Способ преобразования переменного напряжения в постоянное и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5(59 02 М 7 217 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е ее.е(56) 1. Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М., "Советское радио", 1977,.с. 27.2. Там же, с. 48.(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ преобразования переменного напряжения в постоянное, в4,.801023589 А котором исходное переменное напря жение приводят к желаемому уровню путем деления или усиления, затем формируют его модуль и подавляют пульсации полученного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что., с целью улучшения качества выходного напряжения путем снижения уровня пульсаций, модуль переменного напряжения формируют интегрированием исходного напряжения с начала любого полупериода основной гармоники исходного напряжения, а также интегри-, рованием с начала следующего за ним полупериода, пульсации же подавляют, вычитая полученные значения интегралов друг иэ друга. Ж10 23589 20 2. Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащее первый операционный усилитель с цепью обратной связи, два ключевых элемента и два интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем снижения уровня пульсаций, ключевые элементы выполнены на двух полевых транзисторах различной проводимости, каждый из которых шунтирует соответствующий конденсатор интегратора, причем зат 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в качестве измерительного преобразователя переменного напряже ния в постоянное.Известен способ преобразования переменного напряжения в постоянное, согласно которому исходное переменное напряжение приводит к желаемому 10 уровню путем деления или усиления, формируют его модуль и подавляют пульсации 1 .Недостаток укаэанного способа состоит в том, что не достигается высокое качество выходного напряжения, которое имеет повышенный уровень пульсаций.Известно устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащее операционный усилитель с цепью обратной связи, два ключевых элемента и два интегратора 2 .Устройство не обеспечивает высокое качество выходного напряжения.Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения путем снижения уровня пульсаций.Эта цель достигается тем, что согласно способу преобразования пере менного напряжения в постоянное исходное переменное напряжение приводят к желаемому уровню путем деления или усиления, затем формируют его модуль и подавляют пульсации 35 полученного напряжения, при этом модуль переменного напряжения формируют интегрированием исходного напряжения с начала любого полупериода основной гармоники исходного напряжения, а также интегрированием с начала следующего за ним полупериода, пульсации же подавляют, вычитая полученные значения интегралов друг из друга. воры обоих транзисторов объединеныи подключены к средней точке цепи извведенных конденсатора и резистора,соединенных последовательно, приэтом укаэанная цепь подключена квыходу дополнительно введенного второго операционного усилителя, авходы интеграторов соединены с инвертирующим входом второго операционного усилителя и образуют входные выводы,а выходы интеграторов подключены к вхо-.дам первого операционного усилителя,выход которого образует выходные выводы. 2В устройстве для преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащем первый операционный усилитель с цепью обратной связи, два ключевых элемента и два интегратора, ключевые эЛементы выполнены на двух полевых транзисторах различной проводимости, каждый из которых шунтирует соответствующий конденсатор интегратора, причем затворы обоих транзисторов объединены и подключены к средней точке цепи из введенных конденсатора и резистора, соединенных последовательно, при этом указанная цепь подключена к выходу дополнительно введенного второго операционного усилителя, а входы интеграторов соединены с инвертирующим входом второго операционного усилителя и образуют входные выводы, а выходы интеграторов подключены к входам первого операционного усилителя выход которого образует выходные выводы.На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2- кривые, поясняющие сущность способа.Преобразователь содержит первый. операционный усилитель с цепью обратной связи (вычитающее устройство) 1, ключевые элементы на полевых транзисторах 2 и 3 различной проводимости.Транзистор 2 шунтирует конденсатор интегратора 4, а транзистор 3 конденсатор интегратора 5. Затворы транзисторов 2 и 3 объединены и подключены к средней точке цепи последовательно соединенных конденсатора 6 и резистора 7. Цепь указанных элементов подключена к выходу второго операционного усилителя (усилителя- ограничителя) 8. Входы интеграторов 4 и 5 соединены с инвертирующим входом усилителя-ограничителя 8 и образуют вход преобразователя, а выходы интеграторов 4 и 5 подключены к. 1023589 входам вычитающего устройства 1, вы-. ход которого является выходом преобразователя.Способ снижения уровня пульсаций преобразователем состоит в том, что модуль исходного сигнала формируют 5 путем интегрирования его одновременно двумя интеграторами, один из которых начинает работать в начале любогб полупериода основной гармоники преобразуемого напряжения, а другой - О на полпериода позже. В этом случае .полученные интегралы содержат постоян-. ные составляющие разных знаков, а переменные составляющие у них одинаковы. Вычитая эти интегралы друг 15 из друга, получают постоянное напряжение, пропорциональное средневыпрямпенному значению исходного сигнала, при полном отсутствии пульсаций. Инерционность преобразования в этом слу чае получается наименьшей (для однофазного сигнала) и представляет собой чистое запаздывание на половину периода.Пусть после деления или усиления исходный сигнал имеет видг 5 30 где 1 с=1,2,3О и Щ - соответственно амплитудаи фаза М-ой гармоники сиг нала;Я - угловая частота; 35с - время.Пусть первый интегратор начинает работать при х=0, его выходное напря- жение где. А - коэффициент передачи перво го интегратора.Пусть второй интегратор начинает 45работать при.х=и=3,1416 , тогдаего выходное напряжение2 2 = 2- сббО+ Ч) -сов(М ху Я 501где А - коэффициент передачи второго интегратора,Вычитая полученные выражения, 55получим средневыпрямпенное значениеисходного сигнала, полагая А =А=А,ц2 ВЕ -совр. 0-4)Л-) Ьо Выражение не содержит составляю" .щие, зависящие от времени, т.е. пульсации в полученном напряжении отсутствуют. Также видно что четные гармоники сигнала не влияют на средне- выпрямленное значение, что согласуется с Физикой процесса. Кроме того, модуль средневыпрямпенного значения основной гармоники (к=1) имеет максимум при ( =0 или к . Следовательно, интегрирование лучше всего начинать в начале полупериода напряжения основной гармоники.Работа устройства в соответствии с описанным способом поясняется кривыми на Фиг. 2.Синусоидальный входной сигнал 9 поступает на входы интеграторов 4 и 5 и усилителя-ограничителя 8, напря" жение на выходе которого представлено кривой 10, т.е. усилитель-ограничитель 8 превращает входной сигнал 9 в кривую 10 практически прямоугольной формы. Цепь из конденсатора б и резистора 7 выделяет Фронты из кривой 10, поэтому на затворы транзисторов 2 и 3 поступают раэнополярные импульсы 11 напряжения. Транзистор 2 открывается только отрицательными импульсами, а транзистор 3 только положительными. Открываясь, они разряжают емкость своего интегратора, т.е. обнуляют его.Таким образом, интегратор 4 обнуляется отрицательными импульсами, образованными положительным фронтом входного сигнала 9, т.е. в начале положительного полупериода, а интегратор 5 - в начале отрицательного полупериода положительными импульсами.Таким образом,. в нулевой момент времени интегратор 4 обнуляется, а интегратор 5 - нет, при этом оба интегратора начинают интегрировать входной сигнал, но на выходе интегратора 5 в начале работы присутствует некоторое, например положительное, напряжение дрейфа, а у интегратора 4 оно практически равно нулюСоответственно выходное напряжение 12 интегратора 4 показано на фиг, 2 с нуля, а выходное напряжение 13 интегратора 5 имеет положительное значение дрейфа. При однна" ковых коэффициентах передачи интеграторов в первые полпериода их выходные напряжения различаются только на величину напряжения дрейфа интегратора 5. В начале второго (отрицательного) полупериода интегратор 5 обив. ляется, и напряжение на его выходе становится положительным в процессе интегрирования. Таким образом, переходныйпроцесс в интеграторах заканчивается в первые полпериода, а далеевыходные напряжения интеграторов различаются только постоянной составляющей: у интегратора. 4 она отрицательна, а у интегратора 5 - положительна. Так продолжается до тех пор,дока не изменится входное напряже1023589 1Редакто Составитель Е. МельникоЛ. Веселовская Техред О,Неце КорректорО. Би аказ 4234/46 Тираж 687 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушскПодпис ета СССРкрытийнаб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна ние 9. После его изменения напряжения на выходе обоих интеграторов устанавливаются опять через полпериода.Вычитающее устройство 1 собрано по обычной схеме. Оно инвертирует .напряжение, поступающее на верхний вход, и не изменяет напряжение, поступающее на нижний вход. В результате на его выходе получаетсянапряжение 14, представляющее собойразность напряжений 12 и 13,Таким образом, с помощью предла гаемого способа, который реализуется описанным устройством, достигается значительное улучшение качествавыходного напряжения.