Компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к электротехнике и может &лтъ использовано в радиотехнических устройствах различного назначения, преимущественно в электроизмерительнЪй технике, например в электронных вольт ютрах для измерения пиковых значений электрических сигналов.

, Известен преобразователь амплитудных значений автокомпенсационного типа, содержащий вычитающее устройство, импульсный усилитель и цепь обратной связки с пиковым детектором и RC-фильтром tlJ.

Недостатком такого преобразователя является погрешность от формы кривой сигнала. Эта погрешность проявляется в виде зависимости выходного напряжения преобразователя от скважности входных импульсов. Для уменьшения погрешности от скважности приходится увеличивать постоянную времени разряда конденсатора пикового детектора. Однако при наличии флуктуации амплитуды в пачке импульсов возникает дополнительная погрешность за счет нелинейныз искажений огибающей на входе вычитающего устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов, содержавши , управляемый масштабный преобразователь, дифференциальный усилитель, входной и выходной двухполюсные переключатели, типовой детектор и коммутируемый RC-фильтр 2.

Известное устройство имеет погрешность, определяемую нестабильностью амплитуды импульсов, подаваемых на его второй вход, по отношению к которой производится измерение.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсационный преобразова20тель амплитудных значений периодических импульсных сигналов, содержащий входной и выходной двухполюсные переключатели, масштабный управляемый преобразователь, первый и

25 второй пиковые детекторы, первый и второй коммутируемые RC-фильтры, дифференциальный усилитель, первый вход входного двухполюсного переключателя соединен с входом устройства, его

30 выход соединен с входом масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом выходного двухполюсного переключателя, первый выход которого через последовательно соединенные первый пиковый детектор и первый коммутируемый RC-фильтр соединен с выходом устройства, а его второй выход через последовательно соединенные второй пиковый детектор и второй R С-фильтр соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с управлякжшм входом масштабного преобразователя, введены вторые входной И выходной двухполюсные переключатели , вторые масштабный управляемый преобразователь и дифференциальный усилитель, дополнительные первый и второй пиковые детектор и коммутиру емаК RC-фильтр, электронный и .С-фильтр,причем,первый вход входно го двухполюсного переключателя соединен с входом устройства, его второй --.вход соединен с выходом электрон ного ключа, В14од которого соединен с выходом RC-фильтра и вторым входом второго дифференциального усилителя первый вход которого через дополнительный коммутируемый RC-фильтр и лервый дополнительный пиковый детектор соединен с одним из выходов дополнительного выходного двухполюсного переключателя, второй выход которого соединен .с вторым входом вход ного двухполюсного переключателя, выход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входом второго управляемого масштабного пре образователя, выход которого соединен с входом второго выходного двухполюсного переключателя, а его упра ляющий вход соединен с выходом второ го дифференциального усилителя, управляющий вход электронного ключа и вход второго дополнительного пиково го детектора соединены с входом уст ройства, выход второго дополнительн го пикового детектора соединен с вх дом НС-фильтра, выход которого соединен с.вторым входом дифференциаль ного усилителяо На чертеже представлена блоксхема устройства. Устройство содержит масштабный управляемый преобразователь 1, дифференциальный усилитель 2, входной feyxпoлюcный переключатель 3, выход чой двухполюсный переключатель 4, первый пиковый детектор 5, первый коммутируемый RC-фильтр б, второй пиковый детектор 7, второй коммутируемый RC-фильтр 8, второй масштабный управляемый преобразователь 9, второй дифференциальный усилитель 10, второй входной двухполюсный переключатель 11, второй выходной дву полюсный переключатель 12, первый дополнительный пиковый детектор 13, дополнительный коммутируемый RCфильтр 14,второй дополнительный пикевый детектор 15,; Rс-фильтр 16, электронный ключ 17. Устройство работает следующим образом. Последовательность импульсных сигналов с амплитудой поступает на первый вход двухполюсного переключателя 3, а затем через двухполюсные переключатели 3 и 4, масштабный управляемый преобразователь 1, первый пиковый детектор 5 и первый коммутируемый RC-фильтр 6 на выход устройства. Коэффициент передачи масштабного управляемого преобразователя 1 определяется напряжением на его управляющем входе. Это напряжение при разомкнутой цепи обратной связи пропорционально разности между амплитудой V .импульсов, поступающих на вход дифференциального усилителя 2 с выхода коммутируемого (С-фильтра 8 и уровнем постоянного напряжения V,,, поступающим на его второй вход с выхода КС-фильтра 16. Последовательность импульсов с амплитудой V формируется на одном из входов дифференциального усилителя 2 из последовательности импульсов Vrj , поступающих на второй вход двухполюсного переключателя 3 в результате прохождения их через двухполюсные переключатели 3 и 4, масштабный преобразователь 1, второй пиковый детектор 7, второй коммутирующий R С-фильтр 8. В установившемся режиме в результате действия обратной связи (сигнал обратной связи поступает на управляющий вход масштабного преобразователя 1 с выхода дифференциального усилителя 2 ) пиковые значения напряжений на входах дифференциального усилителя 2 оказываются равными, т.е. V V.J . При этом V , KJ-KQ, где K-J и Кб - соответственно коэффициенты передачи пикового детектора 7 и RC-фильтра 8, К коэффициент передачи масштабного преобразователя 1. Поскольку R С-фильтр 8 сглаживает выходное напряжение пикового детектора 7, то V2,,j,c( откуда следует /2-К, - V2-K С учетом этого можно записать V - амплитуда импульсов, поступающая на вход устройства. Этот сигнал представляет собой периодическую последовательность импульсов с амплитудой V . После п хождения этих импульсов через дет тор 5 и фильтр б получим напряжен постоянного тока с амплитудой &ЫГ f- . Поскольку К М f то при K К, что нетрудно обеспечить на практике, окончательно имеем Vg, с целью исключения коммутацион ной помехи входы R С-фильтров б и отключаются на время периода ком лyтaции .смежного канала. Так как V является входным сиг лети компенсационного преобразоват то предыдущее выражение можно зап сать в виде . По аналогии с вышеизложенным м но записать I т Vg, Последовательность импульсных налов Vj, действующая на первом де второго входного двухполюсног реключателя 11, получается в рез те преобразования последовательн импульсных сигналов, действующих входе компенсационного преобразо теля после прохождения их через д тектор 15, фильтр 16, ключ 17. Поэтому ,-K,5.K.K V,,,,-K,5-V. С учетом этого перепишем выражение для , .Поскольку второй вход второго функционального преобразователя соединен с входом компенсационно преобразователя, Vjj Vg . Следова тельно, r.i .-: .л 1 15Sll. ,,ci U Принимая во внимание, что , (см. выше ), представим выражение для Vsboc в следуюцем виде -fsr vr В силу идентичности детекторов 15 и 13 имеем право окончательно писать вЫХ вх/С,7Таким образом, с точностью до ; постоянного множителя К выходное :напряжение компенсационного преобразователя равно среднему значению амплитуд входной импульсной последовательности . Для правильной работы устройства постоянную времени разряда конденсаторов пиковых детекторов 5 и 15 выбирают приблизительно равной периоду следования импульсов, чтобы исключить нелинейные искажения огибающей при наличии флуктуации амплитуды входного сигнала. Формула изобретения Компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов, содержащий входной и выходной двухполюсные переключатели, масштабный управляемый преобразователь, первый и второй пиковые детекторы, первый и второй коммутируемые RС-фильтры, дифференциальный усилитель, первый вход входного двухполюсного переключателя соединен с входом устройства/ его выход соединен с входом масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом выходного двухполюсного переключателя, первый выход которого через последовательно соединенные первый пиковый детектор и первый коммутируемый R С-фильтр соединен с выходом устройства, а его второй выход черезпоследовательно соединенные второй пиковый детектор и второй R С-фильтр соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом масштабного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены вторые входной и выходной двухполюсные переключатели, вторые масштабный управляемый преобразователь и дифференциальный усилитель, дополнительные первый и второй пиковые детекторы и коммутируемый RС-фильтр, электронный ключ и RС-фильтр, причем перкиА вход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входом устройства, его второй вход соединен с выходом электронного ключа, вход которого соединен с выходом RC-фильтра и вторым входом второго дифференциального усилителя, первый вход которого через дополнительный кс 1мутируемый R С-фильтр и первый дополнительный пиковый детектор соединен с одним из выходов дополнительного выходного двухполюсного

переключателя, второй выход которого соединен с вторым входом входного двухполюсного переключателя, выход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входом второго управляемого масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом второго выходного двухполюсного пе)еключателя, а его управляющий вход соединен с выходом в-горого дифференциального усилителя, управляющий вход электронного ключа и вход второго дополнительного пикового детектора соединены:

входом устройства, выход второго дополнительного пикового детектора соединен с взюдрм КС-фильтра, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе

1.Волгин Л.И. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. М., Сов. радио, 1971, с. 206.

2.Эрглис К.Э. и др. Электронные усилители М., Физматгиз, 1964, с.357 (прототип ).