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

(54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

. НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯНЙОЕ: ,

1

Изобретение относится к электроi измерительной технике и может быть ..использовано в радиоаппаратуре для точного измерения напряжения в широком диапазоне частот и в широ- 5 ком динамическом диапазоне контролируемых сигналов.

Известен широкополосный преобразователь переменного напряжения в по- Ю стоянное, содержащий входной детектор, усилитель постоянного тока, генератор, аттенюатор, детектор обратной связи, узел с переменным коэффициентом передачи, включенный 15 в цепь обратной связи, измерительный прибор, установленный на выходе усилителя переменного тока 1} .

Однако у известного преобразователя низкие точность и чувстви- 20 тельность преобразования вследствие . неидентичности детекторных характеристик входного детектора и детектора обратной связи, а также флюктуации и шумов этих детекторов. В указан- 25 ном устройстве .невозможно применить какие-либо высокочастотные детекторные диоды, кроме германиевых, что отрицательно сказывается на частотных и шумовых характеристиках составньпс 30

элементов и еще более ухудшает точность и чувствительность преобразования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является широкополосный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий, в частности, разделительные конденсаторы, переключающий генератор, фильтрукнцие конденсаторы, первая обкладка каждого из которых соединена с одним из выводов соответствующего резистора, а вторая - с шиной нулевого потенциала, синхронный демодулятор, сигнальный вход которого .подключен к выходу усилителя переменного напряжения, управляющий вход - к соответствующему выходу переключающего генератора, а выход через преобразователь постоянного напряжения в синусоидальное напряжение низкой частоты - ко входам выходного детектора и делителя напряжения, высокочастотные детекторные диоды 2.

Для известного устройства характерны нелинейность амплитудной характеристики преобразования, а также большая флюктуа ция и значительный уровень шумов. Эти недостатки возникают вследствие неидентичности ампли тудных характеристик входного детектора и детектора обратной связи, вследсвтие флюктуации и шумов детекioipHbix диодов, и кроме того, от их изменения во времени и при колебания температуры. Указанное ycTpofJcTBO не позволяет применить высокочастотные кремниевые и арсенидгалиёвые диоды, а также диоды с барьерЬм Щотк из-за невозможности использования напряжения сме цения и в связи с этим характеризуется невысокими точностью и чувствительностью. Цель изобретения - повышение точяости и чувствительности преобразования переменного напряжения в поСто янкое. . . Для достижения поставленной цели в широкополосный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий разделительные конденсаторы, переключающий генератор, фильт рующие конденсаторы, первая обкладка каждого из которых соединена с одним из выводов соответствующего резистора, а вторая - с шиной нулевого потенциала, синхронный демодулятор, сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя переменно,го напряжения, управляющий вход - к соответствующему выходу переключающего генератора, а выход через преобразователь постоянного напряжения в синусоидальное напряжение низкой частоты - ко входам выходного детектора и делителя напряжения, высокочастотные детекторные диоды, введены переключающие диоды, развязывающие дроссели, источники смещения и токоотводящий двухполюсник, причем одноименные электроды переключающих диодов соединены друг с другом, с разноименными электродами высокочастотных детекторных диодов и с первьш выводом токоотводящего двухполюсника второй вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, другие электроды переключающих диодов через разделительные конденсаторы соединены соответственно со входной клеммой устройства и с выходом делителя напряжения, другие электроды высокочастотных детекторных диодов и входы усилителя переменного напряжения под .ключены к точкам соединения соответветствующих фильтрующих конденсаторов с резисторами, развязывающие дроссели включены между лротивофазньми выходами переключающего генератора и точками соединения разделительных конденсаторов с переключающими диодами, вь1ходы источников смещения подключены к другим эыводам резисторов. ,На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства. Преобразуемое входное высокочасто ное напряжение подается через разделительный конденсатор 1 и через переключающий диод 2 на двухфазный высокочастотный детектор, состоящий из высокочастотных диодов 3, 4 и из фильтрующих конденсаторов 5, 6. Симметричное двухфазное выходное напряжение от высокочастотного детектора подводится через фильтрующие конденсаторы 5, 6 к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя 7 переменного напряжения с выхода дифференциального усилителя усиленное разностное напряжение поступает на синхронный демодулятор 8, управляемый переключающим генератором 9. Демодулированное постоянное напряжение от демодулятора 8 подается к преобразователю 10 постоянного напряжения в синусоидальное напряжение низкой частоты, с выхода которого синусоидальное напряжение низкой частоты поступает на выходной детектор 11. Сигналы обратной связи с выхода преобразователя 10 поступают через делитель 12 напряжения, разделительный конденсатор 13 и переключающий диод 14 на вход высокочастотного детектора. Диоды 2, 14 переключаются поочередно напряжением от переключающего генератора 9, подаваемым через развязывающие дроссели 15, 16 и через двухполюсник 17. В качестве двухполюсника 17 может служить дроссель или резистор. К высокочастотным диодам 3, 4 подводится ток смещения от источников смещения 18, 19 через резисторы 20, 21. Таким образом, на высокочастотный детектор поступают амплитудно модулированные сигналы высокочастотного входного напряжения и низкочастотного напряжения обратной связи. На выходе детектора высокой частоты образуется низкочастотное разностное переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна разности амплитуд высокочастотного входног:о напряжения и низкочастотного напряжения обратной связи. Двухфазный выход высокочастотного детектора обеспечивает подавление синфазной Помехи, управляющего сигналя,.вызванной переключением диодов. При достаточной глубине обратной связи амплитуда вводного сигнала и сигнала обратной связи сравнивается и погрешность преобразования на средних частотах оказывается достаточно малой. Применение в преобразователе одного высокочастотного детектора вместо двух отдельных для входного сигнала и сигнала обратной связи позволяет устранить влияние неидентичности детекторных характеристик высокочастотных диодов на линейность преобразования, а также временную нестабильность характеристик, дрейф нуля и шумы высокочастотных диодов . Двух