Стохастический преобразователь действующего значения напряжения

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИСОЦИА ЛИСТ ИЧРЕСПУБЛИН 09) 01) 3 Я" 26Ю.А.Масюренко,имониндинамики АН УкГОСУДАРСТ 8 ЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт электрораинСКой ССР(56) 1. фЭлектроника", 1975, В 15,с. 32-39, рис. 8,2. Справочник по нелинейным схемаМ. Йод,.ред. Шейнголда. М., "Мир",1977, с. 407 Фиг.3,7 и 5 (прототип).(54)(57) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий компаратор, первывход которого соединен со входнойшиной и входсм ключа; выход которогсоединен о входом фильтра низких чатот, отличающийся тем,что,с целью повьааения точности преобразования в широком частотном диапазоне, в него дополнительно введены соединенные последовательно генератор тактовых импульсов, генератор псевдослучайных .чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со вторым входом компаратора, а также элемент совпадений, формирователь и соединенные последовательно вычитающее устройство и интегратор, причем выходы генератора тактовых импульсов и компаратора соединены со входами элемента совпадений, выход которого через формирователь соединен с управляющим ,входом кЛюча, а выход фильтра ниж- Е них частот подключен к первому входу вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходной шиной, выходом интегратора и входом С опорного напряжения цифроаналогового преобразователя.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении измерительных преобразователей среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное.Известны преобразователи напря-. жения, основанные на стохастическоэргодическом преобразовании сигнала. Эти устройства содержат два преобразователя напряжение-вероятность, 10 на входы которых подается преобразуемое напряжение Ои подключенный к выходам логический элемент И, реализующий операцию логического умножения. На выходе элемента И образу ется последовательность иМпульсов, которые с помощью формирователя нормируются по длительности и усредняются фильтром, Включенная на выходе фильтра корнеизвлекающая схема осуществляет операцию извлечения квадратного корня. В результате выходное напряжение устройства пропорционально действующему значению выходного напряжения 1 .25Недостатком этих устройств является низкая точность преобразования, вызванная ограниченным числом усредняемых импульсов. Увеличение числа этих импульсов резко снижает быстродействие устройства.Известен преобразователь. действующего значения напряжения, выполненный по методу неявного вычисления. Устройство содержит время-импульсное множительное устройство, к входу 35 которого подключена входная шина, а выход через усредняющий фильтр подключен к управляющему входу множительного устройства. Выходное напряжение фильтра пропорционально действующему значению входного сигнала Г 2 .Недостатком известного устройства является то, что при обеспечении заданной точности преобразования необходимо осуществить определенное чис ло дискретных выборок и это снижает быстродействие устройства, и заданная точность обеспечивается только в диапазоне низких частот входного сигнала. С увеличением частоты входного, сигнала значительно снижается точность преобразования.Целью изобретения является повышение точности преобразования в широком частотном диапазоне.Поставленная цель достигается тем, 55 что в преобразователь, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной и входом ключа, выход которого соединен с входом фильтра низких частот, дополнитель но введены соединенные последовательно генератор тактовых импульсов, генератор псевдослучайных чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со вторым , 65 входом компаратора, а также элемент совпадений, формирователь и соединенные последовательно вычитающее устройство и интегратор, причем выход генератора тактовых импульсов и выход компаратора соединены со входами элемента совпадений, выход которого через формирователь соединен с управляющим входом ключа, а выход фильтра нижних частот подключен к первому входу вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходной шиной, выходом интегратора и входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя.На чертеже представлена функциональная схема стохастического преобразователя действующего значения .напряжения.Преобразователь содержит компаратор 1 напряжения, цифроаналоговый преобразователь 2 напряжения, генератор 3 псевдослучайных чисел, генератор 4 тактовых импульсов, элемент 5 совпадений, формирователь б импульсов по длительности, ключ 7, Фильтр 8 низких частот, вычитающее устройство 9 и интегратор 10 причем первый вход компаратора 1 соединен со входнойшиной преобразователя и входом ключа 7, выход которого через фильтр 8 низких частот соединен с первым входом вычитающего устройства 9, второй вход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя 2, выходной шиной и выходом интегратора 10, к входу которого подключен выход вычитающего устройства 9, управляющий вход ключа 7 соединен через формирователь 6 с выходом элемента 5 совпадений, первый вход которого соединен с выходом компаратора 1, а второй вход - с выходом генератора 4 тактовых импульсов и входом генератора 3 псевдослучайных чисел, выходы которых соединены со входами цифроаналогового преобразователя 2, выход которого соединен со вторым входом компаратора 1Преобразователь работает следующим образом.Преобразуемое напряжение О поступает на первый вход компаратора 1, на второй вход которого подается опорное псевдослучайное напряжение, в котором имеет место равновероятное распределение амплитуд в диапазоне 0 -0 и, где О- опорное напряжение цифроаналогового преобразователя 2. Это достигается с помощью последовательно включенных генератора 3 псевдослучайных чисел, обеспечивающего получение случайных двоичных чисел с равномерным распределением, и цифроаналогового преобразователя 2, причем в качестве опор"вьх= " "вх="вх20 30 1(Ы иг0:Мф упр вхвых вх Ву ц вьх вьх50 Составитель Е,БорзовТехред С.Мигунова 1(орректор А.ференц. Редактор Л.Псвхан Заказ 4969/42 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного напряхсния последнего в предлагаемом устройстве используется выходное напряжениеОВ интегратора.выхРабота преобразователя синхронизируется импульсами генератора 4 с определенной тактовой частотой. 5Если напряжение входного сигнала О превышает значение выходного сигнала цифроаналогового преобразовател 2, то на выходе компаратора 1 вырабатывается логический уровень "1". 10 Этот уровень подается на вход элемента 5 совпадений. При поступлении на другой вход элемента 5 совпадений тактовых импульсов;с генератора 4 (на выходе Формирователя 6 формируется импульс с нормированной длительностью. Вероятность появления этого импульса равна Поскольку ивжульсное напряжение на управляющем входе ключа 7 определяется зависимостью25 и",и, Ырвьхгде о, - постоянный коэффициент,то среднее значение напряжения навыходе фильтра 6 равно где % - постоянный коэффициент пропорциональности.Напряжение Оф поступает на вход вычитающего устройства 9, на другой вход которого поступает выходное напряжение интегратора, 10. Выходное 40 напряжение вычитающего устройства 9 равно Напряжение О изменяется по законуВЬх где . - постоянная времени интегратора 10.Из уравнения (2) следует Подставив (3) и (1) при условии, чтопостоянная времени фильтра 8 Т с,получают, О - . - Овыхвыхи тогда из последнего уравнения по- лучают где р Ясс- постоянный коэффициент пропорциональности.Из формулы (4)следует, что выходное напряжение интегратора 10 прямо пропорционально входному напряжению преобразователя.Таким образом, в устройстве обеспечивается линейная характеристика преобразования действующего значения входного напряжения. При этом формирование стробируюцего напряжения для. управления ключом осуществляется стохастическим методом путем использования новых элементов: цифроаналогового преобразователя 2, генератора псевдослучайных чисел 3, генератора тактовых импульсов 4, элемента 5 совпадений и Формирователя импульсов 6. Такой принцип формирования управляющего напряжения ключа 7 позволяет обеспечить заданную точность преобразования в более широком частотном диапазоне входных сигналов. Вместе с тем, за счет использования в качестве опорного напряжения цифроаналогового преобразователя выходного напряжения устройства О удаетсявьхуменьшить влияние свойственной стохас,тическо-эргодическим преобразователям методической погрешности из-за конечного числа усредняемых импульсов.