Преобразователь амплитуды переменного напряжения в постоянное Советский патент 1979 года по МПК G01R19/22 

1

Изобретейиё касается области контрольно-измерительной техники, в частности преобразования амплитуды переменного напряжения в пропорциональное постоянное напряжение по принципу автокомпенсации.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, и расширитель 1.

Однако недостатком устройства является медленное установление стационарного режима, т. е. режима динамического равновесия, и трудность обеспечения синхронной работы первого и второго интеграторов.

Известен также преобразователь амплитуды переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, расширитель, интегратор и цепь отрицательной обратной связи, соединяющую выход интегратора с одним из входов элемента сравнения 2.

Однако недостатком этого преобразователя также является медленное установление стационарного режима. Это обусловлено следующим. Для обеспечения минимальных пульсаций выходного постоянного напряжения постоянную времени расширителя выбирают минимальной, но достаточной для устойчивой работы интегратора, что составляет несколько больше половины

периода входного синусоидального сигнала, а постоянную времени интегратора выбирают значительно больше постоянной времени расширителя (тр). В этом случае пилообразное выходное напряжение преобразователя имеет не монотонный характер, а ступенчатый с периодическими подъемами и спадами, что удлиняет процесс выхода преобразователя на стационарный режим. Попытка ускорить установление стационарного режима путем уменьшения постоянной интегрирования приводит к увеличению пульсаций выходного напряжения преобразователя.

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя.

Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий элемент сравнения и расширитель, интегратор и цепь отрицательной обратной связи, соединяющую выход интегратора с одним из входов элемента сравнения введены последовательно соединенные элемент смещения, сумматор и дополнительный расширитель, а также логический элемент ИЛИ и инвертор. Вход расширителя связан с входами элемента смешения и инвертора, выходом связанного с одним из входов сумматора. Выход логического элемента ИЛИ подключен к входу интегратора, первый вход - к выходу расширителя, второй вход - к выходу дополнительного расширителя.

Введение дополнительного расширителя вызвало изменение режима работы интегратора. До момента выхода преобразователя на стационарный режим он формирует монотонно возрастающее пилообразное напряжение. Это обеспечивается тем, что второй расширитель формирует выходные напряжения в моменты, когда выходное напряжение первого расширителя отсутствует, из-за чего на входе интегратора постоянно поддерживается управляющее напряжение, а значит его выходное пилообразное напряжение быстрее достигнет уровня, равного амплитуде выходного переменного сигнала.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 приведены диаграммы, поясняющие работу устройства.

Преобразователь амплитуды переменного напряжения в постоянное содержит элемент сравнения 1 на базе дифференциального усилителя, один вход которого соединен с входной клеммой, а второй вход с выходом интегратора 2. С выходом элемента 1 соединены входы основного расширителя 3 и через элемент смещения 4 и сумматор 5 вход дополнительного расширителя 6, а выход последнего и выход расширителя 3 через элемент ИЛИ 7 подключены к входу интегратора 2. Выход элемента 1 через инвертор 8 соединен с вторым входом сумматора 5.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход устройства синусоидального напряжения на выходе элемента

1появится напряжение, усиленное по амплитуде (фиг. 2), поскольку выходное напряжение преобразователя в первый момент равно нулю. Когда необходимо получить на выходе преобразователя напряжение положительной полярности, расщиритель 3 воспринимает положительную полуволну и своим выходным сигналом через элемент 7 воздействует на интегратор

2так, что на его выходе возникает нарастающее пилообразное напряжение положительной полярности.

Это воздействие периодически прекращается после исчезновения положительной полуволны с задержкой на постоянную времени расширителя 3. Прекращение воздействия выходного сигнала расширителя 3 могло изменить состояние интегратора 2 и вызвать спад пилы напряжения. Однако это не происходит, так как имеется дополнительный расширитель 6. Длительность положительных полуволн на выходе элемента 1 постепенно уменьшается, а отрицательных-увеличивается (фиг. 2). На выходе инвертора 8 изменение длительностей будет обратным. В связи с увеличением длительности отрицательной полуволны

элемент 4 формирует постепенно увеличивающееся постоянное отрицательное напряжение, т. е. действует как накопитель отрицательного напрял ения за каждый период сигнала элемента сравнения 1. Сумматор 5 осуществляет смещение или наложение сигнала инвертора 8 на сигнал элемента смещения 4. Поэтому на выходе сумматора 5 формируется сигнал с постоянно уменьшающейся положительной полуволной, которым управляется дополнительный расширитель 6. В момент выхода преобразователя на стационарный режим, амплитуда положительной полуволны становится ниже порога чувствительности расширителя 6. Последний перестает воздействовать на схему преобразователя в целом. Таким образом, пила напряжения интегратора 2 не имеет периодических спадов и нарастает монотонно до момента, когда станет больше амплитуды положительной полуволны входного напряжения. При этом исчезает сигнал на выходе элемента 1, а на выходе элемента 7 - с задержкой на постоянную времени расширителя 6. В результате этого начинается спад пилы напряжения интегратора 2. Когда напряжение пилы станет меньше амплитуды положительной полуволны входного сигнала на выходе элемента 1 опять появится сигнал и процесс повторится. Расширитель б позволяет в процессе выхода на стационарный режим преобразования положительных полуволн использовать также и отрицательную полуволну и наоборот, что обеспечивает бесперебойную работу интегратора и сокращает время установления стационарного режима преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь амплитуды переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения и расширитель, интегратор и цепь отрицательной обратной связи, соединяющую выход интегратора с одним из входов элемента сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены последовательно соединенные элемент смещения, сумматор и дополнительный расширитель, а также логический элемент ИЛИ и инвертор, причем, вход расширителя связан с входами элемента смещения и инвертора, выходом связанного с одним из входов сумматора, выход логического элемента ИЛИ подключен к входу интегратора, первый вход - к выходу расщирителя, второй вход - к выходу дополнительного расширителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство № 491106, кл. G ОЩ 19/22, 1972. 5 2. Преобразователь амплитуды переменного напряжения в постоянное, Я-6-17, 6 ЦЮ 2204007, разработанный КНИИРИТ, г. Каунас.

ВцоЗнСи CUlHiJJl

Bbia iSHOv сигнал

/6,--.ii7 си. рителя

i

Вьнад ллемента

смещения инвертара -f

ci M -jupijf /u SS

Bb/ifoS Зополнительного расширителеf