SU1536321A2 - Линейный преобразователь среднеквадратического значени переменного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в аналоговых, аналого-цифровых преобразовател х и вольтметрах переменного напр жени . Цель изобретени  - повышение быстродействи  в широком частотном диапазоне преобразуемых напр жений. Преобразователь содержит квадраторы 1,2,3,4, инвертирующий повторитель 5 тока, интегрирующий усилитель 6 посто нного тока, ограничитель 7 пол рности. Введение блока 8 дифференцировани , усилител -ограничител  9, блоков 10, 11 сравнени , логического блока 12, переключател  13 и конденсатора 14 позвол ет повысить быстродействие преобразовател  примерно на пор док. 2 ил.

Description

3153

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, предназначено дл  использовани  в аналоговых, аналого-цифровых преобразовател х и вольтметрах переменного напр жени  по уровню среднеквадратического зна. чени  с линейной передаточной характеристикой и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт.св.№ 945815.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  в широком частотном диапазоне преобразуемых напр жений .

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы , иплюстрирующие его работу.

Устройство содержит четыре безынерционных квадратора 1 - 4, выполненные , .например, на полевых транзис- торах. Входы квадраторов 1 и 2 соединены с входной шиной устройства, входы квадраторов 3 и 4 - с выходной шиной, выходы квадраторои 2 и 4 чррез инвертирующий повторитель 5 то- ка соединены с входом интегрирующего усилител  6 посто нного тока, вход которого соединен также с выходами квадраторов 1 и 3, а выход через ограничитель 7 пол рности - с выход- ной шиной устройства. К выходной шине подключены последовательно соединенные блок 8 дифференцировани  и усилитель-ограничитель 9, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков 10 и 11 сравнени , вторые входы которых соединены соответственно с источниками положительного Е, и отрицательного Е порогового напр жени . Выходы блоков 10 и 11 через логический блок 12 соединены с управл ющим входом переклю- чател  13, первый сигнальный вход которого соединен с входом усилител  6, второй сигнальный вход - с об- щей шиной, а выход череч дополнительный конденсатор 14 - с выходом усилител  6,

Преобразователь работает следующим образом,

Поскольку в преобразователе используютс  безынерционные квадраторы, врем  установлени  переходного процесса определ етс  посто нной времени интегрировани  интегрирующего усилител  6 посто нного тока. Поэтому при скачкообразном изменении входного напр жени  переходной процесс на выхоQ

з

0 5 п

0

де преобразовател  всегда  вп етс  апериодическим.

В установившемс  режиме напр жени  U. (фиг,26) на выходе блока 8 дифференцировани  и напр жение V (фиг,2в) на выходе усилител -ограничител  9 равны нулю, Выходные сигналы блоков 10 и 11 сравнени  таковы, что выходной сигнал логического блока 12 удерживает переключатель 13 в положении I. При этом посто нна  времени интегрирующего усилител  6 равна Јг RCC C2), где R и С, - сопротивление и емкость элементов в цепи обратной св зи усилител  6; С2 емкость конденсатора 14. Значение посто нной времени Јг выбираетс  из услови  получени  на выходе преобразовател  допустимого значени  пульсаций с частотой, равной удвоенной частоте преобразуемых напр жений.

Если в момент t, входное напр жение скачкообразно увеличиваетс , выходное напр жение Uйых(фиг.2а) преобразовател  начинает увеличиватьс , измен  сь по экспоненциальному закону, определ емому посто нной времени Ј2 (штрихова  лини  на фиг.2а). Напр жени  Ug и Ug при этом также начинают измен тьс , и в момент t2, когда напр жение превышает порог срабатывани  (E + &w), где А о - половина напр жени  гистерезиса ) блока 10, сигнал на его выходе и,0(фиг.2г) скачкообразно измен етс  и через блок 12 (фиг,2е) переводит переключатель 13 в положение II. В результате конденсатор 14 отключаетс  от цепи обратной св зи усилител  6 и, начина  с момента t,

изменение напр жени  U.,,„ ОПреДеЛЯеТ- ОО

с  посто нной времени Ј, RC.Если С{ с С, то переходной процесс на выходе интегрирующего усилител  6, а значит, и на выходе преобразовател  протекает быстрее. Несмотр  на то, что конденсатор 14 подключен к выходу интегрирующего усилител  6, его вли ние на скорость переходного процесса пренебрежимо мала, посто нна  времени 0 зар да конденсатора Сг равна

55

е R

вых

где Rgb()( выходное сопротивчение интегрирующего усилител  6,

Ввиду малости сопротивлени  R

вы

посто нной 0 можно пренебречь.

Напр жение Ug, представл ющее собой результат дифференцировани  экспоненциально измен ющегос  напр жени  ивш ,имеет форму двухэкспоненци- альнрго импульса. Поэтому, когда напр жение приближаетс  к установившемус  значению и скорость его изменени  уменьшаетс , напр жение Ug также

нию), и в момент t нови (Е,- Д

абсолютному значе- напр жение U, становитс 

и Сг зар жены до одного и

тора С

того же напр жени  (инвертирующий вход интегрирующего усилител  6 имеет нулевой потенциал), то включение конденсатора С в цепь обратной св зи интегрирующего усилител  6 не вызывает перераспределени  напр жений между конденсаторами С и С4, т.е. не вызывает нежелательного переходного процесса.

Начина  с момента t3 переходной процесс на выходе преобразовател  протекает со скоростью, определ емой посто нной Ј-Ј R(C + C) интегрирующего усилител  6.

Аналогично протекает процесс и в том случае, если в момент t4 входное напр жение Uflv скачкообразно уменьшаетс . Отличие состоит лишь в том, что при этом перевод переключател  13 из положени  I в положение II и обратно происходит за счет срабатывани  блока 11 (фиг.2д) в моменты ts и t, перехода напр жени 

U9 через уровни - (Ег+Дм) и - (Et-il(), где Д,( - половина напр жени  гистерезиса блока 11.

Таким образом, в преобразователе врем  установлени  переходного проуменьшаетс  (по

:г , когда

меньше порога срабатывани  (Е,- Д |0 ) блока 10, последний вновь переходит в исходное состо ние и через блок 12 вновь переводит переключатель 13 в положение I. Поскольку в момент tj оба конденса

й

10

15

20

25

30

35

40

45

цесса может быть значительно уменьшено без увеличени  нижней частоты преобразуемых напр жений, т.е. без сужени  частотного диапазона, поскольку уровень пульсаций на выходе преобразовател  в установившемс  режиме определ етс  посто нной времени Ј.Ј интегрирующего усилител  6, а длительность переходного процесса определ етс , в основном, посто нной времени Ј, .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Линейный преобразователь средне- квадратического значени  переменного напр жени  по авт.св. № 945815, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  в широком частотном диапазоне преобразуемых напр жений, в него дополнительно введены блок дифференцировани , усилитель-ограничитель , два блока сравнени , источники положительного и отрицательного пороговых напр жений, логический блок, переключатель и дополнительный конденсатор, причем вход блока дифференцировани  подключен к выходной шине, а выход - к iiep- вым входам первого и второго блоков сравнени  через усилитель-ограничив тель, второй вход первого блока сравнени  соединен с источником положительного порогового напр жени , а выход - с первым входом логического блока, второй вход второго блока сравнени  соединен с источником отрицательного порогового напр жени , а выход - с вторым входом логического блока, выход которого соединен с управл ющим входом переключател , первый сигнальный вход переключател  подключен к входу усилител  посто нного тока, второй сигнальный вход - к общей шине, а выход - к выходу усилител  посто нного тока через дополнительный конденсатор.

   И

   д

   и

   е

   i

   -9