Преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения Советский патент 1980 года по МПК G01R19/02 

,54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ ПО УРОВНЮ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ЗНАЧЕНИЯ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, но может быть использовано и в радиотехнических устройствах, например в многофункциональных вольтметрах.

Известен преобразователь действующего напряжения в постоянное, содержащий генератор треугольного напряжения, соединенный со входами двух ограничителей положительной и отрицательной полярностей, выходы которых через последовательно включенные суммирующе-фильтрующий блок, дополнительный ограничитель и амплитудный модулятор соединены со вторым входом ограничителя отрицательной полярности 1 .

Существенным недостатком известно го устройства является ограниченный частотный диапазон преобразования, поскольку для обеспечения работы устройства с высокой точностью верхняя частота входного сигнала должна быть значительно меньше частоты напряжения треугольной формы. Кроме того, при линейном уменьшении входного сигнала усред.ченное напряжение на входо суммирукице-фильтрующего блока уменьшается по квадратичному

закону, что приводит к резкому снижению точности преобразования.

Наиболее близкий предлагаемому

5 преобразователе переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения содержит пиковый детектор, вход которого соединен с одним из входов первого

10 порогового блока, генератор треугольного напряжения, вход которого подключен к выходу пикозогю детектора, а выход - к другому входу первого порогового блока, к одному из

15 входов второго порогового блока и к сигнальному входу ключа, блок управле1 ия, первый вход которого соединен с выходом первого порогового .блока, второй вход - с выходом

20 второго порогового блока, а выход с упрабляющим входом ключа, интегриРУ1СЩИЙ усилитель, вход которого подключен к выходу ключа, а выход к другому входу второго порогового

25 блока. Принцип работы данного устройства основан на использовании треугольного напряжения для квадратирования входного сигнала произвольной формы и постоянного напряжения с

30 последующи.-; сравнением квадратов обоих сигналов посредством следящей обратной связи f2j . Недостаток известного устройства также связан с ограниченным диапазоном преобразования, определяющимся в основном частотными свойствами выпрямителя и частотой генератора треугольного напряжения. При использовании данного устройства в режиме медленной пилы, когда частота вход ного сигнала значительно больше частоты треугольного напряжения,основ ной вклад в ограничение верхней час тоты диапазона преобразования вноси двухполупериодный выпрямитель. Нали чие последнего в структурной схеме устройства обусловливает и невысокую точность известного преобразова теля . Цель изобретения - расширение частоты диапазона кГ повышение точно сти преобразования переменного напр жения произвольной формы. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь переменного н пряжения в постоянное по уровню сред неквадратичного значения, содержащий пиковый детектор, вход которого соединен с одним из входов первого порогового блока, генератор треугол ного напряжения, вход которого подключен к выходу пикового детектора, а выход - к другому входу первого порогового блока, к одному из входо второго порогового блока и к сигнал ному входу ключа, блок управления, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, вто рой вход - с выходом второго порого вого блока, а выход - с управляющим входом ключа, интегрирующий усилител вход которого подключен к выходу ключа, а выход - к другому входу второго порогового блока, введены третий пороговый блок и инвертор, причем один из входов третьего порогового блока соединен со входом пикового детектора, другой вход - с выходом инвертора, а выход - с треть им входом блока управления, вход инвертора и четвертый вход блока управления подключены к выходу генер тора треугольного напряжения. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразова теля переменного напряжения в посто янное по уровню среднеквсщратичного значения; на фиг, 2 - временные диа раммы, иллюстрирукяцие его работу. Устройство содержит первый пороговый блок 1, блок 2 управления, ключ 3, интегрирукиций усилитель 4, второй пороговый блок 5, пиковый детектор б, генератор 7 треугольног напряжения, инвертор 8 и третий пороговый блок 9. Устройство работает следующим образом. Входное переменное напряжение и. сравнивается в пороговом блоке 1 с треугольным напряжением -1) (фиг.2 а), поступающим с выхода генератора 7 треугольного напряжения, а в пороговом блоке 9 - с треугольным напряжением и„ (фиг. 2 б), снимаемым с выхода инвертора 8. Выходной сигнал порогового блока 1 воздействует через блок 2 управления на ключ 3 таким .образом, что треугольное напряжение U поступает на вход интегрирующего усилителя 4 при выполнении условия Ugj( и, т.е. в интервалах времени от t до tj и от tj до tj- при рассмотрении одного периода колебания напряжения треугольной формы U,, (фиг. 2 а). Аналогично воздействует выходной сигнал порогового блока 9 через блок 2 управления на ключ 3, но при этом треугольное напряжение и поступает на вход интегрирующего усилителя 4 при выполнении условия Ugy Ug, т.е. в интервалах времени от tg до tj, и от tg до (фиг. 2 б). Блок 2 управления анализирует полярность треугольного напряжения U и разрешает управление ключом 3 сигналами с выходов пороговых блоков 1 и 9, когда треугольное напряжение и, положительно, а сигналом с выхода 5 - когда и отрипорогового блока цательно. Таким образом, на выходе ключа 3 из треугольного напряжения U., формируются треугольнь е импульсы в интервалах времени от t до tj и от tj до t, когда входное переменное напряжение имеет положительный знак, а также в интервалах времени от t, и от tg до tg ,когда входное напряжение Ug отрицательно (фиг. 2 в), причем площадь полученных треугольных импульсов оказывается пропорциоНсшьной квадрату мгновенного напряжения . Треугольное напряжение U сравнивается также в пороговом блоке с постоянным напряжением U (фиг. 2 в) с выхода интегрирующего усилителя 4. йлходной сигнал порогового блока 5 . воздействует через блок 2 управления на ключ 3 таким образом, что напряжение и поступает на вход интегрирующего усилителя 4 при условии и и. В установившемся режиме следящая обратная связь с выхода интегрирующего усилителя 4 к соответствующему входу порогового блока 5 обеспечивает равенство постоянного выходного напряжения U среднеквадратичному значению переменного напряжения Ug . Введение инвертора 8 и порогового блока 9 позволяет исключить из функциональной преобразователя выпрямитель и тем самым расширить частотный диапазон устройства, особенно в режиме медленной пилы. Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства по сравне нию с известным является повышение точности преобразования. Поскольку в известных устройствах требуется предварительное двухполярное выпрямЛение, точность преобразования в значительной степени определяется точностью выпрямления. Построение точного выпрямителя представляет собой довольно сложную техническую зёщачу и требует как минимум двух усилителей постоянного тока и пять прецизионных резисторов. В предлагаемом устройстве требование высокой стабильности предъявляется то ко к инвертору, который к тому же. работает на одной частоте. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения, содер жащий пиковый детектор, вход которо соединен с одним из входов первого порогового блока, генератор треугольного напряжения, вход которого подключен к выходу пикового детекто ра, а выход - к другому входу первого порогового блока, к одному из входов второго порогового блока и к сигнальному входу ключа, блок управления, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, второй вход - с выходом второго порогового блока, а выход - с управляющим входом ключа, интегрирующий усилитель, вход которого подключен к выходу ключа, а выход - к другому входу второго порогового блока, о тличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности преобразования, в него введены третий пороговый блок и инвертор, причем один из входов третьего порогового блока соединен со входе пикового детектора, другой вход - с выходом инвертора, а выход - с третьим входом блока управления, вход инвертора и четвертый вход блока управления подключены к выходу генератора треугольного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 533876, кл. 6 01 R 19/22, 1974. 2.Заявка Франции 2298111, кл. G 01 R 19/02, 1975.

Cpuf.f

6

/

/

и

V

«

yvt

V