Преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения

Ссибэ Советскими Социалистическими Республик(22) Заявлено 060978 (2 ) 2663931/18-21 (51) М с присоединением эаявни й 923) Приоритет С 01 й 19/02 Госурарствеииый комитет СССР ио дедам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В.В. Кандыбин Минский радиотехнический институт(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ ПО УРОВНЮ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ЗНАЧЕНИЯ Изобретение относится к электро- измерительной технике, но может быть использовано и в радиотехнических устройствах, например в многофункциональных вольтметрах,Известен преобразователь действующего напряжения в постоянное, содержащий генератор треугольного напряжения, соединенный со входами двух 1 Оограничителей положительной и отрицательной полярностей, выходы которых через последовательно включенныесуммирующе-фильтрующий блок, дополнительный ограничитель и амплитудный 15модулятор соединены со вторым входомограничителя отрицательной полярности 111,Существенным недостатком известного устройства является ограниченный 29частотный диапазон преобразования,поскольку для обеспечения работыустройства с высокой точностью верхняя частота входного сигнала должнабыть значительно меньше частоты напряжения треугольной формы. Крометого, при линейном уменьшении входного сигнала усредненное напряжениена вход суммирующе-фильтрующегоблока уменьшается по квадратичному 30 закону, что приводит к ре нскому снижению точности преобразования.Наиболее близкий предлагаемому преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения содержит пиковый детектор, вход которого соединен с одним из входов первого порогового блока, генератор треугольного напряжения, вход которого подключен к выходу пикового детектора, а выход - к другому входу первого порогового блока, к одному из входов второго порогового блока и к сигнальному входу ключа, блок управлеия, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, второй вход - с выходом второго порогового блока, а выход - с упраВляющим входом ключа, интегрирующий усилитель, вход которого подключен к выходу ключа, а выход - к другому входу второго порогового блока. Принцип работы данного устройства основан на использовании треугольного напряжения для квадратирования входного сигнала произвольной формы и постоянного напряжения с последующи.": сравнением квадратовобоих сигналов посредством следящейобратной связи 23,Недостаток известного устройстватакже связан с ограниченным диапазоном преобразования, определяющимсяв основном частотными свойствами выпрямителя и частотой генераторатреугольного напряжения. При использовании данного устройства н режиме"медленной пилы", когда частота входного сигнала значительно больше ча-стоты треугольного напряжения, оснонной вклад в ограничение верхней частоты диапазона преобразования вноситднухполупериодный выпрямитель. Наличие последнего в структурной схемеустройства обусловливает и невысокую точность известного преобразонателя.Цель изобретения - расширение.частоты диапазона и повышение точности преобразования переменного напряжения произвольной формы.Укаэанная цель достигается тем,что в преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения, содержащий пиковый детектор, вход которогосоединен с одним из входов первогопорогового блока, генератор треугольного напряжения, вход которого подключен к выходу пикового детектора,а выход - к другому входу первогопорогового блока, к одному из входонвторого порогового блока и к сигнальному входу ключа, блок управления,первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, второй вход - с выходом второго порогового блока, а выход - с управляющимвходом ключа, интегрирующий усилитель,вход которого подключен к выходуключа, а ныход - к другому входу 40второго порогового блока, введенытретий пороговый блок и инвертор,причем один иэ входов третьего порогового блока соединен со входом пикового детектора, другой вход - с 4выходом инвертора, а выход - с третьим входом блока управления, входинвертора и четвертый вход блокауправления подключены к выходу генера.тора треугольного напряжения. 50 На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.Устройство содержит первый пороговый блок 1, блок 2 управления, ключ 3, интегрирующий усилитель 4, второй пороговый блок 5, пиковый . еО детектор б, генератор 7 треугольного напряжения, инвертор 8 и третий пороговый блок 9.Устройство работает следующим образом. 65 Входное переменное напряжение ОВасравнивается н пороговом блоке 1 стреугольным напряжением О (фиг.2 а),поступающим с выхода генератора 7треугольного напряжения, а н пороговом блоке 9 - с треугольным напряжением О (фиг. 2 б), снимаемым свыхода инвертора 8. Выходной сигналпорогового блока 1 воздействует через блок 2 управления на ключ 3 таким,образом, что треугольное напряжениеО поступает на вход интегрирующегоусилителя 4 при выполнении условияОО, т.е. в интервалах времениот с до с и от сз до й при рассмотрении одного периода колебаниянапряжения треугольной формы О(фиг. 2 а), Аналогично воздействуетвыходной сигнал порогового блока 9через блок 2 управления на ключ 3,но при этом треугольное напряжениеО поступает на вход интегрирующегоусилителя 4 при выполнении условияОе с О, т.е. н интервалах времениот с 6 до ., и от с до сщ (фиг. 2 6).Блок 2 управления анализирует полярность треугольного напряжения Оти разрешает управление ключом 3 сигна.лами с выходов пороговых блоков 1и 9, когда треугольное напряжениеО положительно, а сигналом с выходапорогового блока 5 - когда О отри 7цательно.Таким образом, на выходе ключа 3иэ треугольного напряжения О формитруются треугольные импульсы в интервалах времени от с до с и от с дод, когда входное переменное напряжение имеет положительный знак, атакже в интервалах времени от с дои от й до,когда входное напряжение О отрицательно (фиг. 2 в),причем площадь полученных треугольных импульсов оказывается пропорциональной квадрату мгновенного напряжения.Треугольное напряжение О сравнивается также в пороговом блоке спостоянным напряжением О, (фиг. 2 в)с выхода интегрирующего усилителя 4.Выходной сигнал порогового блока 5 .воздействует через блок 2 управленияна ключ 3 таким образом, что напряжение О поступает на вход интегрирующего усилителя 4 при условииО+ с О , В установившемся режимеследящая обратная связь с выходаинтегрирующего усилителя 4 к соответствующему входу порогового блока5 обеспечивает равенство постоянноговыходного напряжения О среднеквадратичному значению переменного напряжения О,Введение инвертора 8 и пороговогоблока 9 позволяет исключить иэ функциональной схемы преобразователявыпрямитель и тем савам расширитьчастотный диапазон устройства, особенно в режиме "медленной пилы".Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства по сравне нию с известным является повышение точности преобразования. Поскольку в известных устройствах требуется предварительное двухполярное выпрямпение, точность преобразования в значительной степени определяется точностью выпрямления. Построение точного выпрямителя представляет собой довольно сложную техническую задачу и требует как минимум двух усилителей постоянного тока и пять прецизионных резисторов, В предлагаемом устройстве требование высокой стабильности предъявляется только кинвертору, который к тому же 5 работает на одной частоте.Формула изобретенияПреобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения, содержащий пиковый детектор, вход которого соединен с одним из входов первого порогового блока, генератор треугольного напряжения, вход которого подключен к выходу пикового детектора, а выход - к другому входу первого порогового блока, к одному из входов второго порогового блока и к сигнальному входу ключа, блок управления, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, второй вход - с выходом второго порогового блока, а выход - с управ" ляющим входом ключа, интегрирующий усилитель, вход которого подключен к выходу ключа, а выход - к другому входу второго порогового блока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расюирения частотного диапазона и повышения точности преобразования,в него введены третий пороговый блок и инвертор, причем один из входов третьего порогового блока соединен со входом пикового детектора, другой вход - с выходом инвертора, а выход - с третьим входом блока управления, вход инвертора и .четвертый вход блока управления подключены к выходу генератора треугольного напряженияИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 533876, кл. 6 0 й 19/22, 1974.2. Заявка Франции 9 2298111,кл. С 01 й 19/02, 1975.789789Составитель Л- Морозов Редактор А. Маковская Техред Т,Маточка Корректор О, Билак Заказ 9027/40 Тираж 1019 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4