Среднеквадратичный детектор

(22) Заявлено 29.1 080 (21 с присоединением заявки М 01 й 19/22 ударетваивв квинт СССР двааи изавретеаав и открытий(53) Дата опубликования описания 30.048(72 Автор,зобретени В.В.Борисовский ое конструкторское бюро Произбьединения "Виброприбор"(54) СРЕДНЕКВАДРАТИЧНЫЙ ДЕТЕКТОР тилога рифмирующего ход - к базе а транзистора 2 Недостатком ратичного дете сительно узкий низкочастотных достаточной ве нения.адестного ср а является пазон изме налов из-з ны времени з о дне отн рении а неусред-,Изобретение относится к измери. тельной технике и может быть исполь зована в приборах для измерения шума и вибрации.Известен среднеквадратичный детек тор, содержащий два логарифмирующих преобразователя, операционный усилитель, параллельно которому подключена КС-цепочка и транзистор Щ .Недостаток данного среднеквадратичного детектора заключается в относительно узком частотном диапазоне измерений. Известен также среднеквадратичный детектор, содержащий первый логарифматор, ко входу которого подключен выпрямитель, а к выходу - эмиттер транзистора, операционный усилитель, ко входу которого подключен коллек" тор транзистора и первый вывод па" раллельно соединенной ВС-цепочки второй логарифматор, вход которого подключен к выходу детектора, а выЦель изобретения - расширение частотного диапазона.Поставленная цель достигается за счет того, что в среднеквадратичный детектор, содержащий первый логарифматор, к входу которого подключен выпрямитель, а к выходу эмиттер транзистора, операционный усилитель, к входу которого подключен коллектор транзистора и первый вывод параллельно соединенной КС-цепочки, второй логарифматор, вход которого подключен к выходу детектора, а выход " к базе транзистора, введены повторитель. напряжения, дифференциальный усилитель постоянного тока9245 1 о.с.= к 3 и два резисгора, причем вход повторителя напряжения подключен к другому выводу КС-цепочки и через первыйрезистор - к выходу операционногоусилителя, а выход - к выходу детектора, неинвертирующий вход дифференциального усилителя постоянного токаподключен к выходу операционногоусилителя, инвертирующий вход к выходу детектора, а выход через вто орой резистор подключен к входу операционного усилителя.На чертеже представлена схемасреднеквадратичного детектора.Среднеквадратичный детектор со. держит выпрямитель 1, первый логарифматор 2., выход которого подключен к эмиттеру антилогарифмирующеготранзистора 3, Коллектор 3 транзистора подключен к входу операционного усилителя 4. В цепь обратной связи операционного усилителя 4 вклю.чены параллельно резистор 5 и конденсатор 6, последовательно с которыми включен первый резистор 7. Квторому выводу первого резистораподключен вход повторителя 8 напряжения, а выход его подключен к вьходу детектора. К выходу операционногоусилителя 4 неинвертирующим входом,а к выходу детектора инвертирующим входом подключен дифференциальнь 1 й усилитель 9 постоянного тока, выход которогочерез второй резистор 10 подключенк коллектору антилогарифмирующеготранзистора. К выходу детектора подключен вход второго лдгарифматора11, а выход его подключен к базе антилогарифмирующего транзистора,Среднеквадратичный детектор ра Оботает следующим образом. На выходе выпрямителя 1 вырабатывается ток, пропорциональный абсолют. ному значению входного напряжения. Первый логарифматор 2 формирует на пряжение, равное удвоенному логарифму тока на выходе выпрямителя. Ток коллектора транзистора 3 экспоненциально зависит от напряжения между базой и эмиттером. Операционный усилитель 4, а цепь обратной связи которого включен параллельно резистор 5 с конденсатором 6 и первый резистор 7, совместно с повторителем напряжения 8, дифференциальным уси лителем 9 и вторым резистором 10 формирует напряжение, пропорциональное ,среднему значению тока коллектора 97 4транзистора 3, Второй логарифматорформирует напряжение, пропорциональное логарифму выходного напряжения,которое подается на базу транзистора 3. Такий образом, через второйлогарифматор обеспечивается отрицательная обратная связь пропорционально логарифму выходного напряжения,которая необходима для формированиясреднеквадратичного значения неявным вычислением по методу "логарифмантилогарифм",Ток коллектора транзистора протекает по цепи обратной связи операционного .усилителя и второму резистору 10, Мгновенное значение токав цепи обратной связи операционногоусилителя 4 при работе его в линейном режиме определяется выражением где о - мгновенное значение тока вцепи обратной связи,к - мгновенное значение токаколлектора транзистора;коэффициент деления токаколлектора транзистора,зависящий от сопротивлениярезисторов 7 и 10 и коэффициента передачи дифференциального усилителя 9.Мгновенное значение тока, протекающего по второму резистору 1 О, определяется выражением- к(1 Ю),где 1 +- выходной ток дифференциальИного усилителя, протекающий через второй резистор 10.Значение коэффициента деления тока коллектора антилогарифмирующего транзистора 3 определяется выраже- нием йщ4 7+ югде Ко - сопротивление второго резистора 10;К 7 - сопротивление первого резистора 7,Ккоэффициент передачи дифференциального усилителя.Время усреднения детектора определяется произведением сопротивления резистора 5 на емкость конденсатора 6, а максимальное выходное напряжение детектора произведением,Проектная части тока коллектора антилогарифмирующего транзистора 3, протекающего по цепи обратной связи 5-7 на сопротивление резистора 5, Таким образом, не уменьшая тока коллекто ра антилогарифмирующего транзистора и не снижая точности работы детектора на высоких частотах, время усреднения можно увеличить эа счет увеличения сопротивления резистора о 5, соответственно увеличивая сопротивление первого резистора 7, увеличивая коэффициент передачи дифференциального усилителя 9 или уменьшая сопротивление второго резистора 1 О,Применение дополнительных элементов обеспечивает значительное расширение частотного диапазона детектора в сторону низких частот по срав нению с известным, так как время усреднения может быть значительно увеличено без усложнения и ухудшения весогабаритных характеристик.Изобретение расширяет область 25 использования среднеквадратичного детектора в универсальных шумо- и виброизмерительных приборах. Формула изобретения30Среднеквадратичный детектор, содержащий первый логарифматор, к входу которого подключен выпрямитель, а лиал ППП "Патент", г.ужгор к выходу эмиттер транзистора, опе-,рационный усилитель, к входу которо"го подключен коллектор транзистораи первый вывод параллельно соединенной КС-цепочки, второй логарифматор, вход которого подключен к вы"ходу детектора, а выход - к базетранзистора, о т л и ч а ю щ и й с втем, что, с целью расширения частот"ного диапазона, в него введены дифференциальный усилитель постоянноготока, повторитель напряжения и дварезистора, причем вход повторителянапряжения подключен к другому выводуКС-цепочки и через первый резистор к выходу операционного усилителя, а выход - к выходу детекто"ра, неинвертирующий вход дифференциального усилителя постоянного токаподключен к выходу операционногоусилителя, инвертирующий вход - квыходу детектора, а выход через второй резистор подключен к входу операционного усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеВолгин Л.И, Измерительные преобразователи переменного напряженияв постоянное. И., "Советское радио",1977 с, 130, рис. 3.19.2. Справочник по нелинейным схе"мам. Под ред. Д.Шейнгольда. И.,