен с неинверти30

ЗЬ

второго сумматоров и инвертирук1щим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом третьего пикового детектора и первым входом второго стробируемого компаратора, выход третьего пикового детектора соединен с выходом двойной амплитуды сигнала устройства и с вторым входом второго стробируемого компара- тор.а, входом делителя напряжения и вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с выходом максимального значения сигнала преобра- .-гзователя к с вторым входом второго сумматора, выход второго сумматора соединен с выходом напряжения смещения сигнала преобразователя, выходы второго и первого компараторов соединены соответственно с вторым и четвертым неподвижными контактами третьего переключателя, первый и третий неподвижные контакты которого соединены с шиной логической единицы, первый и второй подвижные контакты третьего переключателя соединены с входами элемента И, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора и вторым входом третьего стробируемого компаратора, первьй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с управляющими входами первого и второго переключателей, выход ждущего мультивибратора соединен с

45

50

55

ьту Q 7 с

1366956,6

рующим входом дифференциального усилителя, вторым входом первого инвертирующего су 1атора и первым неподвижным контактом первого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с общей шиной, а подвижный контакт - с входом первого пикового детектора, выход которого через инвертор соединен с первыми входами первого и второго инвертирующих сумматоров, выход первого инвертирующего сумматора соединен с первым |неподвижным контактом второго перекоторого соединен с общей шиной, а подвижный контакт - с входом второго пикового детектора и первым входом первого стробируемого компаратора, выход второго пикового детектора соединен с вторым входом первого стробируемого компаратора и вторым входом второго инвертирующего сумматора, выход которого соединен с выходом мии

0

Ь

второго сумматоров и инвертирук1щим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом третьего пикового детектора и первым входом второго стробируемого компаратора, выход третьего пикового детектора соединен с выходом двойной амплитуды сигнала устройства и с вторым входом второго стробируемого компара- тор.а, входом делителя напряжения и вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с выходом максимального значения сигнала преобра- -гзователя к с вторым входом второго сумматора, выход второго сумматора соединен с выходом напряжения смещения сигнала преобразователя, выходы второго и первого компараторов соединены соответственно с вторым и четвертым неподвижными контактами третьего переключателя, первый и третий неподвижные контакты которого соединены с шиной логической единицы, первый и второй подвижные контакты третьего переключателя соединены с входами элемента И, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора и вторым входом третьего стробируемого компаратора, первьй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с управляющими входами перво. го и второго переключателей, выход ждущего мультивибратора соединен с

5

0

5

1366956: 8

входами первого и второго формирова-вого, второго и третьего пиковых де- телей импульсов, выход первого форми-текторов.и первого, второго и третье- рователя импульсов соединен с выходомго стробируемых компараторов, выход конца преобразования преобразовате-делителя напряжения подключен к выхоли, выход второго формирователя им-ду амплитуды сигнала преобразователя, пульсов соединен с входом сброса пер