SU960645A1 - Амплитудный преобразователь - Google Patents

Description

(54) АМПЛИТУДНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относитс  к иэмеритё ной технике и может быть использова но дл  измерени  переменных сигналов в широком частотном диапазоне при нaличиtI посто нной составл ющей . Известны преобразователи амплиту ды переменных сигналов в посто нное напр жение, содержащие диодно-емкостную запоминающую  чейку и называемые в литературе преобразователи закрытым входом . Эти устройства позвол ют преобра зовывать амплитудные значени  переменных сигналов при наличии посто н ной составл ющей (1J. Недостатком данных преобразовате лей  вл етс  низка  точность преобразовател , обусловленна  нелинейностью характеристик диода, и низкое быстродействие, обусловленное необходимостью использовани  фильтра , что делает невозможным их применение на низких и инфракрасных частотах из-за большого времени переходного процесса. Известен также преобразователь амплитудного значени  переменного сигнала на основ.е двух пиковых детекторов . При отрицательной полувол не напр жени  работает один пиковый детектор, при полуволне.напр жени  работает один пиковый детектор, а при положительной полуволне сигнала - другой {2. Недостатками устройства  вл ютс  низка  точность преобразовани , обусловленна  наличием непрерывно работающего переключател  в цепи сое одного из пиковых детекторов , и невозможность использовани  преобразовател  в. случае наличи  посто нной составл ющей, значение которой превышает с1мплитуду переменной составл ющей. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  преобразователь амплитудного значени  в посто нное напр жение, содержащий два пиковых детектора, параллельно диодам KOTojxjx включены дифференциёшьные усилители, запоминающие конденсаторы , подключенные через ключевые элементы к выходам соответствующих пиковых детекторов, а также ключевые элементы, переключающие конденсатора типовых детекторов из режима запоминани  в режим слежени  3. Недостатком устройства  вл етс  низка  точность и узкий частотный

диапазон. Низка  точность определени  вли нием дифференциальных усилителей на процесс зар дки конденсаторов типовых детекторов, наличием ключевых элементов в цеп х зар да запоминающих конденсаторов г а также погрешностью, возникающей при перезар дке конденсаторов типовых детекторов и запоминающих конденсаторов .

Узкий ..частотный ...диапазон устроства определ етс  тем, что типовые детекторы работают в режиме слежени . .

Целью изобретени   вл етс  .повышение точности и расширение частотт . ности диапазона амплитудного преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в амплитудный преобразователь , содержащий два пиковых детектора , два ключа и дифференциальный усилитель, введены аналоговый сумматор , усилитель-ограничитель, источник смещающего напр жени , две ди .одные  чейки, три элемента И, два триггера, генератор тактовых импульсов , формирователь и блок управлени , причем первый вход аналогового сумматора соединен с входной клеммой устройства и входом усилител -ограничител , второй вход аналогового сумматора подключен к- выходам первого и второго ключей, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами источника смещающего напр жени , а управл ющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к первсму и второму выходам блока управлени , выход аналогового сумматора соединен с входом первого пикового детектора и одним из входов дифференциального усилител , второй вход которого соединен с выходом первого пикового детектора, а выход его соединен с входом пикового детектора , выход второго пикового детектора соединен с выходной клеммой устройства, управл ющие входы обоих пиковых детекторов подключены к третьему выходу блока управлени , выход усилител -ограничител  соадинен . с входами первой и второй диодных  чеек, выход первой из которых соединен с одним из входов первого элемента И, а выход второй диодной  чейки через формирователь соединен с Одним из входов второго элемента И,вторые входы обоих элементов И подключены к четвертому выходу блока управлени , выходы первого и вто рого элемента К подключены соответственно к входам установки i первого и второго триггеров, входы установки О которых подключены к п тому выходу блойа управлени ,

выходы обоих триггеров соединены соответственнр с первым и вторым входами третьего элемента И и шестым и седьмым входами блока управлени , выход третьего элемента И подключен

к восьмому входу блока управлени , к дев тому .входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов .

Схема устройства приведена на чертеже. Устройство содержит аналоговый сумматор 1, усилитель-тограничитель 2, йервый 3 и второй 4 ключи, источник 5 смещающего напр жени  блок 6 управлени Jпервый 7 и второй

5 & пиковые детекторы, дифференциальный усилитель 9, две диодных  чейки 10 и 11, формирователь 12, три элемента И 13 - 15, два триггера 16. и 17 и генератор 18 тактовых импульсов , входы и выходы блока управлени  соответственно 19-27. ; В данном амплитудном преобразователе первый 7 и второй И пиковые детекторы идентичны.

C Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состо нии кличи пиковых детекторов замкнуты и выходное напр жение пиковых детекторов 7 и 8 равно нулю, ключи 3 и 4 разомкнуты . Генератор 18 тактовых импульсов тактирует работу всего устройства и задает цикла преобразовани , который в преобразователе состоит из двух тактов.

5 в первом такте определ етс  соотношение значений посто нной , и пере меннрй составл ющих. Если посто нна  составл юща  превышает по значению переменную составл ющую, то

0 в зависимости от.пол рности этой

посто нной составл ющей вводитс  соответствующее .посто нное смещение, так, чтобы сигнал переходил через ноль.

5 .

В том; случае, .если посто нна 

составл юща  не превышает по значению переменную или отсутствует совсем/ т.е. когда входной сигнал

Q переходит через ноль, смещение не вводитс .

Допустим, что на входе действует сигнал, -состо щий из синусоидальной

5 U(t) U -sinwt

и посто нной составл ющей UQ, причем

: uo Un,,

т.е. входной сигнал находитс  выше. оси абсцисс и через ноль не переходит . В этом случае на выходе усилител -ограничител  2 /формируетс  посто нное напр жение положительной пол рности. Это напр жение через открытую первую 10 диодную  чейку 5 подаетс  на вход первого элемента 13 И, тем самым разреша  прохождение импульса опроса с блока 6 управлени  на триггер 16. Частота импульсов опроса задаетс  в несколько раз больше частоты входного сигнала чтобы получить минимальное врем  первого такта.

Триггер 16 перебрасываетс  в единичное состо ние, а блок б управлени  открывает ключ 4 и на вход сумматора 1 подаетс  отрицательное смещающее напр жение.

Если во входном .сигнале присутствует отрицательна  посто нна  составл юща , превьаиающа  амплитуду переменной составл ющей, срабатывает второй триггер 17 и на вход сумматора 1 подключаетс  положительное смещающее напр жение. Формирователь 12 служит дл  согласовани  уровней напр жени  диодной  чейки 11 элемента 14.

В том случае, если посто нна  составл юща  не превыдает по значению амплитуду переменного сигнала, т.е. входной сигнал переходит черэз ноль, то на выходе усилител  2 получим пр моугол.ьные импульсы обеих пол рностей и, следовательно, сработают первый 16 и второй 17 триггеры . На вход третьего элемента 15 И

единичоказываютс  подключенными

ные потенциалы

схема срабать1ваег

и выдает сигнал Запрет на блок 6 управлени , включение смещающего напр жени  не происходит-.

Во втором такте по команде с-блока 6 управлени  разь лкаютс  ключи первого 7 и второго 8 пиковых детекторов ..

Пусть входной сигнал состоит из переменной синусоидальной составл ющей

U(t)

Urp- sin wt

и посто нной составл ющей UQ , значение которой не превышает амплитуду переменной составл ющей. В этом случае напр жение смещени  не подаетс .

Первый 7 пиковый детектор зар жаетс  до максимального положительного значени  входного сигнала, это напр жение подаетс  на один из входов дифференциального усилител  9, на второй вход которого подаётс  непосредственно сам входной сигнал с выхода сумматора. На выходе дифференциального усилител  9 получаем сигнал, состо щий из с нусоидальной составл ющей той же частоты, по сдвинутой по фазе на Л/2, и посто нной составл ющей, значение которой, равно амплитуде синусоидальной составл ющей , т.е. сигнал оказываетс  весь выше оси абдцисс и касаетс  ее только в точках нижних экстремумрв.. В результате второй 8 пиковый детектор зар жаетс  до удвоенной ампли- туды синусоидальной составл ющей

ивых 2U.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет преобразовывать

амплитуду переменной составл ющей в посто нное напр жение при нгшичии посто нной составл ющей любой пол рности и даже превышающей по значению переменную составл ющую. В данной схеме дрейф- нул  первого пикового детектора и сумматор-а также не оказывает вли ни  на результат преобразовани .

Точность преобразовани  определ етс  в основном погрешностью запоминани  пиковых детекторов.

Данный преобразователь может ра ботать в широком частотном диапазоне , начина  от инфранизких частот

и конча  высокими частотами. Частотный диапазон ограничиваетс  только частотными свойствами используемых элементов.

-По- сравнению с известным предлагаемое устройство имеет более высокую точность, так как в цепи преобразовани  сигнала нет ключей и отсутствует процесс перезар да емкостей . В преобразователе зар д

конденсатора может осуществл тьс  в течение нескольких периодов сигнала , пока напр жение на нем не достигнет максимального значени .

Таким образом, введение в известное устройство новых узлов и св зей позволило повысить точность преобразовани  и расширить частотный диапазон .

40

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Амплитудный преобразователь, содержащий два пиковых детектора, дв.а

   ключа и дифференциальный усилительj отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  частотного диапазона, в него введены аналоговый сумматор, усилитель-ограничитель , источник смещающего напр жени , две диодные  чейки, три элемента И, два триггера- , генератор тактовых импульсов, формирователь и блок управлени ,

   причем первый йход аналогового сумматора соединен с входной клеммой устройства и входом усилител -ограничител , второй вход аналогового сумматора подключен,к выходам первого и второго ключей, входы которых соединены соответственно с первым и вторым вых&дами источника смещающего напр жени , а управл ющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к первому и второму

   выходам блока управлени , выход аналого ого сумматора соединен с входо первого пийового детектора и одним из входов дифференциального усилител , второй вход которого соединен с выходом первого пикового , ;детектора , а выход соеди ен с входом второго пикового детектора, выход второго пикового детектора соединен с выходной клеммой устройства, управл юище входы обоих пиковых детекторов , подключены к третьему выходу блока управлени , выход усилител -ограничител  соединен с входами первой и второй диодных  чеек, выход первой из которых соединен с одним из входов первого элемента И, а выход второй Диодной  чейки через формирователь соединен с одним из входов второго элемента И, вторые входы обоих элементов И подключены к четвертому выходу блока управлени , выходы первого и второго элементов И подключены соответственно

   к входам установки

   1 первого и второго триггеров. входы установки О которых подключены к п тому выходу блока управлени , выходы обоих триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента И и iшестым и седьмш4 входами узла управлени , выход третьего элемента И подключен к восьмому входу блока управлени , к дев тому входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Петребенко К.А. Компенсационные схемы амплитудных вольтметров и указателей экстремума. М., Энер1967 , с. 9-10.

   ги 
2. 2.Там же, с. 78, рис. 3-9.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 61,6595, кл. G 01 R 10/04.