Масштабный преобразователь напряжения

А СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 80104 3151) С 01 й 29/00 ЗОБРЕТЕНИ СПИссОСУДАРСТЭЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1, Белов В.М., Клисторин И.ф.и Подзин А,Е. Принципы построенияуниверсального автоматического цифрового вольтметра. - "Автометрия".Новосибирск, "Наука", 1969, В 2,с. 46-51.2. Авторское свидетельство СССРМ 291336, кл. Н 03 К 13/02, 1969 (прототип).(54)(57) МАСШТАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАПРЯЖЕНИЯ, содержащий широкополосный усилитель с регулирующим элементом, компарирующий преобразователь, вход которого через первыйкоммутатор подключен к источникуобразцового напряжения и выходу ши-..рокополосного усилителя, цепь обратной связи, .первый вход которойсоединен с выходом компарирующегопреобразователя, а второй - с фиксирующим элементом калибровки и через первый ключ - с выходом цепи обратной связи, основной запоминающий элемент, соединенный с регулирующим элементом и с выходом второго ключа, дополнительный запоминающий элемент, соединенный свыходом третьего ключа, и сумматор,отличающийся тем, что,с целью повышения быстродействия,в него дополнительно введены линейный преобразователь, нелинейныйпреобразователь, второй и третийкоммутаторы и источник вспомогательного напряжения, причем вход линей.ного преобразователя и первый входвторого коммутатора объединены иявляются входом масштабного преобразователя напряжения, выход линейного преобразователя через нелинейный преобразОватель соединан с входом третьего ключа, первый вход.сумматора подключен к дополнительному запоминающему элементу, вто.рой его вход соединен с выходомтретьего коммутатора, а выход сумматора соединен с входом второго ключа, второй вход второго коммутатора соадинен с источником вспомогательного напряжения, а его выход -с входом широкополосного усилителя,первый вход третьего коммутаторасоединен с выходом цепи обратной, связи, а второй - с общеи клеммоймасштабного преобразователя напряжения.1046710 Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях эфФективного значения напряжения и риодических сигналов произвольной Формы в постоянное нап ряжение.Известен масштабный преобразователь 1 О 30 40 напряжения с автоматической регулировкой и запоминанием коэффициентапередачи, содержащий компарирующийпреобразователь, вход которого черЕэ коммутатор подкточен к источнику образцового напряжения и вЫходу широкополосного усилителя, цепь обратной связи, один вход которойподключен к выходу компарирующегопреобразователя, а другой - к фиксирующему элементу калибровки и через ключ - к выходу цепи обратной связи, соединенной через ключ с за" поминающим элементом 1 3. Недостатками известного масштабного преобразователя являются низкие быстродействие иточность преобразования в широких динамическом и частотном диапазонах изменения входного напряжения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является масштабный преобразователь напряжения, содержащий широкополосный усилитель с основным и дополнительным регулирующими элементами, компарирующий преобразователь, входкоторого через коммутатор подключен к источнику образцового напряжения и выходу широкополосного усилителя, цепь обратной связи, первый вход которой подключен к выходу компарирующего преобразователя, а второй - к фиксирующему элементу калибровки и через ключ - к выходу цепи обратной связи, основной и дополнительный запоминающие элементы,Поставленная цель достигаетсятем, что в масщтабный преобразова"тель напряжения, содержащий широкополосный усилитель с регулирующимэлементом, компарирующий преобразователь, вМод которого через первыйкоммутатор подключен к источникуобразцового напряжения и выходуширокополосного усилителя, цепь обратной, связи,.первый вход которой.соеднне с выходом компарирующегопреобразователя, а второй - с .фиксирующим элементом калибровки и через первый ключ - с выходом цепиобратной связи, основной запоминаю.щий элемент, соединенный с регулирующим элементом и с выходомвторого ключа, дополнительный запоминающий элемент, соединенный с выходом третьего ключа, и сумматор,введены линейный и нелинейный преобразователи, второй и третий коммутаторы и источник вспомогательного напряжения,причем вход линейного преобразователя и первый входвторого коммутатора объединены иявляются входом масштабного преобразователя напряжения, выход линейного преобразователя через нелиней-ный преобразователь соединен с входом третьего ключа, первый входсумматора подключен к дополнительному запоминающему элементу, второйего вход соединен с выходом третьего. коммутатора, а выход сумматорасоединен с входом второго ключа, 5 второй вход второго коммутаторасоединен с источником вспомогательного напряжения, а его выход - свходом широкополосного усилителя,первый вход третьего коммутаторасоединен с выходом цепи обратнойсвязи, а второй его вход соединенс общей клеммой масштабного преобразователя напряжения.45 50 55 60 65 соединенные с управляющими входами основного и дополнительного регулирующих элементов и через коммутирующие элементы - соответственно с выходом цепи обратной связи, цепь положительной обратной связи, вход которой подключен к выходу широкополосного усилителя, а выход через сумматор соединен с входом широкополосного усилителя, второй вход сумматора подключен к выходу широкополосного усилителя 2.Недостатком известного масштабного преобразователя является низкое быстродействие в широком динамическом диапазоне входных напряжений из-за длительного переходногопроцесса преобразования. Цель Изобретения - повышение быстродействия преобразования в ши роком динамйческом диапазоне входных напряжений,На чертеже показана блок-схема масштабного преобразователя напряжения.Масштабный преобразователь напряжения содержит линейный преобразователь 1, осуществляющий преобразование эффективного значения входного напряжения в постоянное, нелинейный преобразователь 2, осуществляющий преобразование постоянного напряжения в постоянное, широкополосный усилитель 3 с регулирующим элементом, цепь 4 обратной связи, компарирующий преобразова" тель 5, первый коммутатор б, пер" вый ключ 7, фиксирующий элемент 8 калибровки, второй ключ 9, дополнительный запоминающий элемент 10, сумматор 11, второй коммутатор 12, основной запоминающий элемент 13, третий ключ 14 и третий коммута тор 15.Масштабный преобразователь напряжения работает следующим образом.Входное напряжение Ой в течение всего времени работй масштабного преобразователя напряжения поступает на вход последовательно соединенных быстродействующего линейного преобразователя 1, осуществляю-, щего преобразование эффективного значения входного напряжения в постоянное напряжение, и нелинейного 10 преобразователя 2, При этом переда" точная характеристика нелинейного преобразователя 2 выбирается таким образом, чтобы общая передаточная характеристика линейного 1 и нелинейного 2 преобразователей совпада- . ла с Функцией зависимости напряжения регулирования, регулирующего элемента широкополосного усилителя 3 от величины эффективного значения Цв установившемся режиме (т.е. йосле окончания процесса масштабного преобразования).Первый коммутатор б устанавливается в положение ь и через него 25 подается образцовое напряжение цо на вход компарирующего преобразователя 5. Выход цепи 4 обратной связи через первый ключ 7 соединяется с фиксирующим элементом 8 калибров-ки. При этом на фиксирующем элементе 8 калибровки устанавливается напряжение, однозначно связанное с эффективным значением образцового напряжения Ц . Одновременно выходоное напряжение нелинейного преобра- З 5 зователя 2 через замкнутый третий ключ 14 поступает на входы дополнительного запоминающего элемента 10 и на первый вход сумматора 11.При этом выходное напряжение 40 сумматора 11 равно выходному напряжению нелинейного преобразователя .2, так как на втором входе сумматора 11 через третий коммутатор 15, находящийся в положении о , подцерживается нулевой потенциал. Перед окончанием калибровки выход сумматора 11 через второй ключ 9 соединяется с управляющим входом регули.Рующего элемента широкополосного усилителя 3, а вход широкополосного усилителя через второй коммутатор 12, устанавливаемый в положение 6, под,ключается к источнику входного напряжения 0ВХ55При этом исключается влияние переходных процессов широкополосного усилителя, возникающих при резком изменении коэффициента передачи регулирующего элемента, на точность 60 масштабного пРеобРазованиЯ Уэх, так как укаэанные переходные йроцессы успевают заканчиваться до момента замыкания цепи параметрической обратной связи, образованной компа рирующнм преобразователем 5 и цепью 4 обратной связи (замыкание происходит в момент окончания калибровки). На выходе широкополосного усилителя к этому моменту устанавливается напряжение, соответствующее с определенной точностью эффективному значению образцового напряжения ИПо окончании калибровки вход компарирующего преобразователя 5 отключается от источника образцового напряжения и подключается к выходу широкополосного усилителя, а также размыкаются первый 7 и третий 14 ключи, причем на Фиксирующем элементе калибровки запоминается напряжение, .соответствующее образцовому напряжению Б, а на дополнительном запоминающем элементе выходное напряжение нелинейного преобразователя, соответствующее с определенной точностью требуемо-. му напряжению регулирования регулирующего элемента, в зависимости от эффективного значения входного напряжения.Далее третий коммутатор 15 переключается в положение а , тем самым замыкается цепь параметрической обратной связи через второй вход сумматора 11. При этом компенспруется погрешность, которая возникает из-за неточности работы цепи параметрической адаптации регулирующего элемента широкополосного усилителя к уровню эффективного значения входного напряжения 0, На выходе широкополосного усилителя 3 устанавливается напряжение,соответствующее с высокой точностью эффектив" ному значению образцового напряжения Оо. При этом регулирующий эле" мент широкополосного усилителя работает не во всем своем динамическом диапазоне регулирования, а лишь в окрестности одной рабочей точки, положение которой на регулирующей характеристике и размеры ее окрестности определяются точностью работыцепи параметрической адаптации регулирующего элемента к уровню эффективного значения входного напряжения 0. За счет этого и достигается высокое быстродействие масштабного преобразователя напряжения в широком диапазоне входных напряжений, так как длительность возникающего при этом переходного процесса очень мала.По окончании процесса масштабного преобразования входного напряжения Опервый, и третий коммута" торы б и 15, первый и третий ключи 7 и 14 возвращаются в исходное состояние, а второй ключ 9 размыкается. При этом установившееся значение коэффициента передачи широко1046710 Составитель В. КостинРедактор Н. Гришанова ТехредС,МигуноваКорректор А. Ильи Подписита СССРрытийб. д. 4/5 7724/45 Тираж 710 ВНИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и отк 3035, Москва, Ж, Раушская н е к нт", г. Ужгород, ул. Проектная,иал ППП ф полосного усилителя сохраняется неизменным, поскольку напряжение на выходе основного запоминающего элемента остается постоянным. Для определения значения коэффициента передачи на вход широкополосного усилителя через второй коммутатор 12 (положение а) подается вспомогательное напряжение Цв . По величине выходного напряжения широкополосного усилителя при заданном значении Ов легко определяется коэфФициент передачи масштабногопреобразователя,.Таким образом, вследствие введения в масштабный преобразовательцепи параметрической адаптации, содержащей последовательно включенныелинейный и нелинейный преобразователи, подключенные через ключи исумматор к регулирующему элементуширокополосного усилителя, повыша ется быстродействие в широком диапазоне входных напряжений масштаб-ного преобразователя,