Широкополосный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК G01R19/22 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для реалнзации точного преобразования высокочастотных напряжений вплоть до десятков гнгагерц в аналоговых н аналого-цифровых 5 преобразователях переменного напряження.

Известно устройство для преобразования переменного нанряжения в постоянное с применением широкополосного преобразователя, содержащее детекторы на входе и в ю цени обратной связи, усилитель постоянного тока, управляемы геператор и выходной детектор {.

Недостатком известного устройства является невысокая точность, обусловленная 15 неидентнчностью входного детектора и детектора в цепи обратной связи, а также частотной погрешностью в области сотен и более мегагерц, свойственной амплитудным преобразователям.20

Наиболее близким из известных к изобретению является комбинированный широкополосный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержаш,ий стробоскопическийпреобразовательный 25

блок, подключенный через конденсатор, к входу устройства, и детектор 2.

В основе работы этого прибора лежит метод стробоскопического преобразователя амплитудио-фазовых соотношений входных 30

2

высокочастотных сигналов на промежуточную (ннзкую) фиксированную частоту онорного сигнала с носледуюш,и.м измерением амплитуды и фазы на низкой частоте.

Однако существенным недостатком известиого устройства является бо.чьщая ногрешность измерения амплитуд, доходящая до 10%. Основную долю этой погрешности составляет мультипликативная иогрешность стробоскоинческого преобразовательного блока.

Целью изобретения является повышение точности иреобразования переменного нанряжения в постоянное.

Поставленная цель достигается тем, что в широкополосный преобразователь переменного нанряження в ностоянное, содержащий строЬосконический блок, подключенный через конденсатор к входу устройства, и детектор, введены блок вычитання, усилитель постоянного тока, блок обратной связи, дроссель, фильтр нижних частот и донолннтельный конденсатор, причем один из входов блока вычитания соединен с выходом стробоскоиического иреобразовательного блока через иоследовательно включенные детектор н дополннтельный конденсатор, а другой вход через фнльтр нижиих частот, вход усилителя постоянного тока нодключен к выходу блока вычитания.

а выход через последовательно включенные блок обратной связи и дроссель - к входу стробосконического нреобразовательного блока.

Па чертеже представлена функннопаль пая схема нп1 1окополосного нреобразовате,1я переменного нанряжегшя в ностоянное.

Шнрокогюлоснви нреобразовате.ль соде);кнт етробосконическнн нреобразователь: пьн блок 1, блок 2 вычнтания, конденсатор 3, детектор 4, фнлвтр 5 ннжннх частот, уснлнтель 6 ностоянпого тока, блок 7 обратной связн {резнстивпый делнтель), дроссель 8 ц конденсатор 9.

Конденсатор 9 и дроссель 8 нредиазначены для того, чтобы нанряжение ноетоянного тока 6ос не пронуетить к входному зажнму преобразователя, а напряжение переменного тока и(t) пе пропустить в цепь блока 7 обратно связн. Конденсатор 3 нредназначен для отделения постоянной составляющей с выхода стробоскопического преобразовательного блока 1.

Предложенный преобразователь работает следующнм образом.

Входное переменное напряжение U(t), проходя через конденсатор 9, смеьанвается с нанряженнем постоянного тока IJoc, синмаемым с выхода блока 7 обратной связн, н поступает на вход стробоскопического преобразовательного блока 1. В последпем происходит тра 1сформащ-1я высокочастотного напряжепня в область нпзкнх частот. Одновременно происходит преобразованне ноетоянного напряжения UQC- Таким образом, иа выходе стробоско1П1ческого преобразовательпого блока 1 имеет место иапряжеиие, содержащее иостоянную составляющую, иронорциоиальную (Уцс, и переменную еоставляющую, проиорциональную lJ(t).

Постояииая составляющая ироходнт без потерь через фильтр 5 нижних частот иа блок вычнтаиия 2. Переменная составляюпи1я в детекторе 4 (преобразовате.ле амплит)Д11Ых, ередиих или эффективных значеннй) преобразуется в постоя)1иое наиряжение и в блоке 2 вычитаетея из ностоянной составляющей, снимаемой с выхода фильтра 5. Разностное нанряжеиие усиливается усилителем 6 постояиного тока н как наиряжепие отрицательной обратной связи через блок 7 обратиой связи и дроееель 8 иостуиает на вход етробоскоиического преобразовательного блока 1.

Покажем, что в даииом преобразователе значительио сннжается погрешность от нестабильиости коэффициента иередачи етробоскоиического иреобразовательного блока 1.

Обозначим коэффициенты нередачн блоков в соответствии с их цифровыми позициями и будем считать, что коэффициент иередачи /d стробоскопического иреобразовательного блока 1 для постоянного и переменного наиряжений одииаков. Тогда

СЛТ)-к,-к,- и,, к, , - и,,,, (1)

где U(i) -амплитудное, cptvUiee и.ш эффектнвное зпачеине входного напряжения L(/) в cooTBCTCTiSHH е тнном детектора 4. Кроме того,

(2)

-ос А 7 выХ

Подставнв (2) в (1) и реигив (1 тельно УВЫ.Т получнм, что

КгКгК,

U,,U(t)(3)

1 ,,

Так как коэффициент усиления усилителя 6 постоянного тока может быть достаточно больщим, т. е. Лб- со выражение (3) может быть занисаио как

U..U(f)..(4)

Из выражения (4) следует, что в даииом иреобразователе переменного напряжения в постоянное в результат преобразования ие выходит коэффициент иреобразоваиия етробоскоиического преобразовательного блока 1, вследствие чего значительно новыщаетея точность устройства. Блок 7 обратной связи, фильтр 5 иижних чаетот и детектор 4, работающий при больших уровнях сигиала, могут быть легко выиолнены точными.

Ф о р .м у л а и 3 о б р е т е и и я

Широкоиолосный иреобразователь неремеииого напряжения в постоянное, содержащий стробоскопический преобразовательный блок, подключенный через конденсатор к входу устройства, и детектор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точиости иреобразоваиия, в него введеиы блок вычитаиия, уеил1ггель иоетояииого тока, блок обратиой связи, дроссель, фильтр нижних частот и дополиительпый коиденеатор, прпчем один из входов блока вычитаиия соедпиеи с выходом стробоскоиичеекого преобразовательиого блока через последовательно включеипые детектор и доиолинтельный кондеисатор, а другой вход через фильтр ипжиих частот, вход усилителя постоянного тока иодк.тючен к выходу блока вычнтания, а выход через последовательио включенные блок обратиой связи и дроссель - к входу етробоскоиического иреобразовательиого блока.

Иеточники ииформации,

принятые во внимание нри экеиертизе

1.Авторское свидетельство СССР jYo 157731, кл. Н 02М 7/02, 1962.

2.Сиравочник ио радиоизмерительным ириборам, Под ред. В. С. Насонова. М., «Советекое радио, 1976, т. 1, с. 193-194,