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

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-v зовано для преобразования и измерения переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичсского значения в различных радиотехнических устройствах, например, в многофункциональных вольтметрах.

Известны измерительные преобразователи, основанные на непосредственном вычислении, содержгицие квадратор, блок усреднения и извлекатель корня 1 .

Однако для таких преобразователей характерна невысокая термостабильность и ограниченный динамический и частотный диапазон.

Известно также устройство для Преобразования переменного напряжения в постоянное по уровню среднёквадратического значения, основанное на использовании линейно изменяющегося напряжения 2 .

Недостатком этого устройства является квёшратичный закон преобразования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для преобразования переменного напряжения, содержащее выпрямитель,к

выходу которого подключены пиковый детектор и последовательно соединенные первое пороговое устройство, первый блок управления, ключ, интегрирукяций усилитель и второе пороговое устройство, причем выход последнего соединен с вторым входом первого блока управления, а к выходу пикового детектора подключен генератор треу10гольного напряжения, первый выход которого соединен с вторыми входами ключа и обоих пороговых устройств.

Принцип работы данного устройства основан на использовании треугольного

15 напряжения для квадрирования входного сигнала произвольной формы и постоянного напряжения, с последующим сравнением квадратов обоих сигналов посредством следящей обратной связир.

20

Существенным недостатком данного устройства является ограниченный частотный диапазон преобразования переменного напряжения в постоянное причем для обеспечения преобразования с

25 высокой точностью, верхняя частота спектра входного сигнгша должна быть значительно меньше частоты напряжения треугольной формы. Расширение частотного диапазона путем увеличения частоты треугольного напряжения ограничено полосой пропускани.я выпрямителя и быстродействием пороговых устройств так как последние работают в различных частотных диапазонах : первое сравнивает напря;;;ение треугольной фирмы с входным переменным напряжением, второе - с постоянным.

Цель изобретения расширение частотного диапазона преобразования переменного напряжения в постоянное.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, к выходу которого подключены пиковый детектор и последовательно соединенные первое пороговое устройство, первый блок управления, ключ, интегрирующий усилитель и второе пороговое устройство, причем ВЫХОД последнего соединен с втоphJM входом первого, блока управления, а к выходу пикового детектора подключен генератор треугольного напря.жения, первый выход которого соедине с вторыми входами ключа и обоих пороговых ycTpoficTB, введены второй блок управления и последовательно соединенные устройство запоминания и блок исключения постоянной составляющей, выход которого подключен к входу выпрямителя, причем второй выход генератора треугольного напряжения через второй блок управления соединен с вторым входом устройства запоминания первый вход которого подключен к входу преобразователя.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство содержит выпрямитель 1 пиковый детектор 2, первое пороговое устройство 3, первый блок 4 управления , ключ 5, интегрирующий усилитель 6, второе пороговое устройство 7, генератор 8 треугольного напряжения, устройство запоминания 9, блок 10 исключения постоянной составляющей и второй блок, 11 управления. К выходу выпрямителя 1 подключены пиковый детектор 2 и последовг тельно соединенные первое пороговое устройство 3, первый блок 4 управления, ключ 5, интегрирующий усилитель б и второе пороговое устройство 7, причем выход последнего соединен с вторым входом первого блока 4 управления. Выход пикового детектора 2 соединен с входом генератора 8 треугольного напряжения первый выход которого соединен с вторыми входами ключа 5 и пороговых устройств 3 и 7, а второй - через второй блок управления 11 с вторым входом устройства 9 запоминания. Выход устройства 9 запоминания через ,блок 10 исключения постоянной составляющей подключен к входу выпрямителя 1.

Устройство работает следующим образом.

На выходе выпрямителя 1 из переменного aпpядeния U (t) (фиг. ;:) , пос тупающего на вход преобразователя, формируется напр Асенис: U ( i Т Ч, причем в моменты времени i Т. осуществляется выборка напряжения U(t), которое запоминается на период напряжения треугольной формы Т-. Напряжение Ug с первого выхода генератора 8 треугольного напряжения сравнивается в поро-, говом устройстве 3 с сигналом) U (i Т,. )f, а в пороговом устройстве 7 - с постоянным напряжением U, с выхода интегрирующего усилителя 6. Выходные сигналы пороговых устройств 3 и 7 воздействуют через блок 4 управления на ключ 5, таким образом, что сигнал с первого выхода генератора треугольного напрядения Ug поступает на вход интегрирующего усилителя б при выполнении условий: 1 и ( iТ)I больше Ug

и

0 и (, меньше Ug . в установившемся режиме следящая и обратная связь с выхода интегрирующего усилителя 6 на второй вход порогового устройства 7 обеспечивает равенство постоянного напряхсения (i среднеквадратическому значению напряжения на выходе выпрямителя 1, а значит и среднеквадрчтическому значению переменного нап яжения U(t) на входе преобразователя. Введение устройства 9 запоминания с управлением от генератора треугольного напряжения 8 посредством блока 11 управления позволяет значительно расширить частотный диапазон преобразователя.

Усредненное напряхсение на выходе ключа 5 от положительных треугольных импульсов при воздействии на входе преобразователя синусоидального сигнала и(t) i п wt

V ОСУ f-.Jg у- 2, Umbt;- Sin W i T ,

где; T - период синусоидального напряжения;

. - амплитуда синусоидального напряжения;

2it

Т

N

W :р.

2Тт читывая, чтос

ЛЦ

4U

тслх

де, rnat, амплитуда треугольного напряжения (фиг.2);

ТтиЯт, Ц i-r TrUm а

N

Sin to I TT- ---j X

t

cp.

aru

TUnnaxj.;,

max ;7

ItO

(1-co.s2WiT ) Воспользовавшись соотношениями;

NN

C:05N4i;TT5i(N«i)JTb.

Z 2 cos2wi T.

Uo.

после преобразований получим; 2ТтСоб - sinit

ср.

TVU.

Jmay