Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, где требуется точное преобразование переменного напряжения в постоянное пропорциональное сред- невыпрямленным значениям сигналов, имеющим большие динамический и частотный диапазоны.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - to же, вариант.

Преобразователь (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 резисторы, одни выводы которых соединены с общим выводом 3, а другие - с конденсаторами 4 и 5, соответственно и с выходными выводами 6 и 7 с напряжениями 1)вых1 и 11вых2. Свободные выводы конденсаторов 4 и 5 объединены в общую точку. Точка соединения резистора 1 с конденсатором 4 подключена к катоду диода 8, а точка соединения резистора 2 с конденсатором 5 - к аноду диода 9. Анод диода 8 и катод диода 9 через конденсатор 10 соединены с выходом операционного усилителя 11 и через последовательно соединенные резисторы 12-14 и(разделительный) конденсатор 15 с входным выводом 16. Точка соединения резисторов 14 и 13 под- ключена к инвертирующему входу усилителя 11, неинвертирующий вход которого соединен с общим выводом. Точка соединения резисторов 13 и 12 подключена к общей точке соединения конденсаторов 4 и 5. Ре- зисторы 1, 2, 12, 13 и 14 имеют соответственно величину сопротивлений Ri, Rat Ria,

Ri3, Ri4.

В преобразователь может быть дополнительно введен (фиг. 2) конденсатор 17, включенный между общей точкой соединения конденсаторов 4 и 5 и общей точкой соединения резисторов 12 и 13, а также масштабный резистор 18, включенный между собой точкой соединения конденсаторов 4 и 5 и общим выводом.

Преобразователь работает следующим образом.

Операционный усилитель 11 охвачен цепью отрицательной обратной связи через резистор 13, конденсатор 4 и диод 8 (в течение отрицательного полупериода входного сигнала UBX) или через конденсатор 5 и диод 9 ( в течение положительного полупериода входного сигнала) и через конденсатор 10. При необходимости фиксировать режим операционного усилителя 11 по постоянному напряжению преобразователь содержит резистор 12, который имеет большое сопротивление, так как по переменному току этот

резистор включен параллельно выпрямляющими диодами 8 и 9 (их обратными сопротивлениями). За счет обратной связи на инвертирующем входе операционного усилителя 11 поддерживается практически нулевое напряжение. Следовательно, на втором выводе резистора 13 возникает инвертированное входное напряжение, величина которого пропорциональна отношению сопротивлений резисторов 13 и 14. Это же переменное напряжение действует и на резисторах 1 и 2, так как конденсаторы 4 и 5 пропускают переменную составляющую напряжения. Сумма переменных токов через резисторы 1, 2 и 13 выпрямляется по полупериодам диодами 8 и 9. Цепь постоянной составляющей выпрямленного тока замыкается только через резисторы 1 и 2. создавая на них соответствующие выходные постоянные напряжения. Коэффициент передачи преобразователя (отношение выходного постоянного напряжения к сред- невыпрямленному значению входного переменного напряжения) без учета погрешностей от конечного значения коэффициента усиления операционного усилителя, сопротивления резистора 12 и других неи- деальностей для первого выхода имеет значение

1 . Rw . Ri

R14

Ki

2 Ri4 Ri3llRillR2 и для другого выхода

if 1 МЙ2

2. 2 Rn Ri3llRillR2 Учитывая, что реально целесообразно выбрать Ri R2 Rui Ri3 R, то коэффициент передачи предложенного преобразователя определяется только отношением Ri3/Ri4.

Входное сопротивление предложенного преобразователя определяется сопротивлением резистора 14 RH. Для получения коэффициента передачи значительно больше единицы целесообразно не увеличивать сопротивление Ria, так как при этом увеличивается высокочастотная погрешность от паразитных емкостей, а включить по переменному току параллельно резисторам 1 и 2 дополнительный масштабный резистор 18, как это показано на фиг. 2.

Формула изобретения 1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входной, два выходных и общий выводы для подключения соответственно источника входного напряжения переменного тока и нагрузок, первый и второй резисторы, первые выводы которых объединены в общую

точку, а их вторые выводы соединены с первыми выводами первого и второго конденсаторов соответственно, вторые выводы которых объединены в общую точку, а также операционный усилитель, выход которого через третий конденсатор соединен с анодом первого и катодом второго диодов, а неинвертирующий вход - с общим выводом, причем катод первого диода подключен к общей точке соединения первого конденса- тора с первым резистором и к первому выходному выводу, а анод второго диода подключен к второму выходному выводу и общей точке соединения второго конденсатора с вторим резистором, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно введены третий, четвертый и пятый резисторы, а также четвертый конденсатор, причем третий, четвертый и пятый резисто- ры соединены последовательно, образуя

цепочку, включенную между выходом операционного усилителя и одним из выводов четвертого конденсатора, другим выводом соединенным с входным выводом, общая точка соединения третьего и четвертого резисторов подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, обещая точка соединения четвертого и пятого резисторов подключена к общей точке соединения первого и второго конденсаторов, а общая точка соединения первого и второго резисторов подключена к общему выводу,

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что дополнительно введены пятый конденсатор и масштабный резистор, причем общая точка соединения первого и второго конденсаторов подключена к общей точке соединения четвертого и пятого резисторов через пятый конденсатор, а через масштабный резистор - к общему выводу.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, где требуется высокоточное линейное преобразование переменного напряжения в постоянное по средневыпрямлениым значениям. Цель изобретения - расширение /5 функциональных возможностей. Выпрямление сигнала происходит за счет переключения конденсаторов 4 и 5 в цепи обратной связи операционного усилителя 11 по полупериодам входного сигнала с помощью диодов 8 и 9. Коэффициент передачи устройства в первом приближении определяется соотношением сопротивлений резисторов 13 и 14. Для получения коэффициента передачи существенно больше единицы при высокой точности преобразования введены конденсатор 17 и масштабный резистор 18. Устройство обеспечивает совмещение функций масштабного преобразования с большим входным сопротивлением и преобразования переменного напряжения в постоянное. 1 э.п.ф-лы. 2 ил. 9 Ј ( I ы 00

Фиг.1