Преобразователь среднего значения напряжения

Преобразователь среднего значения напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

« (11) 6039l2

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1302,76 (21) 2326868/21 (51) М. Кл.

G 01 к 19/02 с присоединением заявки Ph

{23) Приоритет (43) Опубликовано 25,0478.Бюллетень ЭЙ 15 уееуднретненны1 невнтет

Сенете Мнннетрен CCCP не.денев нзееретеннй н етнрытнй (53) УДК 621. 317.7 (088,. 8) (45) Дата опубликования описания 030478 (72) Двторьн изобретения

Ю.М.Туз .и И.Ю.Сергеев

P1) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к иэмерителЬной технике и автоматическому управлению, в частности к преобразователям средних значений напряжения, и может быть использовано при построении различных электроизмерительных приборов.

Известен преобразователь среднего значения напряжения, содержащий после- . довательно соединенные линейный детектор, резистор, операционный усилитель тО с Конденсатором в цепи обратной связи, к выходу которого подключен блок памяти, выполненный в виде ключа с конденсатором и транзисторным повторителем напряжения, причем вход операционного 16 усилителя через--резистор связан с выходом преобразователя, кроме того, вход линейного детектора через формирователь соединен с управляющим входом ключа блока памяти (1) . ЯО

Однако в известном преобразователе достаточно высокая погрешность от изменения частоты входного напряжения.

В преобразователе происходит циклическое сравнение вольт-секундных пло- 25 щадей выпрямленного линейным детектором входного и выходного сигнаЛов.

Циклы задаются с помощью импульсов, которые вырабатывает формирователь из входного сигнала. Уравнение преобраэо- 30 вания известного преобразователя, т. е. выражение зависимости выходного напряжения от входного, в установившемся режиме может быть записано следующим образом.

u„„„. (о,„«> ад.

Выходное напряжение преобразователя после Il -го цикла может быть записано в виде

Т h

Од д „* дs (u „«) )дс д 1- —" о

+0@ " (2) где ) — порядковый. номер цикла;

U †.выходное напряжение преобб разователя перед первым циклом;

) е — коэффициент передачи по напряжению схемы выборкихранення.

Из анализа выражения (2) следует, что выходное напряжение преобразователя U b g,p стремится к установившемуся значению ОВ,„ в случае выполнения неравенства

603912 — < (, (3) причем скорость сходимости тем больше, чем ближе к нулю выражение

ТКп

32с (4)

Из выражения (3) видно, что измене ние частоты входного напряжения —

Т влечет эа собой изменение скорости сходимости выражения (2), т.е. скорости переходного процесса установления выходного напряжения, а при Т= 2Тн где Т„ — некоторые значения периода, для которого при заданных К„,, 3 z и С выражение (4) Равно нулю (значение периода Т, соответствующее максимальной скорости сходимости), сходимость нарушается.

Скорость переходного процесса уста. новления выходного напряжения (т.е. быстродействие преобразователя) зависит от частоты входного напряжения, что приводит к ограничению частотного диапазона последнего при заданной скорости. Это является существенным недостатком известного преобразователя средни"". значений напряжения.

Цель изобретения — уменьшение погрешности от изменения частоты входного напряжения. Это достигается тем, что в преобразователь среднего значения напряжения, содержащий линейный детектор, резистор, операционный усилитель с конденсатором, блок памяти, транзисторный повторитель напряжения, формирователь, введено делительное. устройство вход делителя которого соединен с выходом блока памяти, вход делимого — с входом линейного детектора, а выход — с выходом преобразователя средних значений напряжения.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя средних значений напряжения.

Преобразователь содержит линейный детектор 1, операционный усилитель 2, блок 3 памяти, конденсатор 4, резисторы 5 и 6, формирователь 7 и делительное устройство 8.

Линейный детектор 1 подключен к входу преобразователя. Операционный усилитель 2 соединен с входом блока

3 памяти. Конденсатор 4 включен между входом и выходом операционного усилителя 2. Вход операционного усилителя

2 через резистор 5 соединен с выходом линейного детектора 1, а через резистор 6 — с выходом преобразователя.

Формирователь 7 включен между входом преобразователя и управляющим входом блока 3. Делительное устройство 8 подключено к выходу блока 3, а также к входу и выходу преобразовател я.

На вход преобразователя поступает переменное напряжение, которое детектируется линейным детектором 1, представляющим собой двухполупериодный выпрямитель. Операционный усилитель 2 в совокупности с конденсаторо- 4 и резисторами 5 и 6 представляет собой интегратор, на входы которого непре5 рывно поступают напряжения с выхода

Линейного детектора 1 и с. выхода преобразователя. Выходное напряжение интегратора, Равное интегралу разности указанных напряжений, периодически запоминается схемой 3 выборки-хранения (блок памяти). Выборка производится по приходу импульса выборки с выхода формирователя 7. Напряжение с выхода схемы 3 выборки-хранения непрерывно подается на вход делительного устройства 8, на второй вход которого поступает входное напряжение. Делительное устройство делит напряжение, поступающее с блока 3 памяти, на период Т

2О входного напряжения, т.е. коэффициент передачи делительного устройства 8

Кд вЂ, где К вЂ” некоторый постоянный коэффициент.

Аналогично выражению (2) можно за25 писать выРажение для выходного напряжения предлагаемого преобразователя после 11 -го цикла

Т 1-1

И

Т Н (тк„к о р C = — J (U (t)/éÅ 1-.— -" — +

g г.

1 О л

+О кпк1п (5) где "„ H М вЂ” сопротивления резисторов

5 и 6 соответственно;

С вЂ” емкость конденсатора 4;

Т вЂ” длительность цикла; — порядковый номер цикла; .)(— коэффициент передачи по и напряжению схемы 3 выборки-хранения; ()Π— выходное напряжение преоб45 раз ов ат ел я перед первым циклом.

В установившеся режиме, т.е..при и †-в оо, если выполняется неравенство

1 к ° К 1 (6) выходное напряжение преобразователя можно вычислить следующим образом

Выражение (7) получено из выражения (5) подставкой n = ao.

Из выражения (7) следует, что в предлагаемом преобразователе так же как и в известном, выходное постоянное напряжение прямо пропорционально ус65 редненному за время Т входному пере603912

Формула изобретения

"Вы) Составитель П.Лягин

Техред H. Вабурка КоррекТор M. Демчик

Редактор Т. Зубкова

3акаэ 2061/36 Тираж 1112 Подписное

UHHHIlH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент,.г. Ужгород, ул. Проектная, 4 менному напряжению. Из выражений (5) и (6) видно, что скорость переходного процесса установления выходного напряжения преобразователя не зависит от частоты входного напряжения, что приводит к сохранению постоянной скорос,ти сходимости во всем диапазоне частот входного напряжения. В результате при настройке преобразователя на максимальное быстродействие (максимальная10 корость сходимости — при выполнении словия 1- — = О ) оно сохраняется кп к

R, не на фиксированной частоте, как в известном устройстве, а во всем диапазоне частот входного напряжения. 15

Введение в устройство нового блока — длительного устройства — выгодно отличает преобразователь средних значений напряжения от известного, поскольку устраняется зависимость скорос- 20 ти переходного процесса установления выходного напряжения (быстродействия) от частоты входного напряжения, что приводит к сохранению высокого быстродействия преобразователя не на фиксированной частоте, как в известном преобразователе, а во всем диапазоне частот входного напряжения, к расширению частотного диапазона входного напряжения при заданном быстродействии преобразователя, а также к принципиальному устранению воэможности нарушения сходимости (т.е. появлению расходимости) процесса установления выходного напряжения преобразователя

35 при изменении частоты входного напряжения.

Преобразователь среднего значения напряжения, содержащий последовательно соединенные линейный детектор, резистор, операционный усилитель с конденсатором в. цепи обратной связи, к выходу которого подключен блок памяти, выполненный в виде ключа с конденсатором и транзисторным повторителем напряжения, причем вход операционного усилителя через резистор связан с выходом преобразователя, кроме того, вход линейного детектора через формирователь соединен с управляющим входом ключа блока памяти, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьше. ния погрешности от изменения частоты входного напряжения, в него введено делительное устройство, вход делителя которого соединен с выходом блока памяти, вход делимого — с входом линейного детектора, а выход — с выходом преобразователя средних значений напряжения.

Источники информации, принятые во 1 внимание при экспертизе:

1. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л., Энергия, 1975, с. 91, рис. 40.