Среднеквадратический детектор

, 103 19) 19/О ИЕ И ЕТ ИС ЕТЕПЬСТВУ ВТОРСИОМ бюро СССР6.схемам.1977) ЕКор,аыпус пе ром и хо ГОСУДАРСТЬЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетельствой 596887) кл. С 01 й 1 У/02) 1972, Справочник по нелинейнымПод ред. Шейнголда. И "Мир",с. 409,(б 4)(57) СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИЙ ДЕТОР,содержащий первый логарифмавход которого соединен с выходомрямителя, второй логарифматор, вкоторого подключен к выходу блокреднения, выполненного на основерационного усилителя с конденсатв цепи обратной связи и резисторсоединенным одним из выводов с в дом усилителя, блок суммирования и антилогарифмирования, выполненный в виде транзистора, эмиттер и база которого подключены к выходам соответственно первого и второго логарифматоров, о т л и ч а ю ц(ь и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и области практического использования, в него введены регулируемый и дополнительный нерегулируемый резисторы, причем регулируемый резисторвключен между коллектором транзистора и инвертирующим входом операционного усилителя, дополнительный нере-, гулируемый резистор -между коллектором транзистора и шиной нулевого потенциала, а другой вывод ранее указанногоф резистора подключен к точке соединения коллектора транзистора с соответ- ф ф ствующими выводами двух введенных С резисторов.7Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в аппаратуреразличного характера, например в универсальных шумо- и виброиэмерительных приборах.Известен измеритель среднеквадратического значения переменного напряжения, построенный по принципу кусочно-линейной аппроксимации параболы и 10содержащий резистивный делитель напряжения, к соответствующим выводамкоторого подключены выход выпрямителя и входы диодно-резистивных аппроксимирующих цепей, блок усреднения , 15выполненный на основе включенногона общем выходе аппроксимирующих цепей операционного усилителя с параллельно соединенными конденсатором ирезистором в цепи обратной связи 1 . 20Недостаток указанного устройствасвязан с низкой точностью измерения,обусловленной несовершенством аппроксимации параболы,Наиболее близким к предлагаемому 25является среднеквадратический детектор,реализующий метод неявного вычисления и содержащий первый логарифматор,вход которого соединен с выходом выпрямителя, второй логарифматор, входкоторого подключен к выходу блока усреднения, выполненного на основе операционного усилителя с параллельносоединенными конденсатором и резистором в цепи обратной связи, блок сумми 35рования и антилогарифмирования, выполненный в виде транзистора, эмиттер ибаза которого подключены к выходамсоответственно первого и второго логарифматоров, а коллектор - к инвертирующему входу операционного усилителя 1 2 1.Один из недостатков известного устройства определяется незначительнойвеличиной постоянной времени усреднения, обусловливающей ограничение частотного диапазона снизу,Повышение времени усреднения засчет увеличения сопротивления резистора и емкости конденсатора в цепиобратной связи операционного усилителя оказывается невозможным из-эа снижения при этом тока коллектора транзистора и, как следствие, уменьшения верхней рабочей частоты детектора илиухудшения его весогабаритных характеристик.-гДругой недостаток устройства заключается в сложности изменения времени усреднения в широких пределах,выражающейся в необходимости переключения конденсаторов в цепи обратнойсвязи операционного усилителя. Отмеченное обстоятельство существенноограничивает применение известногодетектора в контрольно-измерительнойаппаратуре,Цель изобретения - расширение частотного диапазона и области практического использования подобного измерительного устройства,Поставленная цель достигается тем,что в срвднеквадратический детектор,содержащий первый логарифматор, входкоторого соединен с выходом выпрямителя, второй логарифматор, вход которого подключен к выходу блока усреднения, выполненного на основе операционного усилителя с конденсаторомв цепи обратной связи и резистором,соединенным одним из выводов с выходом усилителя, блок суммирования иантилогарифмирования, выполненный ввиде транзистора, эмиттер и база ко"торого подключены к выходам соответственно первого и второго логарифматоров, введены регулируемый и дополнительный нерегулируемый резисторы,йричем регулируемый резистор включенмежду коллектором транзистора и инвертирующим входом операционного усилителя, дополнительный нерегулируемый резистор - между коллектором транзистора и шиной нулевого потенциала, а другой вывод ранее укаэанного резистора подключен к точке коллектора транзистора с соответствующими выводами двух введенных резисторов.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого среднеквадратического детектора,В состав устройства входят Выпрямитель 1, логарифматор 2, блок суммирования и антилогарифмирования, выполненный в виде транзистора 3, логарифматор 4, блок усреднения, выполненный на основе операционного усилителя 5 с конденсатором 6 в цепи обратной связи, а также с нерегулируемыми резисторами 3 и 8,и регулируемым резистором 9,Устройство работает следующим образом,На выходе выпрямителя 1 вырабатывается ток, пропорциональный абсолютному значению входного напряжения, Логарифматор 2 формирует напря10339жение, пропорциональное удвоенному логарифму тока на выходе выпрямителя 1, Ток коллектора транзистора 3 экспоненциально зависит от напряжения между базой и эмиттером, За счет отрицательной обратной связи по постоянному току через резисторы 7 и 9 на коллекторе транзистора 3 и на вы ходе операционного усилителя 5 поддерживается напряжение, постоянная 19 составляющая которого равна нулю, При этом постоянная составляющая напряжения на выходе операционного усилителяоказывается равной произведению среднего значения тока кол лектора транзистора 3 на сопротивление резистора 7. С помощью логарифматораобеспечивается отрицательная обратная связь, пропорциональная логарифму напряжения на выходе р 0 операционного усилителя 5. Таким образом, в данном детекторе на выходе формируется напряжение, равное среднеквадратическому значению входного напряжения, по методу неявного вы числения (за счет обратной связи ) с использованием преобразования логарифм-антилогарифм.На входе операционного усилителя 5 поддерживается нулевой уровень и . переменной составляющей напряжения за счет емкости конденсатора 6 в цепи обратной связи. Переменная составляющая тока, протекающая к входу операционного усилителя 5 через резистор 9, компенсируется перемен 35 нцм током через конденсатор б за счет пульсаций выходного напряжения,Переменное напряжение на коллекторетранзистора 3 не равно нулю, а переменный ток через резисторы. 9 и 840 пропорционален величинам их проводимостей, За счет ответвления части переменного тока через резистор 8 на шину нулевого потенциала уровень напряжения пульсаций на выходе операци 45онного усиЛителя 5 определяется эквивалентной постоянной времени усреднения: С .ЙЭ 1 764где С - экви валент ная емкост ь усредэняющей цепи;В - сопротивление резистора 7:Для С справедливо следующее соотношение3где С- емкость конденсатора 6;й к - сопротивления резисторов 8и 9Таким образом, при увеличении сопротивления регулируемого резистора 9 от нуля до максимального значения эквивалентная емкость СЭ усредняющей цепи будет плавно увеличиваться от значения, равного номинальной емкости С конденсатора 6, до максимального значения, определяемого соотношением сопротивлений нерегулируемых резисторов 7 и 8 и максимальным сопротивлением регулируемого резистора 9. При этом сопротивление резистора 8 должно бцть достаточно низким, чтобы обеспечить линейный режим работы транзистора 3 (без насыщения). Применение дополнительных реэистивнцх элементов обеспечивает значительное расширение частотного диапазона детектора в сторону низких частот практически без усложнения устройства и затрат дополнительной мощности. Кроме того, предлагаемая конструкция значительно упрощает процесс эксплуатации детектора, так как исключается необходимость использования сложных цепей переключения конденсаторов при изменении времени усреднения, а также обеспечивается плавная установка времени усреднения с необходимой точностью, В результате сущвственно расширяется область практического использования данного среднеквадратического детектора в уни-.версальных аумо- и виброизмери" тельных приборах, а также следящих контрольно-измерительных системах, ВНИИПИ Заказ 5617/Й 8 Тираж 710 ПодписноеВ ж жаь ж 4 Ш ж Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,