Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное

Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15,12.75 (21) 2300120/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.77, Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 26.04.77

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (»)642144 (51) М. Кл.а

G 01 R 19/22

G 01 R 19/02

Гасударственный намнтет

Совета Мнннотрав СССР аа делам нзобретеннй и открытий (53) УДК

621.317.7 (088.8) (?2) Авторы изобретения

Ю. А. Скрипник, А. Д. Ниженский и И. Н. Жукикский (71) Заявите.,ь

Институт электродинамики АН Украинской ССР (54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике информационных процессов, может быть использовано в устройствах ввода сигналов в форме переменных напряжений широкого частотного диапазона в ЭВМ, а также в качестве входного широкополосного преобразователя переменного напряжения в постоянное к цифровым вольтметрам постоянного тока.

Известны преобразователи действующего значения напряжения в постоянный ток, где для линеаризации характеристики преобразования в цепь обратной связи включен второй термопреобразователь (1) . Общим недостатком таких устройств является необходимость подбора двух. термопреобразователей с идентичными характеристиками.

Наиболее совершенен линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные широкополосный усилитель, квадратичный детектор, а также последовательно включенные низкочастотный усилитель разностного напряжения и фазочувствительный выпрямитель, соединенный через нагрузочный резистор с прерывателем, управляемый с выхода мультивибратора, который через делитель частоты соединен с управляющим входом фазочувствителького выпрямителя (2).

Недостатком известного устройства является ограниченный частотный диапазон из — за влияния реактивных проводимостей переключателей. Так, быстродействующие интегральные прерынатели ке обеспечивают хорошего разрыва цепи на частотах свыше 20 — 30 кГц из-за относительно больших межэлектродкых емкостей полупроводниковой

10 структуры. Относительно долгое переключение контактных переключателей (герконов) ограничивает частотный диапазон одноканальных преобразователей снизу и снижает быстродействие. Кроме того, на высоких частотах и герконы не обеспечиц вают полного разрыва цепи из — за коктактных емкостей.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя — достигается тем, что в линейном преобразователе действующего значекия переменного напряжения в постоянное, содержащем последовательно соединенные широкополосный усилитель, квадратичный детектор, а также последовательно включенные низкочастотный усилитель разностного напряжения и фазочувствительный выпрямитель, соедиченный через нагрузочный резистор с

542144 прерывателем, управляемым с выхода мультивибратора, который через делитель частоты соединен с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя, на входе включен сумматор, одним из входов соединенный через дополнительно введенные второй прерыватель, конденсатор и нагрузочный резистор с фазочувствительным выпрямителем, между квадратичным детектором и усилителем разностного напряжения включен делитель напряжения, зашунтированный дополнительно введенным третьим прерывателем, а цепи управления дополнительно введенных второго и третьего прерывателей подключены к делителю частоты.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Преобразователь содержит сумматор 1, широкополосный усилитель 2, квадратичный детектор 3, делитель напряжения 4, прерыватели 5 — 7, триггерный делитель частоты 8, мультивибратор 9, низкочастотный усилитель разностного напряжения 10, фазочувствительный выпрямитель 11, нагрузочный резистор 12, разделительный конденсатор 13.

Прерыватели 5 и 7 подключены к противоположным плечам делителя частоты 8 и поэтому работают противофазно.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение 0п частотой с > со входа устройства через сумматор 1 и усилитель 2 воздеиствует на вход детектора 3. К выходу детектора подключен делитель напряжения 4, который периодически с частотой Р шунтируется прерывателем 5.

Цепь управления прерывателя подключена к одному из плеч делителя частоты 8, который возбуждается напряжением симметричного мультивибратора 9 частотой Q (Q, (Q, (с ) . Переменная составляющая напряжения U „проходит через низкочастотный усилитель 10 и выпрямитель 11.

Выпрямленный ток, протекающий через резистор 12, прерывается (модулируется) заземленным прерывателем 6, который управляется непосредственно от мультивибратора 9. Постоянная составляющая модулированного напряжения Uq, выделяющаяся на резисторе 12, используется как выходное постоянное напряжение, Переменная составляющая модулированного напряжения через конденсатор 13 и прерыватель 7 поступает на сумматор 1, В результате действия обратной связи при замкнутом положении прерывателя 7 на детектор 3 воздействует суммарное напряжение

I з — крутизна преобразования детектора 3;

2 — коэффициент передачи сумматора 1; г

K а — коэффициент усиления усилителя 2;

U — измеряемое напряжение, Так как при замкнутом прерывателе 7 прерыватель 5 разомкнут, то входное напряжение усилителя 10

4 где К4 — коэффициент деления делителя напряжения 4 (К4>1).

При разомкнутом прерывателе 7 обратная связь отсутствует, и выходное напряжение детектора

v„, = д,(к„к, U„), Соответственно входное напряжение усилителя

10 с учетом замкнутого состояния прерывателя равно выходному напряжению детектора, т.е.

tt a

У =У„

При непрерывной работе прерывателей 5,7 с частотой Q во входном напряжении усилителя 10 присутствует переменная составляющая с амплитудой

v„ - v,"

28 /с а

После усиления низкочастотного напряжения и

его выпрямления образуется постоянное напр жение

2 2 /U»Ф Uî.ñ 2 4 где Кв — коэффициент усиления усилителя 10

Кэ — коэффициент выпрямления фазочувствительного выпрямителя i 1.

3О Из вьнфямленного напряжения UB с помощью прерывателя 7, работающего непрерывно с частотой

Q>, образуется постоянная составляющая IJ tt u переменная составляющая Ua c

В замкнутой статической системе разностное напряжение Uy стремится к нулю. Если пренебречь погрешностью статизма, то 0 = 0, откуда

U,,=(Ê,= ) u ..

В частном случае при К4 = 2 действующие значения

4О входного напряжения и напряжения обратной связи одинаковы (Оо с = U ) .

Поскольку постоянная и переменная составляющие напряжения, модулированного прерывателем 6, пропорциональны друг другу, выходное но4 стоянное напряжение

Uo = KUo c= KV где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

U — действующее значение входного напуаже.

Ясм ни я.

Так как в уравнение преобразования не входят коэффициенты К> Кг Вз, k> о и К», то и нестабильности соответствующих звеньев не влияют на результат преобразования.

Все прерыва тели, входящие в преооразовательную схему, работают в цепях постоянного тока или низкой частоты коммутации. Поэтому могут быть использованы быстродействующие интегральные прерыватели, повышающие быстродействие линейного преобразователя и расширяющие диапазон преобразуемых напряжений в область низких частот. Замена входного автомати542144

Составитель В. Ваганов

Техр д А. Демьянова Корректор А. Лакида

Редактор Б. Федотов

Заказ 5968/29

Тираж 1032 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4 ческого переключателя сумматором позволяет расширить частотный диапазон в область высоких частот при сохранении высокой точности, свойственной одноканальным схемам.

Формула изобретения

Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные широкополосный усилитель, квадратичный детектор, а также последовательно включенные низкочастотный усилитель разностного напряжения и фазочувствительный выпрямитель, соединенный через нагрузочный резистор с прерывателем, управляемым с выхода мультивибратора, который через делитель частоты соединен с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, на его вход включен сумматор, одним из входов соединенный через дополнительно введенные второй прерыватель, конденсатор и нагруэочный резистор с фазочувствительиым выпрямителем, между квадратичным детектором и усилителем раэностного напряжения включен делитель напряжения, зашунтированный дополнительно введенным третьим прерывателем, а цепи управления дополнительно введенных второго и третьего прерывателей подключены к делителю частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США У 3723845, кл. 324 — 119, 27.03.73.

2. Авторское свидетельство СССР 11е 278844, Н02 m 7/00, 13.01.69.