Измеритель эффективных значений напряжения Советский патент 1980 года по МПК G01R19/02 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭФФЕКТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ Изобретение относится к электроизмерительной техуике, в частности К измерению значений напряжений произвольной формы и может быть использовано в различных вольтметрах переменного напряжения с линейной шкалой Известен измеритель эффективного напряжения, содержащий последователь но соединенные двухполупериодный выпрямитель, формирователь квадратичной зависимости и фильтр. Двухполупе риодный выпрямитель выполнен по мостовой схеме на диодах, а формирователь квадратичной зависимости имеет резисторные делители напряжения, диоды и резистор. Резисторные делите ли напряжения включены параллельно друг другу и подключены к выходу выпрямителя, а их средние выводы соеди .нены через диоды с фильтром, к которому-через упомянутый резистор подключен выход выпрямителя l. Однако это устройство работает в режиме заданного напряжения и имеет ограниченный динамический диапазон измеряемых сигналов, не более 20 дб. Кроме того, погрешность измерения значительна из-за изменения внутренн го сопротивления диодов при различны уровнях сигнала.НАПРЯЖЕНИЯИзвестен также измеритель эффективного напряжения, содержащий последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель, формирователь квадратичной зависимости и фильтр. Выпрямитель выполнен по мостовой схеме на диодах, а формирователь квадратичной зависимости имеет два многоступенчатых резисторных делителя напряжения и диоды. Первый многоступенчатый резисторный делитель напряжения подк.точен к .выходу выпрямителя и через первый диод ко второму многоступенчатому резисторному делителю напряжения, который с другой стороны через второй диод соединен с последним сре.дним выводом первого многоступенчатого делителя и с фильтром. Остальные средние выводы обоих многоступенчатых делителей соединены между собой через диоды 2). Однако измеритель эффективного напряжения работает в режиме заданного тока и имеет такие «е недостатки, что и первое из известных устройств. Наиболее близким к изобретению является измеритель эффективного напряжения, содержащий последовательно соединенные выпрямитель,- формирователь квадратичной зависимости, вспомогательный резистор и фильтр, выход которого соединен с дополнительным входом формиров:ателя квадратичной зависимости, подключенного вторым входом ко входу выпрямителя. Выпрямитель и формирователь квадратичной зайисимости состоят из каскада, выполненного на двух последовательно соединенных резисторах, первый из которых соединен со входом каскада и усилителя, в цепи обратной связи которого параллельно и встречно друг другу включены две цепочки из последовательно соединенных резистора и диода, вывод соединения которых в одной из цепочек является выходом каскада. Вход усилителя подключен к третьему резистору, который в каскаде выпрямителя соединен с его входом, а в каскаде формирователя квадратичной зависимости - с его дополнительным входом. Второй резистор в каскаде выпрямителя с другой стороны соединен с его выходом, а общий вывод двух последовательно соединенных резисторов подключен ко входу фильтра. Такой же второй резистор в каскаде формирователя квадратичной зависимости, соединен со вторым его входом, а общий вывод двух последовательно соединенных резисторов подключен ко входу усилителя, выход каскада формирователя квадратичной зависимости через, инвертор соединен с вспомогательным резистором ,3J.

Устройство измеряет:эффективные напряжения в широком динамическом диапазоне порядка 40-50 дб.

Однако оно им.еет большую погрешность измерения напряжений сложной формы, так как формирование квадратичнрй зависимости осуществляются аппроксимацией параболы двумя прямыми. Увеличение числа аппроксимирующих каскадов для уменьшения погрешности измерения из-за наличия дрейфа нулевого уровня усилителей этих каскадов не обеспечивает необходимого результата.

Целью изобретения является повышение точности измерения напряжений произвольной формы;

Поставленная цель достигается тем, чтов измеритель эффективных значений напряжения, содержащий последовательно соединенные выпрямительный блок, блок формирования квадратичной зависимости, вспомогательный резист р и фильтр, первые два блока состоят из каскада,, выполненного на двух последовательно соединенных резисторах, первый из которых соединен со входом каскада и усилителя, в цепи обратной связи которого параллельно и встречно друг другу включены две цепочки из последовательно соединенных резистора и диода, вывод соединения которых в одной из цепочек являетс;я выходом каскгща, а вход усилителя подключен к третьему резистору, введены дополнительные каскады и дополнительные вспомогательные резисторы, причем первый дополнительный каскад введен в выпрямительный блок параллельно его упомянутому каскаду, а остальные дополнительные каскады - в блок формирования квадратичной .зависимости и их входы соединены между собой и подключены ко входу его упомянутого каскада, а выходы через дополнительные вспомогательные резисторы подключены к фильтру, во всех каскадах вторые и третьи резисторы соединены с корпусом, а в.дополнительньох каскадах и в упомянутом каскаде блока формирования квадратичной зависимости общий вывод двух последовательно соединенных резисторов подключен к другому входу усилителя.

На чертеже представлена блок-схема измерителя эффективных значений напряжения.

Устройство содержит последовательно соединенные выпрямительный блок 1 и блок 2 формирования квадратичной зависимости, выход которого через вспомогательные резисторы 3-6 подключены к фильтру 7. Выпрямительный блок состоит из двух каскадов 8 и 9, включенных параллельно друг другу и образующих его вход и выход. Блок 2 формирования квадратичной зависимости состоит из четырех каскадов 10-13, входы которых соединены- между -собой и образуют вход формирователя, а выходы подключены к вспомогательным резисторам З-б. Все каскады 8-13 выполнены на усилителе 14,. в цепи обратной связи которого параллельно и встречно друг другу включены две цепочки из последовательно.соединенных резистора 15 и диода 16, вывод соединения которых является выходом каскада 8. Кроме того, все каскады 8-13 имеют два последовательно соединенных резистора 17 и 18 и третий резистор 19. Два последовательно соединенных резистора 17 и 18 включены между входом каскада и корпусом/ а их средний вывод в каскадах 8-13 подключен к неинвертирующему входу усилителя 14. В каскаде 9 средний вывод разисторов 17,и 18 подключен к инвертирующему входу усилителя 14. Третий резистор 19 в каскадах 8-13 включен между инвертирующим входом усилителя 14 и корпусом, а в каскаде 9 - между неинвертирующим входом усилителя 14 и корпусом.

Измеряемое напряжение произвольной подают на вход выпрямительного блока 1, которое детектируется его каскадами 8 и 9. Далее сигнал поступает на блок 2 формирования квадратичной зависимости н с выходов его каскадов 10-13, через вспомогательные резисторы 3-6 на фильтр 7. Блок 2 формирования квадратичной зависимости осуществляет аппроксимацию параболы четырьмя отрезками прямых, по числу каскадов 10-13 с различными наклонами. Поскольку квадратичную зависимость формируют каскады 10-13 с помощью полупроводниковых диодов, имею щих разброс характеристик, то регули ровку величины выходного сигнала каж дого каскада осуществляют путём и&мё нения его коэффициента передачи, т.е изменением коэффициента передачи двух последовательно соединенных резисторов 17 и 18 (делитель напряжения) . При этом величины вспомогатель ных резисторов 3-6 уменьшены в число раз, обратно пропорционгильное коэффи циенту передачи каскада, с соответст вукядим выходом которого они соединены. Это позволяет подзаряжать фильтр 7 сигналом, ослабленным в такое же число раз, т.е..не происходит подзаряда фильтра 7 пока один из выходных сигналов -каскадов 10-13 не превышает напряжения на нем. Величина вспомогательных резисторов 3-6 выбрана согласно выражению R - бсп - 1Г где К(„„ - величина вспомогательных резисторов 3-6; Rpo - расчетная величина вспомогательных резисторов 3-6; - коэффициент передачи каскада 10-13. Разделение цепей заряда фильтра 7 и исключение влияния каскадов 10-13 один на другой позволяет повысить их число в блоке 2 формирования квад ратичной зависимости, т.е. увеличить число аппроксимирукадих отрезков параболы. Последнее обеспечивает повышение точности измерения эффективного напряжения произвольной формы по сравнению с известными аналогичными устройствами. Формула изобретения Измеритель эффективных значений напряжения, содержащий последователь но соединенныеiвыпрямительный блок, блок формирования квадратичной зависимости, вспомогательный резистор и фильтр, первые два блока состоят из каскада, выполненного на двух последовательно соединенных резисторах, первый из которых соединен со входом каскада и усилителя б цепи обратной связи которого параллельно и встречно друг другу включены две цепочки из последовательно соединенных резистора и диода, вывод соединения которых в одной из цепочек являетсй выходом каскада, а вход усилителя подключен к третьему резистору, отличающийся тем, что, с целью повышения.точности измерения напряжег НИИ произвольной формы, в него введены дополнительные каскады и дополнительные вспомогательные резисторы, причем первый дополнительный каскгщ введен в выпрямительный блок параллельно его упомянутому каскаду, а остальные дополнительные каскады - в блок формирования квадратичной зависимости и их входы соединены между собой и подключены ко входу его упомянутого каскада, а выходы через дополнительньле вспомогательные резистоТ ы подключен к фильтру, во всех каскадах вторые и третьи резисторы соединены с корпусом, в дополнительных каскадах и в упомянутом каскаде блока формирования квадратичной зависимости общий вывод двух последовательно соединенных резисторов подключен к другому входу усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Волгин Л.И. Линейные электрические, преобразователи для измерительных приборов и систем. М., Советское радио, 1971, с. 166. 2.Патент ГДР 29990, кл. 21 ё 31, 1961. 3.Оке, Ричмен. Быстродействующий измеритель эффективного напряжения. Электроника, 1969, Т, 42, 20, сентябрь, с. 9-13,

748259