Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 А ю 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ПИ СКО Д Я ПРЕОБРАЗОВА АПРЯЖЕНИЯ В ПО ИЕ ИЗОБ ВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4670872,2122) 30.033946) 07,07.91, оюл. М 2(56) Авторское свидет1 Ф 676938 ;л О 01 й 1Колом;.е О,М., Пческий выбор диапазоровых приборах, М.:р,ис. 42,(54) УСТРОЙСТВОНИЯ ПЕРЕМЕННОГОСТОЯ ННОЕ(57) Изобретение отнной технике и можетпреобразования пере ельство СССР9/02, 06,12,76.рошин Е,М, Автоматина измерений в цифЭнергия, 1980, с. 87,осится к измеритель- быть использовано для менных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение. Цель изобретения - повышение точности преобразования переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение - достигается применением входной шины.1, управляемого масштабного преобразователя 2, преобоазователя 3 среднеквадратинеских значений, дифференциального усилителя 5, источника 13 постоянного напряжения, Устройство содержиттакже двухполупериодный выпрямитель 4, резистор 6, конденсатор 7, диод 8, интегрирующую ВС- цепь 9, состоящую из резистора 10 и конденсатора 11, формирователь 12 прямоугольного напряжения, резисторы 14 и 15, входную шину 16. 3 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение,Целью изобретения является повышение точности преобразования переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение,На фиг,1 показана функциональная схема устройства для преобразования переменного напряжения в постоянное; на фиг,2 показаны эпюры напряжений в разных точках схемы; на фиг,3 показан пример реализации управляемого преобразователя среднеквадратических значений.Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное содержит входную шину 1, к которой подключены последовательно соединенные управляемые масштабный преобразователь ". и преобразователь 3 среднеквадра;ических значений, двухполупериодный выпрямитель 4, вход которого соединен с выходом "и ра вляемого масштабного п реобразователя 2, дифференциальный усилитель 5, инвертирующий вход которого соединен с выходом выпрямителя 4, резистор б и конд.нсатор 7, включенные последовательно между выходом и неинвертирующим входом дифференциального усилителя 5, диод 8, через который к вь 1 ходу дифференциального усилителя 5 подключена интегрирующая ВС-цепь 9, состоящая из резистора 10 и конденсатора 11, формирователь 12 прямоугольного напряжения, вход которого соединен с выходом интегрирующей ЯС-цепи 9, а выход - с управляющими входами управляемых масштабного преобразователя 2 и преобразователя 3 среднеквадратических значений, источник 13 постоянного напряжения, резисторы 14, 15, включенные последовательно между источником 13 постоянного напряжения и выходом формирователя 12 прямоугольного напряжения, общие выводы которых соединены с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 5, выходную шину 16, соединен" ную с выходом управляемого преобразователя 3 среднеквадратических значений.Устройство работает следующим образом,Управляемые масштаоньй преобразователь 2 и преобразователь 3 соеднеквадратических значений имеют два режима работы, В первом режиме работы управляемый масштабный преобразователь 2 имее г номинальный коэффициент передачи, а управляемый преобразователь 3 среднеквад. ратических значений - коэффициент передачи меньше номинального значения, например, в три раза, Во втором режиме работы управляемый масштабный преобразователь 2 имеет коэффициент передачи в 5 три раза меньше номинального значения, ауправляемый преобразователь 3 средне- квадратических значений - номинальный коэффициент передачи, В любом режиме работы произведение коэффициентов пере дачи масштабного преобразователя 2 и преобразователя 3 среднеквадратического значения должно быть одно и то же.Для первого режима работы необходимо на управляющие входы преобразовате лей 2 и 3 подать напряжение, равное нулю,а для второго режима работы - постоянное управляющее напряжение, Формирователь 12 прямоугольного напряжения должен вырабатывать на выходе отрицательное на пряжение.Сопротивления резисторов 14 и 15 подбираются таким образом, чтобы напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 при нулевом напряжении на выходе формирова теля 12 равнялось максимальной амплитуденапряжения на входе преобразователя 3,Если переменное напряжение на входепреобразователя 3 не превышает максимальной амплитуды, напряжение на выходе 30 выпрямителя 4, равное абсолютному значению переменного напряжения на входе преобразователя 3, не превышает постоянного напряжения на неинвертирующем входе усилителя 5, Поэтому на выходе усилителя 5 35 постоянное напряжение положительно,усилитель 5 находится в насыщении, диод 8 не пропускает положительное напряжение на вход интегрирующей цепи 9, на выходе цепи 9 напряжение равно нулю, на выходе 40 формирователя 12 и на управляющих входахпреобразователей 2 и 3 напряжение равно нулю, преобразователи 2 и 3 работают в первом режиме, постоянное напряжение на вь 1 ходе устройства определяется средне квадратическим значением переменногонапряжения на входе устройства и произведением коэффициентов передачи преобразователей 2 и 3.Если амплитуда переменного напряже ния на входе преобразователя 3 превышаетмаксимальный уровень, то напряжение на инвертирующем входе усилителя 5 превышает напряжение на его неинвертирующем входе, номинальное напряжение на выходе 55 усилителя 5 уменьшается. Это уменьшениепередается через резистор 6, конденсатор 7 на резисторы 14, 15 и с них на неинвертирующий вход усилителя 5, и напряжение на выходе усилителя 5 еще больше уменьшается, Начинается лавинообразный процесс,мирователя 12 выбирается таким образом, 35 40 50 который заканчивается изменением полярности напряжения на выходе усилителя 5. После окончания перезаряда цепи резистор 6 - конденсатор 7 отрицательным напряжением с выхода усилителя 5 положительное напряжение на выходе усилителя 5 восстанавливается,Таким образом, усилитель 5 вырабатывает импульс напряжения отрицательной полярности. Длительность импульса определяется постоянной времени цепи резистор 6 - конденсатор 7 и должна быть в несколько раз (в 3 - 4) меньше самого большого периода сигнального напряжения на входе устройства.Постоянная времени заряда конденсатора 11 должна быть меньше длительности импульса на выходе усилителя 5. Поэтому импульс отрицательной полярности через диод 8 заряжает конденсатор 11 цепи 9.При появлении напряжения на конденсаторе 11 на выходе формирователя 12 формируется управляющее напряжение, которое г ереводит преобразователи 2 и 3 во второй;.,ежим работы. При этом коэффициент передачи преобразователя 2 уменьшается (например, в 3 раза). Напряжение с выхода формирователя 12 уменьшает через резистор 15 напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 например, в 3, 5 раза), следующий импульс сигнала на входе преобразователя 3 уменьшается в 3 раза.Постоянная времени разряда конденсатора 11 через входное сопротивление форчтобы к мол енту прихода следующего сигнального импульса на выходе формирователя 12 еще действовало постоянное напряжение. Так как сигнальный импульс на выходе преобразователя 2 и, следовательно, на инвертирующем входе усилителя 5 уменьшается в 3 раза, а постоянное напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 уменьшается в 3,5 раза, то в момент действия сигнального импульса напряжение на неинвертирующем входе превышает напряжение на неинвертирующем входе и усилитель 5 вырабатывает второй импульс, затем третий и т,д. Эти импульсы подзаряжают конденсатор 11, на выходе формирователя 12 постоянное напряжение сохраняется, и сохраняется второй режим работы;Поскольку во втором режиме работы коэффициент передачи преобразователя 2 уменьшается в 3 раза без изменения общего коэффициента передачи преобразователь 2 - преобразователь 3, то амплитуду сигнала на входе устройства можно увели 5 10 15 20 25 30 чить в 3 раза при малых погрешностях преобразования.При обратном уменьшении амплитудного значения сигнального напряжения вовтором режиме работы, амплитуда напряжения на инвертирующем входе усилителя5 становится в какой-то момент временименьше напряжения на его неинвертирующем входе. Поэтому усилитель 5 не вырабатывает отрицательный импульс оточередного сигнального импульса, При этомконденсатор 11 разряжается дс нуля и напряжение на выходе формирователя 12скачком падает до нуля. Напряжение на делителе - резисторах 14, 15 и соответственнона неинвертирующем входе усилителя 5увсличивается в 3,5 раза, устройство переходит в первый режим работы, амплитуданапряжения на выходе преобразователя 2 исоответственно на неинвертирующем входеусилителя 5 увеличивается в 3 раза, Но таккак напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 увеличивается в 3,5 раза, тоэто напряжение устойчиво превышает напряжение йа инвертирующем входе усилителя 5, и усилитель 5 перестаетформировать отрицательные импульсы.Напряжение на выходе формирователя 12сохраняется равным нулю, и устройство устойчиво работает в первом режиме работы.На фиг.2 а - напряжение на выходе преобразователя 2, б - на . инвертирующемвходе усилителя 5, в - на неинвертирующемвходе усилителя 5, г - на выходе усилителя5, д - на конденсаторе 11, е - на выходеформирователя 12,Эпюры б и в изображены в меньшеммасштабе,Преобразователь 3 среднеквадратических значений с управляемым коэффициентом передачи содержит фиг,3) блок 17 -собстве но преобразователь среднеквадратических значений, резисторы 18, 19 иреле 20,Таким образом, наличие второго режима работы позволяет уменьшить погрешность п реобразования переменныхнапряжений с большим коэффициентом амамплитуды,Формула изобретенияУстройство для преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащее управляемые масштабныйпреобразователь и преобразователь среднеквадратического значения, последовательно соединенные между входной шинойи выходной шиной устройства, источник постоянного напряжения и дифференциальный усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности преобраэова 1661655ния переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды, в него введены двухполупериодный выпрямитель, три ре-зистора, конденсатор, интегрирующая, ВС- цепь и формирователь прямоугольного напряжения, причем выход управляемого масштабного преобразователя соединен че ез двухполупериодный выпрямитель с ин ертирующим входом дифференциального силителя, выход которого подключен к не нвертирующему входу через последовате ьно соединенные первые резистор и конденсатор, выход дифференциального усилителя соединен через диод с входом интегрирующей ЯС-цепи, выход которой со-единен входом формирователя прямоугольного напряжения, выход которого соединен 5 с управляющим входами масштабного пре- .образователя и преобразователя средне- квадратических значений, а через последовательно включенные второй и третий резисторы с выходом источника посто янного напряжения, общие выводы второгои третьего резисторов соединены с неинвертирующим входом дифференциального усилителя.1661655 оставитель Е,Илюшкинхред М.Моргентал КоРРектоР О,Кравцо Редактор Т.Юрчико Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 1 Заказ 2119 Тираж 416 ПодписноеВНИИПИ Гос ауд рственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС