Амплитудный детектор Советский патент 1990 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении амплитуды гармонических колебаний низкой и инфра- низкой частоты и амплитуды импульсных напряжений с большим периодом следования, в частности при измерении амплитуды инфранизкочастотных колебаний подвижной системы колебательных стендов, предназначенных для испытаний сейсмической аппаратуры, а также записи энергетической характеристики модулированного или импульсного лазерного излучения,

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 представлена функциональная схема детектора: на фиг.2 - временные диаграммы.

Амплитудный детектор содержит первый однополупериодный амплитудный детектор 1, содержащий компаратор 2, прямой вход которого подключен к входу однополупериодного амплитудного детектора 1, а выход через вентиль 3 соединен с входом повторителя 4 напряжения. Между прямым входом повторителя 4 напряжения и общей шиной включены ключ 5 управления и конденсатор 6, Выход повторителя 4 напряжения соединен с вторым входом компаратора 2 и выходом однополупериодного амплитудного детектора 1. Вход инвертора 7 напряжения соединен с входом устройства, а выход подключен к входу вта- рого однополупериодного амплитудного детектора 8, выход которого соединен с вторым входом суматора 9, первый вход которого подключен к выходу первого однополупериодного амплитудного детектора 1. а выход через делитель на два 10 соединен с входом третьего однополупериодного амплитудного детектора 11, выход которого является выходом устройства. Все три однополупериодных амплитудных детектора 1, 8 и 11 выполнены по идентичной схеме,

Вход компаратора 12 управления соединен с входами устройства и первого однополупериодного амплитудного детектора 1, а на выход через блок 13 дифференцирования - с входом первого ждущего мультивиб- ратора 14, Выход первого ждущего мультивибратора 14 подключен к входу ключа 5 управления третьего однополупериодного амлитудного детектора 11 и входу второго ждущего мультивибратора 15. Выход второго ждущего мультивибратор а 15 подключен к входу третьего ждущего муль- тклзибратора 16, выход которого подключен к входам ключей 5 управления, первого 1 и второго 8 однополупериодных амплитудных

детекторов. Выход ключа 5 управления третьего однополупериодного амплитудного детектора 11 соединен с общей шиной через резистор 17.

Детектор работает следующим образом.

Положительная полуволна (фиг.2а) синусоидального напряжения на входе амплитудного детектора через вентиль 3 заряжает

конденсатор 6 однополупериодного амплитудного детектора 1 до экстремального значения (в нормальном состоянии все ключи 5 управления закрыты). Напряжение, соответствующее зтому экстремальному значению,

проходя через сумматор 9 и делитель на два 10, делится пополам и устанавливается на выходе третьего однополупериодного амплитудного детектора 11 (фиг.2к, точка А). Отрицательная полуволна, прошедшая через

инвертор 7, заряжает второй однополупериодный амплитудный детектор 8 до напряжения, соответствующего величине отрицательного экстремума, которое, сложившись на сумматоре 9 с экстремальным

значением положительной полуволны, поступает на вход делителя на два 10. На выходе делителя на два 10 устанавливается истинное значение амплитуды исследуемого сигнала, которое и устанавливается на

выходе устройства (фиг.2к, точка В). Из входного сигнала на выходе компаратора 12 формируются прямоугольные импульсы (фиг.26) и, проходя через блок 13 дифференцирования (фиг.2в), запускают первый ждущий мультивибратор 14, формирующий импульс, длительностью ri 7 г , где т - постоянная времени разрядной цепи запоминающей ячейки третьего однополупериодного амплитудного детектора 11 (фиг,2).

Величину сопротивления резистора 17 разрядной цепи третьего однополупериодного амплитудного детектора 11 выбирают, исходя из нагрузочной способности компаратора 2 амплитудного детектора 11. Передний

фронт импульса запуска (фиг.2г) первого ждущего мультивибратора 14 совпадает по времени с моментом перехода измеряемого напряжения от отрицательных значений к положительным. Импульс длительностью

п поступает на вход ключа 5 управления третьего однополупериодного амплитудного детектора 11 и открывает его.

При этом, если напряжение, действующее на входе третьего полупериодного амплитудного детектора 11, оказалось меньшим, чем напряжение на конденсаторе 6 хранения этого детектора 11, то конденсатор 6 разряжается через резистор 17 до входного напряжения (фиг.2к, точка М). Еели амплитуда анализируемого периода окажется большей амплитуды предшествующего периода, то подзаряд конденсатора 6 третьего однополупериодного амплитудного детектора 11 закончится в момент до- стижения максимального значения отрицательной полуволны текущего периода (фиг.2к, точка Ж), а во время действия импульса длительностьюГ1 на ключ 5 управления детектора 11 напряжение на конден- саторе 6 в детекторе 11 останется неизменным, так как на его входе действует такое же напряжение (фиг.2к, точка 3).

Напряжение Увых на выходе устройства имеет непрерывный характер и нет даже кратковременных провалов в выходной характеристике при переписи очередных амплитудных значений, которые наблюдаются в известном. Изменения амплитуды входного сигнала на выходе устройства проявятся в виде плавных переходов от одного уровня к другому (фиг.2к). Напряжение перерегулирования, связанной с коммутацией ключа 5, устранено за счет разряда конденсатора 6 через резистор 17. Задний фронт импульса Г1 запустит второй ждущий мультивибратор 15, обеспечивающий надежное закрытие ключа 5 управления в третьем однополупе- риодном амплитудном детекторе 11.

Задний фронт импульса Г2 запускает третий ждущий мультивибратор 16, который формирует импульс, длительностью Гз (фиг.2е).

Импульс длительностью Тз с выхода третьего ждущего мультивибратора 16 по- ступает на ключи 5 однополупериодных детекторов 1 и 8, открывает их, тем самым обнуляя эти однополупериодные амплитудные детекторы 1 и 8. На следующем периоде входного Сигнала однополупериодный амп- литудный детектор 1 опять заряжается до экстремального значения положительной полуволны, а однополупериодный амплитудный детектор 8 - до экстремального значения отрицательной полуволны. Далее весь цикл повторяется.

Предлагаемый амплитудный детектор обладает высокой точностью, обусловленной тем, что в выходной характеристике де

тектора нет провалов и сигнал на выходе третьего однополупериодного детектора, связанный с изменением амплитуды измеряемого сигнала на входе амплитудного детектора, представляет собой плавно изменяющееся напряжение без скачков,

Формула изобретения Амплитудный детектор, содержащий три однополупериодных амплитудных детектора, сумматор, делитель на два, инвертор напряжения, компаратор управления, блок дифференцирования, первый, второй и третий мультивибраторы, каждый из однополупериодных амплитудных детекторов содержит компаратор, соединенный первым входом с входом однополупериодного амплитудного детектора, выходом - через вентиль с входом повторителя напряжения, между входом которого и общей шиной включены конденсатор и ключ управления, выход повторителя напряжения подключен к второму входу компаратора и к выходу однополупериодного амплитудного детектора, вход инвертора напряжения соединен с входом амплитудного детектора, выход с входом второго однополупериодного амплитудного детектора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, подключенного первым входом к выходу первого однополупериодного амплитудного детектора, а выходом через делитель на два с входом третьего однополупериодного амплитудного детектора, вход компаратора управления подключен к входу амплитудного детектора, а выход через блок дифференцирования с входом первого ждущего мультивибратора, выход которого подключен к ключу управления третьего однополупериодного амплитудного детектора, выход которого является выходом амплитудного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в третий однополупериодный амплитудный детектор введен резистор, включенный между ключом управления и общей шиной, а выход первого ждущего мультивибратора соединен через второй ждущий Мультивибратор с входом третьего ждущего мультивибратора.

€

Ж

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении амплитуды гармонических колебаний низкой и инфранизкой частоты и амплитуды импульсных напряжений с большим периодом следования. Целью изобретения является повышение точности. Амплитудный детектор содержит три однополупериодных амплитудных детектора 1,8,11 (ОАД), каждый из которых имеет компаратор 2, вентиль 3, повторитель 4 напряжения, ключ 5 управления и конденсатор 6, а также инвертор 7 напряжения, сумматор 9, делитель на два 10, компаратор 12 управления, блок 13 дифференцирования и три ждущих мультивибратора 14-16. В состав третьего ОАД 11 дополнительно введен резистор 17, включенный между ключом 5 управления и общей шиной. Амплитуда положительной и отрицательной полуволны синусоидального напряжения, поступающего на вход амплитудного детектора, запоминается с большой точностью в каждый период соответствующими амплитудными детекторами ОАД 1 и ОАД 8. Выходные напряжения ОАД 1 и ОАД 8, сложившись в сумматоре 9, поступают на вход делителя на два 10, на выходе которого устанавливается истинное значение амплитуды исследуемого сигнала, которое и запоминается третьим ОАД 11. Введение резистора 17 обеспечивает непрерывность выходного сигнала и повышает точность амплитудного детектора за счет устранения перерегулирования в третьем ОАЛ 11. 2 ил.