Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 15,12.75 (21) 2300120/21с присоединением заявкиСоюз Советских Социалистицеских Республик(11) 842144 51) М, Кл,а б 01 В 19/2 6 01 Я 19/О асударственныи камнтетСоеата Миииотрав СССРаа делам изобретенийи открытий(53) УДК 621.317,7 (088.8 5) Дата опубликования описания 26.04.7(71) Заявите.,ь ститут электродинамики АН Украинской 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 на.пряжения в постоянное к цифровым вольтметрам постоянного тока.Известны преобразователи действующего значения напряжения в постоянный ток, где для линеари зации характеристики преобразования в цепь обратной связи включен второй термопреобразователь (1) . Общим недостатком таких устройств является необходимость подбора двух термопреобразователей с идентичными характеристиками. 15Наиболее совершенен линейный преобразователь действующего значения переменного напря. жения 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 прерыва.телем, управляемый с выхода мультивибратора, который через делитель частоты соединен с управляющим входом фазтеля 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 структуры, Относительно долгое переключение контактных переключателей (геркоков) ограничивает частотный диапазон одноканальных преобразователей снизу и снижает быстродействие. Кроме того, на высоких частотах и геркокы не обеспечивают 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 спрерывателем, 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, зашунтированньй дополнительно введенным третьим прерьвателем, а цепи управления дополнительно введенных второго и третьего прерывателей подключены к делителю частоты.На чертеже приведена функциональная схема устройства.Преобразователь содержит сумматор 1, широ. кополосный усилитель 2,квадратичньй детектор 3, делитель напряжения 4, прерыватели 5 - 7, триггер. ный делитель частоты 8, мультивибратор 9, низкочастотный усилитель разностного напряжения 10, фазочувствительньй 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 Оп частотой сд со входаустройства через сумматор 1 и усилитель 2 воздеиствует на вход детектора 3. К выходу детектораподключен делитель напряжения 4, который периодически с частотой Й, шунтируется прерывателгм 5.Цепь управления прерывателя подключена к одному из плеч делителя частоты 8, которьй возбуждается напряжением симметричного мультивибратора 9 частотой й (й, ( й, (с 2) . Переменная составляющая напряжения О проходит через низкочастотньй усилитель 10 и выпрямитель 11,Выпрямленный ток, протекающий через резистор 12, прерывается (модулируется) заземленнымпрерывателем 6, который управляется непосредственно от мультивибратора 9. Постоянная составляющая модулированного напряжения Оо, выделяющаяся на резисторе 12, используется как выходноепостоянное напряжение,Переменная составляющая модулированногонапряжения через конденсатор 13 и прерыватель 7поступает на сумматор 1,В результате действия обратной связи при замкнутом положении прерывателя 7 на детектор 3 воздействует суммарное напряжениез - крутизна преобразования детектора 3;2К, - коэффициент передачи сумматора 1;21 а -коэффициент усиления усилителя 2;О - измеряемое напряжение,Так как при замкнутом прерывателе 7 прерыватель 5 разомкнут, то входное напряжение усилителя 104где К 4 - коэффициент деления делителя напряжения 4 (К 4,1),При разомкнутом прерывателе 7 обратная связьотсутствует, и выходное напряжение детектораУ, =д,(кк,ц) ,Соответственно входное напряжение усилителя10 с учетом замкнутого состояния прерывателяравно выходному напряжению детектора, т,е.а15О =УПри непрерывной работе прерывателей 5,7 счастотой й во входном напряжении усилителя 10присутствует переменная составляющая с амплитудой- У,"26 1(г а д2После усиления низкочастотного напряжения иего выпрямления образуется постоянное напряжение11 ф 1 о,с4где Ка - коэффициент усиления усилителя 10;Кд - коэффициент выпрямления фазочувствительного выпрямителя 11.30 Из выпрямленного напряжения Ов с помощьюпрерывателя 7, работающего непрерывно с частотойй, образуется постоянная составляющая Оо ипеременная составляюпюя Оо.с,В замкнутой статической системе разностное35 напряжение О 1, стремится к нулю. Если пренебречьпогрешностью статизма, то 0=0, откудаос ( 4 )В частном случае при К 4 = 2 действующие значения4 О входного напряжения и напряжения обратной связиодинаковы ( Оо с = О, ) .Поскольку постоянная и переменная составляющие напряжения, модулированного прерывателем 6, пропорциональны друг другу, выходное но 45 стоянное напряжениеО,=КО= Когде К - коэффициент пропорциональности;О - действующее значение входного вавувкесиния.Так как в уравнение преобразования не входяткоэффициенты К 2 Кг Зэ К 2 о и К 2 1, то и нестабильности соответствующих звеньев не влияют на результат преобразования.Все прерыва тели, входящие в преооразовательную схему, работают в цепях постоянноготока или низкой частоты коммутации, Поэтомумогут быть использованы быстродействующие интегральные прерыватели, повышающие быстродействие линейного преобразователя и расширяющие диапазон преобразуемых напряжений вобласть низких частот. Замена входного автомати542144 ческого переключателя сумматором позволяет рас.ширить частотный диапазон в область высокихчастот при сохранении высокой точности, свойственной одноканальным схемам. 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, о т л и ч а ю щ и й с я Составитель В. Ваганов Техред 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, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения тем, что, с целью повышения быстродействия, на его вход включен сумматор, одним из входов соединенный через дополнительно введенные второй прерыватель, конденсатор и нагруэочный рези. стор с фазочувствительным 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 11 е 278844, Н 02 а 7/00, 13.01,69,