Среднеквадратичный детектор Советский патент 1981 года по МПК G01R19/02 

(54) СРЕДНЕКВАДРАТИЧНЫЙ ДЕТЕКТОР

t

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано в устройствах для преобразования электрического сигнала по уровню среднеквадратического значения.

Известен преобразователь среднеквадратического значения напряжения с квадратичной функцией преобразования, содержащий трансформатор, измерительный прибор, диоды, резисторы и источник питания 1 .

Недостатком преобразователя является низкая точность измерения, узкий динамический диапазон, в пределах которого выполняется условие кв.адратичности преобразования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению явля1ется среднеквадратичный детектор ,i содержащий трансформатор тока, диодный мост, три транзистора в диодном включении, четвертый конденсатор, микроамперметр, шунтированный резистором, и источник питания Г2 .

Недостатком данного среднеквадратичного детектора является погрешность измерения в широком диапазоне частот, зависящая от частотных характеристик трансформатора тока, а также то обстоятельство, что детектор содержит изолированный источник питания, ограничивакяций возможности использования устройства.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в среднеквадратичный детектор, содержащий диодный мост, три транзистора в диодном включении, четвертый транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, усредняющий конденсатор, микроамперметр и шунтирующий его резистор, в котором с отрицательным выходом диодного моста соединены эмиттеры первого и третьего транзисторов, эмиттер второго транзистора соединен с коллектором первого транзистора, коллектор второго транзистора соединен с положительным выходом диодного моста и с базой четвертого транзистора, эмиттер которого соединен -с коллектором третьего транзистора и с усреднякнцим конденсатором, второй вывод которого соединен с коллектором четвертого транзистора и с одним из выводов микроамперметра, введены масштабный резистор, операционный усилитель, а также дополнительные резистор, конденсатор и диод.

ричем вход среднеквадратичного детекора через масштабный резистор соедиен со входом операционного усилитея, в цепи отрицательной обратной связи которого включены дополнительный езистор и вход диодного моста, к трицательному выходу которого присоединен дополнительный конденсатор, второй вывод которого присоединен к другому выводу микроамперметра и к катоду дополнительного диода, анод которого заземлен.

На чертеже представлена блок-схема среднеквадратичного детектора, выполненного согласно данному изобретению.

Среднеквадратичный детектор содержит диодный мост 1, три транзистора 2, 3 и 4 в диодном включении, четвертый транзистор 5, включенный по схеме с общим эмиттером, усредняющий конденсатор 6 и микроамперметр 7, шунтированный резистором 8, масштабный резистор 9, операционный усилитель 10, дополнительный резистор 11, дополнительные конденсатор 12 и диод 13.

Входная клемма среднеквадратичного детектора через масштабный резистор 9 соединена со входом операционного усилителя 10, в цепи отрицательной обратной связи которого включены дополнительнь1й резистор 11 и вход диодного моста 1, к отрицательному выводу которого подключены эмиттеры первого 3 и третьего 4 транзисторов, и дополнительным конденсатором 12, другой вывод которого соединен с катодом дополнительного диода 13, микроамперметром 7, шунтирующим сопротивлением 8, включенным параллельно микроамперметру 7, другой вывод которого соединен с коллектором четвертого транзистора 5 и с усредняющим конденсатором б, соединенным с эмиттером четвертого транзистора 5 и коллектором третьего транзистора 4. Коллектор первого транзистора 3 соединен с эмиттером второго транзистора 2, коллектор которого соединен с базой четвертого транзистора 5 и с положительным выходом диодного моста 1, а анод дополнительного диода 13 заземлен.

Среднеквадратичный детектор работает следующим образом.

В цепи обратной связи операционного усилителя 10 протекает переменный ток, преобразуемый диодным мостом 1 в постоянный ток, равный его абсолютному значению. При помощи транзисторов 2, 3, 4 и 5 и конденсатора б выходной ток диодного моста преобразуется в ток, равный его среднеквадратичному значению, при этом реализуется неявное вычисление среднеквадратичного значения тока методом логарифм-антилогарифм. Дополнительные конденсатор 12 и диод 13 образуют

источник питания, заменяющий изолированный источник питания в выходной цепи детектора. Конденсатор 12 заряжается через диод 13 при отрицательной полуволне напряжения на выходе операционного усилителя 10, а при положительной полуволне напряжения крнденсатор 12 разряжается через микроамперметр 7 и шунтирующий резистор 8.

Использование операционного усилителя 10 в предлагаемом устройстве позволяет расширить частотный диапазон измеряемых напряжений за счет глубокой отрицательной связи усилителя,

образованной диодным мостом 1 и резистором 11, а также снизить мощность, потребляемую от измеряемой цепи. Кроме того, исключение изолированного источника питания за счет введения дополнительного конденсатора 12 и диода 13 позволяет упростить конструкцию среднеквадратичного детектора, выполненного согласно данному изобретению, снизить стоимость его изготовления

и обслуживания.

Формула изобретения

Среднеквещратичный детектор, содержащий дьодный мост, три транзистора в диодном включении, четвертый транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, усредняющий конденсатор, микроамперметр и шунтирующий его резистор, в котором с отрицательным выходом диодного моста соединены эмиттеры первого и третьего транзисторов, эмиттер второго транзистора соединен с коллектором первого транзистора, коллектор второго транзистора соединен с положительным выходом диодного моста и с базой четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором третьего транзистора и с усредняющим конденсатором,

второй вывод которого соединен с коллектором четвертого транзистора и с одним из выводов микроамперметра, отли.чающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и упрощения конструкции, в него введены.масштабный резистор, операционный усилитель, а также дополнительные резистор,конденсатор , причем вход среднеквадратичного детектора через масштабный резистор соединен со входом операционного усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого включены дополнительный резистор и йход диодного моста, к отрицательному выходу которого присоединен дополнительный конденсатор, второй вывод которого присоединен к другому выводу микроамперметра и к катоду дополнительного диода, анод которого заземлен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

постоянное. М., Советское радио 1977, с. 104-105.

2. Патент США 3743949, кл. 328-144, 1971 (прототип).