Линейный преобразователь амплитуды переменного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G01R19/22 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике я может быть использовано для .тпнейного преобразованпя амплит}ды переменного напряжения в постоянное напряжение.

Известен линейный преобразователь, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, расширитель и интегратор, а также второй интегратор, включенный между расширителем п одним входом элемента сравнения {.

Такой преобразователь имеет недостаточную точность лреобразованпя из-за повышенной амплитуды пульсацпп выходного напряжения при работе в широком диапазоне частот повторения входных сигналов.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение - линейный преобразователь амплитуды переменного напряжения, содержащий компаратор и последовательно соединенные ждущий вибратор, ключевой элемент и накопительный элемент, соединенный с первым входом компаратора 2J.

Недостаточная точность преобразованпя при использовании этого преобразователя в широком диапазоне частот повторения входных сигналов обусловлена тем, что в паузах между максимумами входного сигнала накопительный элемент отключается от входа ключом по команде ждущего мультивибратора, постоянная времени которого выбрана равной упомянутой паузе. Это способствует сохрапенпю максимального выходного напряжения накопительного элемента. Если же использовать устройство в диапазоне частот, например, при более высокой частоте повторения входного сигнала паузы между максимумами будут короче, а при прежней постоянной времени

мультивибратора совершенно нарушится синхронизация во времени между моментом максимума сигнала и моментом отключения накопительного элемента от источника входных сигналов.

Цель изобретения - повышение точностп преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в линейный преобразователь амплитуды переменного нанряженпя, содержащий компаратор и последовательно соединенные ждущий мультивибратор, ключевой элемент п накопительный элемент, соединенный с первым входом компаратора, введен частотный детектор, включенный между вторым

входом компаратора п спгнальным входом ключевого элемента, а выход компаратора соединен с входом жд}щего мультивибратора.

Введение частотного детектора, выходное

напряжение которого пропорционально частоте повторения входного сигнала, позволяет обеспечить условия, при которых для выбранной постоянной времени ждущего мультивибратора выходное напряжение накопительного элемента достигает одного и того же уровня, а нменно уровня, равного максимуму входного сигнала в широком дианазоне частот повторения входного сигнала.

Примем, например, что накопнтельный элемент выполнен в виде интегратора, выходное напряжение которого описывается напряжением /вых t/Bxt/7 где t - время интегрирования (постоянная времени ждуш,его мультивибратора); Т - постоянная интегрирующая цепи, из которой видно, что при постоянстве т и Т выходное напряжение прямо пронорцнонально входному напряжению t/вх, подаваемому на накопительный элемент.

На фиг. 1 показана блок-схема преобразователя; на фнг. 2 - даны эпюры выходного напряжения.

Преобразователь содержит последовательно соединенные частотный детектор 1, ключевой элемент 2 и накопительный элемент 3, соединенный с одним входом компаратора 4, второй вход которого соединен с входом частотного детектора 1, а выход через ждущий мультивибратор 5 - с управляющим входом ключевого элемента 2.

Частотный детектор 1 формирует постоянное напряжение, нропорциональное частоте входного переменного сигнала. Ключевой элемент 2 пропускает нанряжение частотного детектора 1 на накопительный элемент 3 при наличии разрещення на управляющем входе или не нропускает при его отсутствии.

Наконнтельный элемент 3 формирует выходное постоянное напряжение, равное амплитуде входного переменного напряжения, и может быть выполнен в виде пнтегрир}ющего элемента, например, на базе уснлптеля с емкостной обратной связью.

Компаратор 4 вырабатывает сигнал yiiравлення лсдущим мультивибратором 5 по результатам сравнения амплитуды входного напряжения с напряжением накопительного элемента 3.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче на вход устройства переменного нанрял ения, частота повторения которого равна, иаиример, средней частоте FO рабочего диапазона, на в.ходе комиаратора 4 ноявится сигнал, иод действием которого мультивибратор 5 вырабатывает сигнал разрешения. Элемент 2 открывается, и напряжение, пропорциональное частоте входного переменного сигнала с выхода частотного детектора 1, беснрепятственно

проходит на иаконнтельиый элемент 3, в результате чего его выходное напряжение увеличивается, а носле достижен1 я уровня амнлитуды входиого сигнала на выходе

комнаратора 4 затем на входе мультивибратора 5 исчезает снгиал управления, элемент 2 отключает након ггельиый элемент 3 от частотного детектора 1. В последующем нрн уменьщении выходного напряжения элемента 3 нронсходит иериодический подзаряд накопительного элемента 3 но команде компаратора 4 аналогично описаниому выще (при подаче входного неременного напряжения), причем время подзаряда равно постоянной времени ждущего мультивибратора 5, в результате чего выходиое иостоянное нанряжение устройства поддерживается равным а.мплитуде выходного напряження.

Измененне частоты выходного нанряжеиия в ту или другую стороиу от средней ирнводит к изменению величины выходного наиряжения частотного детектора 1, а поскольку время нодзаряда остается попрежнему равным ностоянной времени мультивибратора 5, интегрирующий элемент 3 под действием, например, большого выходного напряжения детектора (для большей частоты повторения) быстрее достигает уровня амплитуды входного перемеипого напряжения или, наоборот, под действием меньшего выходного нанряження детектора (для меньшей частоты FI повторения медленнее достигает уровня амилитуды, что обеспечивает в обоих случаях такой же уровень выходного нанряжения, что и иа средней частн рабочего диапазона.

Справедливость этого процесса подтверждается теоретически в соответствии с указанным выше оиисанне.м напряжения интегратора 6вых 6вхТ/7 н иллюстрируется на фиг. 2 эпюрами выходного нанряжения устройства. Рост выходного нанряження (кривая FO) продолжается и носле того,

ь;ак срабатывает компаратор 4 и на его входе исчезает сигнал управл.ння мультивибратором 5.

Только в момент /2, т. е. через время т (постоянная времени мультивибратора), нрекращается рост выходного наирял ення, так как на входе мультивибратора 5 исчезает сигнал, н элемент 2 отключает элемент 3 от детектора 1. Аналогично для частоты выходное напряжение (кривая FI) нарастает медленнее, н сигнал управления на выходе компаратора 4 исчезиет позже (момент tl), также нозже отключается элемент 2 (момент tz). Аналогично для частоты выходное напряжение (кривая F) нарастает быстрее, и сигнал управления на выходе комнаратора 4 исчезает раньще (момент ), также

раньше (момент t) отключается элемент 2. Видно, что во всех трех показанных на фиг. 2 случаях выходное напряжение устройства достигает одного и того же уровня независимо от частоты выходного сигнала.

Наибольший эффект достигается в результате согласованной настройки элементов устройства, а именно постоянной времени мультивибратора 5 (времени интегрирования т) и постоянной времени Т интегрирующего элемента 3.

Кроме того, устройство практически не воспринимает случайные импульсные помехи, так как имеется двойная защита, выходное напряжение частотного детектора практически не искажается присутствием случайной импульсной помехи, а если это и случится, то интегрирующий элемент 3, как инерционное звено, не изменит заметно свое выходное напряжение.

Формула изобретения

Линейный преобразователь амплитуд, переменного напряжения, содержащий компаратор и последовательно соединенные ждущий мультивибратор, ключевой элемент и накопительный элемент, соединенный с первым входом компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен частотный детектор, включенный между вторым входом компаратора и сигнальным входом ключевого элемента, а выход компаратора соединен с входом ждущего мультивибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 526050, кл. Н 02R 7/00, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР № 431460, кл. Н 02R 7/00, 1974.

Уробенб Выходного напряжения уст Уродень амплитуда/ Входного напряженияffoucmSa