Устройство для измерения перепадов амплитуды переменного напряжения Советский патент 1978 года по МПК G01R19/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке амплитудных анализаторов. Известно устройство для измерения пикового значения амплитуды переменного напряженин, содержащее пиковый детектор, соединенный с первым ключом, второй ключ, дифференциальный усилитель, охваченный обратной связью, и резисторы 1. Недостатками такого устройства являются низкая точность измерения, обусловленная влиянием нелинейности вольтамперпой характеристики диода пикового детектора, и невозможность ирименения этого устройства для измерения перепадов амплитуды переменного напряжения между соседними экстремальными значениями. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения перепадов амплитуды переменного напряжения, содержащее параллельно включенные и связанные между собой первый и второй пиковые детекторы, выходы которых через соответствующие повторители напряжения подсоединены к резистивному делителю напряжения из двух последовательно включенных резисторов, охваченный обратной связью дифференциальный усилитель, нуль-орган, первый и второй ключи, управляющие входы которых соединены с выходом пуль-оргапа, выходы ключей связаны с соответствующими пнковымн детекторами, а объединенный вход ключей соединен с выходом усилителя и с одпим из входов нульоргана, другой вход которого подключен к входам никовых детекторов непосредственно и через резнстор - к выходу усилителя, вход которого через резистор соединен с входной клеммой устройства 2. Недостатком этого устройства является относительно низкая точность измерения неренадов амплнтуды переменного напряжения, обусловленная существенным влиянпем па )сзультат нзмерепия составляющс погрсинюсти, вызванпой дрейфом нуля дпфференцпалт,1ЮГО усплптеля. Цель изобретения-повышение точности измерения перепадов амплптуды неремепного напряжения. Для достнжения этой целн в устройство для измерения перепадов амплптуды переменного напряженпя, содержащее параллельно включенные и связанные между собой первый п второй ппковые детекторы, выходы которых через соответствующие повторителн нанряження подсоедппены к резпстивному делителю напряжеппя из двух последовательно включенных резисторов, охваченный обратной связью дифференциальный усгктнтель, нульорган, первый 1 второй ключп, управляющие входы которых соеднпены с выходом нульоргана, выходы Ключей связаны с соответствующими пиковыми детекторами, а объединеиный вход ключей соединен с выходом усилителя и одним из входов нуль-оргаиа, другой вход которого подключен к входам пиковых детекторов непосредственно и через резистор - к выходу усилителя, вход которого через резистор соединен с входной клеммой устройства, введены аналого-цифровой преобразователь, первый и второй переключатели, дополнительный дифференциальный усилитель с резистором в цеии обратной связи, делитель импульсов и конденсатор, причем первый переключатель подсоединен между средней точкой соединения двух резисторов, составляюнщих резистивный делитель напряжения, и одним из входов дифференциального усилителя, другой вход которого через резистор связан с конденсатором и входом второго переключателя, выходом соединенного с выходом дополнительного дифференциального усилителя, вход которого подключен через резистор к выходу дифференциального усилителя и непосредственно - к одному из входов аналого-цифрового преобразователя, другой вход которого соединен с выходом нульоргана и через делитель импульсов с управляющими входами переключателей. На чертеже изображена электрическая схема устройства. Устройство состоит из усилителя 1, подключенного через резистор 2 ко входам двух пиковых детекторов 3 и 4, на выходах которых включены два повторителя 5 и 6, и двух ключей 7 и 8, которые управляются нуль-органом 9. Выходы повторителей о и 6 через резисторы 10 и 11 подключены ко второму входу первого управляемого переключателя 12, на выходе которого включен дифференциальный усилитель 13, охваченный обратной связью с помощью резистора 14. Выход дифференциального усилителя 13 подключен через резистор 15 ко входу аналого-цифрового преобразователя 16 и к первому входу дополнительного дифференциального усилителя 17, охваченного обратной связью с помощью резистора 18. Второй вход усилителя 17 подключен на землю, а выход подключен через второй управляемый переключатель 19 к первым клеммам резистора 20 и конденсатора 21, причем вторая клемма резистора 20 подключена ко второму входу дифференциального усилителя 13, а вторая клемма конденсатора 21 иодключена на землю. Первый вход дифференциального усилителя 13 подключен через второй вход первого управляемого переключателя 12 к резисторам 10 и 11 повторителей 5 и 6, а первый вход первого управляемого переключателя 12 соединен с землей. Управляемые входы управляемых переключателей 12 и 19 подключены к выходу делителя 22 импульсов, вход которого подключен к выходу нуль-органа 9 и к управляемым входам ключей 7 и 8 и аналого-цифрового преобразователя 16. Входная клемма устройства соединена через резистор 23 с входом усилителя 1. Устройство работает следующим образом. Входное напряжение U через резистор 23, усилитель 1 и резистор 2 поступает на входы пиковых детекторов 3 и 4. Если напряжение f/x увеличивается, открывается диод 24 и заряжается конденсатор 25. При этом на выходе повторителя 5 появляется напряжение t/i. Если же напряжение Ux начнет уменьшаться, диод 24 закрывается, а диод 26 открывается. Напряжение на конденсаторе 27 и соответственно напряжение f/2 па выходе повторителя 6 будут уменьшаться. С выходов повторителей 5 и 6 напряжения C/i и U-, через резисторы 10, 11 и второй вход первого управляемого переключателя 12 поступают на первый вход дифференциального усилителя 13, на выходе которого будет разностный сигнал (перепад) l.U Ui-IJz, который по команде с нуль-органа 9 измеряется аналого-цифровым преобразователем 16 в моменты достижения напряжением минимума. В момент времени, когда входное напряжение Их достигает значения максимума или минимума вследствие изменения направления тока через резистор 2, срабатывает нуль-орган 9. Если, например, значение напряжения UK достигнет своего минимума, то на выходе нуль-органа 9 ноявится нмнульс отрицательной полярности. Этот импульс запускает преобразователь 16 и через делитель 22 импульсов управляет работой управляемых переключателей 12 и 19. Выбором коэффициента пересчета делителя 22 импульсов определяется периодичность коррекции аддитивной погрешности, обусловленной дрейфом нуля дифференциального усилителя 13. Коррекция происходит следующим образом. При достижении напряжением Ux очередного минимального значения срабатывает нуль-орган 9, и на выходе делителя 22 импульсов (в соответствии с выбранным коэффициентом пересчета) появляется импульс, который устанавливает управляемые переключатели 12 и 19 на первые входы. В результате этого, второй вход дифференциального усилителя 13 оказывается подключенным на землю и напряжение t/др дрейфа первого ифференциального усилителя 13 запоминается на конденсаторе 21. В дальнейшем, в проессе работы устройства (управляемые переключатели 12 и 19 установлены на вторые ходы) заномненное на конденсаторе 21 наряжение Удр дрейфа нуля подается через езистор 20 на первый вход дифференциалього усилителя 13, где происходит его вычиание из разностного сигнала Аб. Одновременно с этим, при достижении наряжением Ux минимального значения отриательный импульс с выхода нуль-органа 9 ткрывает ключ 8, и конденсатор 25 разряается через выходное сопротивление усили

теля 1 до значения напряжения Uy. После

окончания действия отрицательного импульса ключ 7 закрывается.

При достижении напряжением Ux максимального значения на выходе нуль-органа 9 появится импульс положительной полярности. Этот импульс открывает ключ 8, и конденсатор 27 заряжается до значения напряжения ,,,,.- После окончания действия ноложительMdKL

ного импульса ключ 8 закрывается, и работа устройства повторяется.

Использование новых элементов в устройстве позволяет устранить составляющую погрешности измерения, обусловленную дрейфом нуля дифференциального усулителя, в результате значительно повышается точность измерения, что позволяет существенно расширить область применения устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения перепадов амплитуды переменного нанряжения, содержащее параллельно включенные и связанные между собой первый и второй пиковые детекторы, выходы которых через соответствующие повторители напряжения подсоединены к резистивному делителю напряжения из двух последовательно включенных резисторов, охваченный обратной связью дифференциальный усилитель, нуль-орган, первый и второй ключи, управляющие входы которых соединены с выходом нуль-органа, выходы ключей связаны с соответствующими пиковыми детекторами, а объединенный вход ключей соединен с выходом усилителя и с одним из входов нульоргана, другой вход которого подключен к входам пиковых детекторов неносредственно и через резистор - к выходу усилителя, вход которого через резистор соединен с входной клеммой устройства, отличающееся тем, что, с целью новышения точности измерения, в него введены аналого-цифровой нреобразователь, первый и второй переключатели, дополнительный дифференциальный усилитель с резистором в цепи обратной связи, делитель импульсов, и конденсатор, причем первый переключатель подсоединен между средней точкой соединения двух резисторов, составляющих резистивный делитель напряжения, и одним из входов дифференциального усилителя, другой вход которого через резистор связан с конденсатором и входом переключателя, выходом соединенного с выходом дополнительного дифференциального усилителя, вход которого подключен через резистор к выходу дифференциального усилителя и непосредственно к одному из входов аналого-цифрового

преобразователя, другой вход которого соединен с выходом нуль-органа н через делитель импульсов - с управляющими входами переключателей.

Источники информацни,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 9 3532980, кл 324-103 1970.

2.АвторскоесвидетельствоСССР 427288, кл. G 01R 19/04, 1974. % гз