Амплитудный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к электро- иэмеритальной технике и может быть использовано для измерения максимальных и минимальных значений амплиту- ды входного периодического сигнала в диапазоне инфранизких частот при наличии постоянной составляющей в измеряемом сигнале.

Цель изобретения - повышение ста- бильюсти работы.

На чертеже представлена функциональная схема амплитудного преобразователя.

Амплитудный преобразователь содер- жит пиковые детекторы 1-3, инвертирующие сумматоры 4 и 5, сумматоры 6 и 7, делители 8 н 9 напряжения, компаратор 10, дифференциальный усилитель J1, инвертор 12, элемент И 13, формирователи 14-17, триггер 18, ,переключатель 19 и ждущий мультивибратор 20, При этом вход 21 устройства соединен с первым входом дифферен- циального усилителя 11, вторым вхо- дом инвертирующего сумматора 5 и входом пикового детектора 1, выход которого через инвертор 12 соединен с первыми входами инвертирующих сумматоров 4 и Ь, выход последнего соеди- нен с входом пикового детектора 2, выход которого соединен с вторым входом инвертирующего сумматора 4, выход которого соединен с первым вы ходом 22 устройства, первыми входами сумматоров 6 и 7 и вторым входом дифференциального усилителя 11, выход которого соединен с первым входом компаратора и входом пикового детектора 3, выход которого соединен с третьим выходом 23 устройства, вторым входом сумматора 6, входами делителей 8 и 9 напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора 10, выход которого соединен с первым входом элемента И 13 и входом формирователя 14 импульсов, выход которого через триггер 18 соединен с вторим входом элемента И 13, выход которого соединен с выводом второго неподвижного контакта переключателя 19, вывод первого неподвижного контакта которого соединен с шиной логической единицы, выход делителя 8 напряжения соединен с четвертым выходом 24 устройства, выход сумматора 6 соединен с вторым входом сумматора 7 и пятым выходом 25 устройства, выход сумматора 7 соединен с вторым выходом 26 устройства, вывод подвижного контакта переключателя 19 через формирователь 16 импульсов соединен с входами формирователя 15 импульсов и ждущего мультивибратора 20, выход которого через формирователь 17 импульсов соединен с шестым выходом 27 устройства, выход формирователя 15 импульсов соединен с управляющими вхэдами пиковых детекторов 1-3.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства подается сигна вида

U0slnO)t I UCM, (1) где Го - амплитуда входного сигнала; ucw напряжение; СО - круговая частота; t - время.

Пусть и |UCMJ (lk|. На выходе пикового детектора 1 положитель значений формируется напряжение

U8b|Xf U0 + UOM(2)

Сигнал с выхода инвертора 12 н входной сигнал поступают на входы инвертирующего сумматора 5, коэффициент передачи которого К5 -1:

иеь.х5 ио - VinCOt. (3) Напряжение с выхода инвертирующего сумматора 5 подается на вход пикового детектора 2 положительных знчче- ний, на выходе которого устанавливается напряжение

ибыхг 2ио- «

На входы сумматора 4 подаются напряжения с выходов инвертора 12 и детектора 2. Учитывая коэффициент передачи сумматора 4, равный К -1, получают на его выходе напряжение

и.

(5)

JSblx 4 UCM Uo равное мпч; мальному значению Uftx

На нэинвертнрующиЯ вход дифференциального усилителя 11 подается входной сигнал, а на инвертирующий - сигнал с выхода сумматора 4. Коэффициент передачи усилителя И К( 1. После фиксации максимальных значений сигналов пиковыми детекторами 1 и 2 на выходе усилителя 11 устанавливается напряжение

ивых„ L o sin«t + U0. (6) Пиковый детектор 3 положительных значений фиксирует максимальное значение положительного напряжения с выхода усилителя 11. На выходе детектора 3 имеется напряжение

U

8ЫХЭ

2U0,(7)

равное двойной амплитуде (размаху)

входи сумматора 6 подаются

напряжения с выходов детектора 3 it сумматора 4, С учетом коэффициента передачи сумматора 6, равного К,1, получают на его выходе напряжение + U.... (8)

U8blX6 U0

равное

СМ максимальному

значению i.

exНапряжения с выходов сумматоров 4 и 6 подаются на входь1 сумматора 7 имеющего коэффициент передачи К 0 Напряжение на выходе сумматора 7 устанавливается равным

UCM.(9)

Напряжение с выхода детектора 3 подается нл вход делителя R напряжения, коэффициент передачи которого Кд 0,5, На выходе дели телi 8 формируется напряжение

ибыхе иа. - О)

равное амплитуде UB .

Пусть теперь UCM 0, |гс/и| |ио.|.

Входное напряжение и этом случае имеет вид

U0sin jOt

- U

см(11)

Выходные напряжения детектора 1 и инвертора 12 равны нулю, Нл выходе сумматора 5 устанавливается напряжение

uflbiX5 Пиковый етектор напряжение

+ U,

+ см- 02) 2 Фиксирует

35

ивй1кг 1 о

Jcw

Тогда на выходе сумматора 4 чают напряжение

(13)

полуЖдущий мультивибратор 20 запускает ся передним фронтом импульса с выхода формирователя 16. Выход ждущего мультивибратора 20 соединен с входом формирователя 17 импульсов, вырабатывающего по переднему фронту запускающего импульса короткий импульс запуска аналого-цифрового преобразователя (не показан).

Формирователь 15 импульсов сброса запускается задним фронтом импульса формирователя 16 и вырабатывает импульс сброса пиковых детекторов .

ивых о- L ° исм

равное минимапьчому значению U6x

На выходе уошителя 11 устанавливается напряжение

и«ых,Г Uo + U0sinCJt.(15)

Пиковый детектор 3 фиксирует на- 45 пряжение

uwt,2Uo.06)

равное размаху UBjl.

На выходе сумматора 6 устанавливается напряжение50

ио - см.07)

равное максимальному значению ивд .

Выходное напряжение сумматора 7 имеет вид

ивык7 исм-(18) 55

На выходе делителя8 устанавливается напряжение

Uftu. . Ue,(19)

(14) дд Форму л а изобретения

в о равное амплитудному

значению U

JM

Амплитудный преобразователь, содержащий три пиковых детектора, причем выход первого пикового детектора через инвертор соединен с первыми входами первого и второго инвертирующих сумматоров, выход первого из них соединен с первым выходом преобразователя и первыми входами первого и второго сумматоров, выход первого сумматора соединен с пятим выходом преобразователя и вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым выходом преобразователя, второй вход первого сумматора соединен с третьим входом преобразователя, выходом третьего пикового детектора и входом первого дели- теля напряжения, выход которого сое-

10

15

20

25

е

30

35

В случае / UCM / с /UJ и UCM 0 устройство функционирует аналогично описанным случаям,

В моменты превышения входного напряжения пикового детектора 3 над выходным напряжением делителя 9 и наоборот на выходе компаратора 10 формируются перепады напряжения. Сигнал с выхода компаратора 10 подается на вход формирователя 14 импульсов и первый вход элемента И 13. Формирователь 14 запускается задним фронтом импульса компрратора 10 и формирует короткий импульс, поступающий на вход триггера 18, выходной сигнал которого подается на второй вход элемента И 13. Сигнал с выхода последнего через контакты переключателя 19 подается на вход формирователя 16 импульсов. На выходе формирователя 16 по заднему фронту входного сигнала формируется короткий импульс, поступающий на входы формирователя 15 импульсов и ждущего мультивибратора 20.

Ждущий мультивибратор 20 запускается передним фронтом импульса с выхода формирователя 16. Выход ждущего мультивибратора 20 соединен с входом формирователя 17 импульсов, вырабатывающего по переднему фронту запускающего импульса короткий импульс запуска аналого-цифрового преобразователя (не показан).

Формирователь 15 импульсов сброса запускается задним фронтом импульса формирователя 16 и вырабатывает импульс сброса пиковых детекторов .

Амплитудный преобразователь, содержащий три пиковых детектора, причем выход первого пикового детектора через инвертор соединен с первыми входами первого и второго инвертирующих сумматоров, выход первого из них соединен с первым выходом преобразователя и первыми входами первого и второго сумматоров, выход первого сумматора соединен с пятим выходом преобразователя и вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым выходом преобразователя, второй вход первого сумматора соединен с третьим входом преобразователя, выходом третьего пикового детектора и входом первого дели- теля напряжения, выход которого сое-

динен с четвертым выходом ггоеобразо- вателя, второй вход второго инвертирующего сумматора соединен с входом преобразователя и первым входом диф- ференциального усилителя, выход которого соединен с входом третьего пикового детектора и первым входом компаратора, выход второго пиковсго детектора соединен с вторым входом первого инвертирующего сумматора, выход первого формирователя импульсов соединен с управляющими входами трех пиковых детекторов, вход п рво- го формирователя импульсов соединен с выходом второго Формирователя ьм- пульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с шестым выходом преобразователя, переключатель вывод первого неподвижного контакта которого соединен с шиной логической единицы, элемент И, отличающий с я тем, что, с целью повышения стабильности работы, в него введены второй делитель напряжения, вхо

которого соединен с выходом третьего пикового детектора, а выход второго делителя напряжения соединен с вторым входом компаратора, триггер, четвертый формирователь импульсов, причем выход компаратора соединен с входом четвертого формирователя импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, вход триггера соединен с выходом четвертого формирователя импульсов , выход элемента И соединен с выводом второго неподвижного контакта переключателя, вывод подвижного контакта которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с входом третьего формирователя импульсов, вход преобразователя соединен с входом первого пикового детектора, выход второго инвертирующего сумматора соединен с входом второго пикового детектора.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться при измерениях максимальных и минимальных значений амплитуды периодического сигнала с постоянной составляющей в диапазоне инфранизких частот. С целью повышения стабильности работы в преобразователь введены делитель 9 напряжения, триггер 13 и формирователь 14 импульсов. Входной сигнал поступает на входы пикового детектора 1, инвертирующего сумматора 5 и дифференциального усилителя 11, Инвертирующий сумматор 4 обрабатывает сигналы с инвертора 12 и пикового детектора 2, в результате его выходной сигнал содержит информацию о постоянных составляющих измеряемого сигнала, которая учитывается в сумматорах 6 и 7 при выделении амплитуды. Максимальный сигнал с выхода усилителя 11 фиксирует пиковый детектор 3, сигнал с которого через делители 8 и 9 поступает на выход устройства, а также на компаратор 10, который вырабатывает управляющие сигналы с помощью формирователей 14-17 импульсов, управляя работой детекторов 1-3, триггера 18 и ждущего мультивибратора 20. Элемент И 13 и переключатель 19 задают начальный режим работы устройства, а также обеспечивают появление управляющих сигналов в моменты превышения входного напряжения детектора 3 над выходным напряжением делителя 9. 1 ил. о (S (Л о 1чЭ 00 21