Амплитудный преобразователь

(н 960645 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(533 УДК Е 21. 317.726,Г 088.8) Опубликовано 2309.82, Бюллетень Йо 35 Дата опубликования описания 23.09. 82 П.П. Першенков, К.С. Александров, В.А Э.К. Шахов и В.М. Шляндин(71) Заявитель 54) АМПЛИТУДНЫЙ ПРЕОБРАЭОВАТЕЛ не напряж я работает один .пиковый детектор, и полуволне напряжения работает один пиковый детектор, а при положительной полуволне сигна" ла - другой (2). Недостатками устройства являются низкая точность пре образования, обусловленная наличием непрерывно работающего переключателя в цепи ООС одного из пиковых детекторов, и невозможность использования преобразователя в. случае нали чия постоянной составляющей, значение которой превышает амплитуду переменной составляющей.5 Наиболее близким по техническойущности к изобретению является пре бразователь амплитудного значения в постоянное напряжение, содержащий два пиковых детектора, параллельно диодам которых включены дифференциальные усилители, запоминающие конденсаторы, подключенные через ключевые элементы к выходам соответствующих пиковых детекторов, а также ключевые элементы, переключающие конденсаторы типовых детекторов иэ режима запоминания в режим слежеия (33.Недо яизкая ени прИзобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для измерения переменных сигналов в широком частотном диапазоне при наличии постоянной составляющей.Известны преобразователи амплитуды переменных сигналов в постоянное напряжение, содержащие диодно-емкостную запоминающую ячейку и называемые в литературе преобразователи фс закрытым входом 1.Эти устройства позволяют преобразовывать амплитудные значения переменных сигналов при наличии постоянной составляющей (11.Недостатком данных преобразователей является низкая точность преоб" раэователя, обусловленная нелинейнастью характеристик диода, и низкое .быстродействие, обусловленное необходимостью использования Фильтра, что делает невозможным их применение на низких и инфракрасных частотах из-эа большого времени переходного процесса,Известен также преобразователь амплитудного значения переменного сигнала на основедвух пиковых детекторов. При отрицательной полуволстатком устройства являетс точность и узкий частотный960 б 45 20 40 50 60 диапазон. Низкая точность определения влиянием дифференциальных усилителей на процесс зарядкй конденсаторов типовых детекторон,наличиемключевых элементов н цепях зарядазапоминающих конденсаторов, а также погрешностью, возникающей при перезарядке конденсаторов типовых детекторов и запоминающих конденсаторов. Узкий ,.частотный ,диапазон устрой"О ства определяется тем, что типовые детекторы работают в режиме слежения.Целью изобретения. является повышение точности и расширение частот-.ности диапазона амплитудного преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в амплитудный преобразователь, содержащий два пиковых детектора, два ключа и дифференциальный усилитель, введены аналоговый сумматор, усилитель-ограничитель, источник смещающего напряжения, две ди,одные ячейки, три элемента И, два.триггера, генератор тактовых импульсов, формирователь и блок управления, причем первый вход аналогового сумматора соединен с входнойклеммой устройства и входом усилителя-ограничителя, второй вход ана"логоного сумматора подключен к- выходам первого и второго ключей; входы которых соединены соответстненнос первым и вторым выходами источни ка смещающего напряжения, а управляющие входы перного и второго ключей подключены соответственно к перному и второму выходам блока управления, выход аналогового сумматорасоединен с входом первого пиковогодетектора и одним из входовдифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первогопикового детектора, а выход его сое динен с входом второго пикового детектора, выход второго пикового детектора соединен с выходной клеммой устройства, управляющие входы обоихпиковых детекторов подключены ктретьему выходу блока управления,выкод усилителя-ограничителя соединен. с входами первой и второй диодных ячеек, выход перной из которых соединен с одним из входов первого элемента И, а выход второй диодной ячейки через формирователь соединен с одним иэ входов нторого элемента И,вторые входы обоих элементов И подключены к четвертому выходу блока управления, выходы первого и нто рого элемента И подключены соответственно к входам установки 1 первого и второго триггеров, входы установки 0 которых подключены к пятому выходу блока управления,выходы обоих триггеров соединенысоответственно с первым и вторымвхо,дами третьего элемента И и шестыми седьмым входами блока управления,выход третьего элемента И подключенк восьмому входу блока управления,к девятому, входу которого подключенвыход генератора тактовых импуль"сов.Схема устройства приведена на чертеже. Устройство содержит аналоговыйсумматор 1, усилитель-.ограничитель2, ервый 3 и второй 4 ключи, источник 5 смещающего напряженияблок б управленияпервый 7 и второй8 пиковые детекторы, дифференциальный усилитель 9, две диодных ячейки 10 и 11, формирователь 12, триэлемента И 13 - 15, два триггера 1 би 17 и генератор 18 тактовых импульсов, входы и выходы блока управления соответственно 19-27.В данном амплитудном преобразователе первый 7 и второй 8 пиковыедетекторы идентичны.Преобразователь работает следующим образом.В исходном состоянии клйчи пиковых детекторов замкнуты и выходноенапряжение пиковых детекторон 7 и8 равнонулю, ключи 3 и 4 разомкнуты. Генератор 18 тактовых импульсовтактирует работу всего устройстваи задает цикла преобразования, который нпреобразователе состоит издвух тактов.В первом такте определяется соотношение значений постояннойи переменнрй составляющих. Если постоянная составляющая превышает по значению переменную составляющую, тон зависимости от,полярности этойпостоянной составляющей вводится соответствующеепостоянное смещение,так, чтобы сигнал переходил черезноль,В том, случаеесли постоянная составляющая не превышает по значению переменную или отсутствует совсем, т,е.: когда входной сигнал йереходйт через ноль, смещение неФ вводится еДопустим, что на входе действует сигнал, состоящий из синусоидальной11(М = П .э 1 пи постоянной составляющей Бс, при- чем 0Ът,е, входной сигнал находится выше. оси абсцисс и через ноль не переходит. В этом случае на выходе усилителя-ограничителя 2 ;формируется постоянное напряжение положительной полярности. Это напряжение через открытую первую 10 диодную ячейкуподается на вход первого элемента 13 И, тем самым .разрешая прохождение импульса опроса с блока 6 управления на триггер 16. Частота импульсов опроса задается в несколькораэ больше частоты входного сигнала,чтобы получить минимальное времяпервого такта.Триггер 16 перебрасывается в единичное состояние, а блок б управления открывает ключ 4 и на вход сумматора 1 подается отрицательное смещающее напряжение.Если во входном сигнале присутствует отрицательная постоянная составляющая, превышающая амплитудупеременной составляющей, срабатывает второй триггер 17 и на вход сумматора 1 подключается положительноесмещающее напряжение. Формирователь 12 служит для согласованияуровней напряжения диодной ячейки 11элемента 14.В том случае, если постояннаясоставляющая не превышает по значению амплитуду переменного сигнала,т.е. входной сигнал переходит черезноль, то на выходе усилителя 2 получим прямоугольные импульсы обеихполярностей и, следовательно, сработают первый 16 и второй 17 триггеры. На вход третьего элемента 15 Иоказываются подключенными фединичные потенциалы, схема срабатываети выдает сигнал Запрет на блок 6управления,. включение смещающего напряжения не происходит,Во втором такте по команде с блока 6 управления размыкаются ключипервого 7 и второго 8 пиковых детекторов.Пусть входной сигнал состоит изпеременной синусоидальной составляющейО (С) = Цэ 1 п ы 1и постоянной составляющей , значение которой не превышает амплитуду переменной составляющей. В этомслучае напряжение смещения не подается,Первый 7 пиковый детектор заряжается до максимального положительного значения входного сигнала, это напряжение подается на один иэ входов дифференциального усилителя 9, на второй вход которого подается непосредственно сам входной сигнал с выхода сумматора. На выходе дифференциального усилителя 9 получаем сигнал, состоящий иэ синусоидальной составляющей той же частоты, по сдвинутой по фазе на Л/2, и постоянной составляющей, значение которой равно амплитуде синусоидальной составляющей, т.е. сигнал оказывается весь выше оси абсцисс и касается ее только в точках нижних экстремумов В результате второй 8 пиковый детек ности и даже превышающей по значению переменную составляющую, В дан О ной схеме дрейф нуля первого пико-,вого детектора и сумматора такжене оказывает влияния на результатпреобразования.Точность преобразования опреде" 5 ляется в основном погрешностью запоминания пиковых детектороВ.Данный преобразователь может работать в широком частотном диапазоне, начиная от инфранизких частот Щ и кончая высокими частотами, Частотный диапазон ограничивается только частотными свойствами используемых элементов..По сравнению с извесТным пред лагаемое устройство имеет более высокую точность, так как в цепи преобразования сигнала нет ключей иотсутствует процесс переэаряда емкостей. В преобразователе заряд ЗО конденсатора может осуществляться втечение нескольких периодов сигна 35 Формула изобретения 45 50 55 60 65 тор заряжается до удвоенной амплитуды синусоидальной составляющей11 вых = 21Таким образом, предлагаемое устройство позволяет преобразовывать амплитуду неременной составляющей в постоянное напряжение при наличии постоянной составляющей любой полярла, пока напряжение на нем не достиг"нет максимального значения. Таким образом, введение в известное устройство новых узлов и связей позволило повысить точность преобразования и расширить частотный диапазон. Амплитудный преобразователь, содержащий два пиковых детектора, два ключа и дифференциальный усилитель о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него введены аналоговый сумматор, усилитель-ограничитель, источник смещающего напряжения, две диодные . ячейки, три элемента И, два триггера;генератор тактовых импульсов, формирователь и блок управления, причем первый Вход аналогового сумматора соединен с входной клеммой устройства и входом усилителя-ограничителя, второй вход аналогового сумматора подключен к выходам первого и второго ключей, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами источника смещающего напряжения, а управляющие входыпервого и второго ключей подключенысоответственно к первому и второмувыходам блока управления, выход аналогового сумматора соединен с входоМпервого пикового детектора и однимиз входов дифференциального усилителя, второй вход которого соединенс выходом первого пикового,;детектора, а выход соедиНен с входом вто-.рого пикового детектора, выходвторого пикового детектора соединен с выходной клеммой устройства,управляющие входы обоих пиковых детекторов,подключены к третьему выходу блока управления, выход усилителя-ограничителя соединен с входами первой и второй диодных ячеек,выход первой из которых соединен содним из входов первого элемента И,а выход второй диодной ячейки черезформирователь соединен с одним извходов второго элемента И, вторыевходы обоих элементов И подключены к четвертому выходу блока управления, выходя первого и второго элементов И подключены соответственнок входам установки ф 1 первогои второго триггеров, входы установки Оф которых подключены к пятому выходу блока управления, выходы5 обоих триггеров соединены соответственно с первым и вторым входамитретьего элемента И и шестым иседьмым входами узла управления,выход третьего элемента И подключен10 к восьмому входу блока управления,к девятому вхоцу которого подключен .выход генератора тактовых импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Петребенко К.А, Компенсационные схемы амплитудных вольтметров иуказателей экстремума. И., фЭнергия, 1967, с. 9-10.2. 1 ам же, с. 78, рис. 3-9.2 О 3. Авторское свидетельство СССРР 616595, кл, 6 01 В 10/04,