Преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК G01R19/22 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится К области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении точ ных аналоговых и цифровых универсаль ных вольтметров для измерения напряжеНия переменного и постоянного токов.. Известен преобразователь действующ го значения переменного напряжения в постоянное, содержащий два параллель ных канала, в каждом из которых использован метод взаимообратных преобразований, причем выходные напряже ния каналов поступают на сумматор, а сигналом обратной связи второго ка нала служит выходное напряжение сумматора 1 . Однако известный преобразователь не -обеспечивает достаточно высокую точность преобразования. Наиболее близким по технической сущности к данному является преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий два параллельных канала, каждый из которых выполнен в виде последовательного соединения входного устройства и квадратора, причем входы обоих каналов соединены между собой через первый ключ, а выходы обоих каналов соединены между собой встречно/ выход первого канала связан через последовательно соединенные вычитатель, усилитель, второй ключ и..интегратор .с одним из входов сумматора, второй вход сумматора связан с выходом второго усилителя, соединенным с входом третьего квадратора, выходы которого соответственно подключены к средней точке соединения выходов квадраторов каналов и ко входу второго усилителя, выход сумматора через последовательно соединенные модулятор и четвертый ключ связан со входом первого канала, причем управляющие входы всех ключей связаны с устройством управления 2. Однако известный преобразователь обеспечивает недостаточно высокую точность, так ,как он обладает погрешностью, обусловленной напряжением смещения и дрейфом напряжения смещения второго усилителя. Цель изобретения - повышение точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащем два параллельных канала, каждый из которых выполнен в виде последовательного соединения входного элемента и квадратора, причем входы обоих каналов соединены между собой через первый ключ, а выходы обоих каналов соединены между собой встречно, дифференциальный уси;Литель, первый вход которого подключей к выходу первого канала, второй вход подключен через элемент памяти к выходу второго ключа, а выход дифференциального усилителя подключен ко входу третьего ключа, третий квадратор, выходы которого подключены соответственно к средней точке соединеНИН выходов квадраторов каналов и ко входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен со входом третьего квадратора и входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу третьего ключа, а выход сумматора подключен через модулятор и четвертый ключ ко входу первого канала, при чем управляющие входы всех ключей соединены с элементом управления, вход второго ключа подключен к выходу, дифференциального усилителя.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

. Предлагаемый преобразователь содержит входные элементы 1 и 2, ключ 3, квадраторы 4 и 5, ключи 6 и 7, элемент памяти 8, дифференциальный усилитель 9, ключ 10, элемент управления 11, модулятор 12, сумматор 13, усилитель постоянного тока 14 и квадратор 15.

SУстройство работает следующим об разом.

В первом такте ключи 3 и 7 замкнуты, а ключи б и 10 разомкнуты. При этом входное напряжение Ux(t) поступает на первый и второй каналы, состоящие из первого и второго входных элементов 1 и 2 и квадраторов 4 и 5 соответственно. Выходные напряжения квадраторов 4 и 5, каждое из которых пропорционально квадрату действующего значения входного напряжения Ux(t) . вычитаются благодаря встречному включению входов квадраторов 4 и 5, и разностное напря)«ение л6, соответствующее неидентичности обоих каналов, поступает иа один из входов дифференциального усилителя 9. При это1 . . е u5 KKU -K-ltts ), где/ К , К2 ,Ki, К, - ко ффициенты

преобразования входных элементов 1, 2 и квадраторов 4 и 5 соответственно; Of - действующее значение входного напряжения.

Так как дифференциальный усилитель 9. охвачен отрицательной обратной связью, -осуществляемой через замкнутый

ключ 7 и элемент памяти S, то при условии достаточно большого коэффициента усиления, потенциалы входов дифференциального усилителя отличаются на величину напряжения смещения )усилителя.

Выходное напряжение- элемента памяти Ug отличается от разн.остного напряжения л6 на величину напряжения смещения дифференциального усилителя €, см. 2 г

U8 ue+ecM UA(K К4.-К2 %) +есм.

в этом же такте, благодаря встречному включению квадраторов 5 и 15, на выходе усилителя 14 возникает напряжение и , равное K VKjlKj U., так как

квадраторы 5 и 15, встречно включен-, ные выходы которых соединены со входом усилителя постоянного тока 14, выход которого подключен ко входу квадратора 15, составляют вместе с усилителем 14 линейный преобразователь действующего значения напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока.

Во втором такте ключи 3 и 7 разомкнуты, ключи 6 и 10 замкнуты. При этом на вход второго канала продолжает поступать Ux(t), а на вход первого канала поступает напряжение цепи обратной связи.

; UK, - UgbOk Kl4i

где - коэффициент передачи модулятора 12.

На выходе дифференциального усилителя 9 возникает усиленная разность напряжения элемента памяти 8 и результирующего напряжения встречно включенных квадраторов 4 и 5.

Выходное напряжение преобразовател во втором такте, с учетом напряжения смещения дифференциального усилителя 9j равно , ... UBmK-U,4()-UglK,,

где K(j - коэффициент усиления дифференциального усилителя 9.

Подставляя вместо Ug его значение, пол-ученное в перво{ тЪкте, найдем:

К к и - Bbin-Un

Um,,N.,.-. к.,

Выходное напряжение ЛПДЗ U отличается от выходного напряжения преобразователя на величину погрешности ЛПДЗ, поэтому можно написать, что

1 14--ивы. (1-сГУ,

где сГ- погрешность ЛПДЗ. Тогда

. UBbix Ui4 4ebiK сГ. Таким образом, получаем уравнение

пг йых 1 . ,

Решая его и пренебрегая членом второго порядка малости, получим

и, вых к, 9К

п . 1 4 Таким образом, выходное напряжение преобразователя не зависит от напряжения смещения и дрейфа напряжения смещения дифференциального усилителя 9. Формула изобретения Преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий два параллельных канала, кгикдый из которых выполнен в виде последовательного соединения входного элемента и квадратора, входы обоих каналов соединены между соб через первый ключ, а выходы обоих ка налов соединены.между собой встречно, дифференциальный усилитель, перйый вход которого подключен к выходу первого канала, второй вход подключен через элемент памяти к выходу второго ключа, а выход дифференциаль ного усилителя подключен ко входу третьего ключа, третий квадратор, выходы которого подключены соответственно к средней точке соединения выходов квадраторов каналов и ко входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен со входом третьего квадратора и входомсумматора, другой вход которого подключен к выходу третьего ключа, а выход подключен через модулятор и четвертый ключ ко входу первого канала, причем управляющие входы всех ключей соединены с элементом управления, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, вход второго ключа подключен к выходу дифференциального усилителя, Источники-информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 539279, кл. G 01 R 19/22, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 549738, кл. G 01 R 19/22, 1975.