Амплитудный преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 19/04

1 опислник изоБретения н ABTopcHOMv свидетельству

М

Ф

М—

Ц,ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4037510/24-21 (22) 17.03.86 (46) 15.01.88. Бюл. ¹ 2 (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструкторского и технологического института источников тока Научно-производственного объединения",Квант" с опытным производством (72) В.И.Косюк, Г.А.Дейнега, И.А.Пашанин и В.И.Черный (53) 621.317.7 (088.8) (56) -Авторское свидетельство СССР № 960645, кл. G 01 R 19/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N- 1118927, кл. G 01 R 19/04, 1983.

„„SU„„1366956 А1 (54) АМПЛИТУДНь1Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

t(57) Изобретение может быть использовано для измерения амплитудных характеристик переменных сигналов и позволяет расширить функциональные возможности устройства. Преобразователь содержит пиковые детекторы 2, 7 и 12, инвертор 3 и переключатель 1. Устройство оснащено инвертирующим сумматором 5, переключателями 6 и 15, компараторами 8, 13 и 18, сумматорами 9 и

10, дифференциальным усилителем 11, делителем 14 напряжения, элементом

И 16, ждущим мультивибратором 17, формирователями 19, 20 и 2 1 импульсов, что обеспечивает преобразование пере- Я менных сигналов с постоянной составляющей, амплитуда которых меньше, чем постоянная составляющая. 1 ил.

С":

1366956

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных

» характеристик переменных сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя путем преобразования переменных сигналов с постоянной составляющей, амплитуда которых меньше, чем постоянная составляющая.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразователя.

Амплитудный преобразователь содержит первый переключатель 1, первый неподвижный контакт которого соединен с входом преобразователя, второй неподвижный контакт — с общей шиной, а подвижный контакт через последовательно включенные первый пиковый детектор 2 положительных значений сигнала и инвертор 3 соединен с первыми входами первого 4 и второго 5 инвертирующих сумматоров. Второй вход сумматора 4 соединен с входом преобразо- 25 вателя. Выход сумматора 4 соединен с первым неподвижнЫм контактом второго переключателя 6, второй неподвижный контакт которого соединен с общей шиной, а подвижный контакт — с входом д0 второго пикового детектора 7 положительных значений сигнала и первым входом первого компаратора 6, Выход пикового детектора 7 соединен с вторым входом компаратора 8 и вторым входом инвертирующего сумматора 5.

Выход сумматора 5 подключен к выходу минимального значения сигнала преобразователя, к первым входам первого

9 и второго 10 сумматоров и инвертирующему входу дифференциального усилителя 11 неинвертирующий вход которого соединен с входом преобразователя. Выход усилителя 11 соединен с входом третьего пикового детектора

12 положительных значений сигнала и первым входом второго компаратора 13.

Выход пикового детектора 12 подключен к выходу двойной амплитуды сигнала преобразователя, к второму входу компаратора 13, входу делителя 14 напряжения и второму входу сумматора 9, выход которого соединен с выходом максимального значения входного сигнала и вторым входом сумматора 10.

Выход делителя 14 соединен с выходом амплитуды .сигнала преобразователя.

Выход сумматора 10, коэффициент пере дачи (К) которого равен 0 5 соединен с выходом постоянной составляющей сигнала преобразователя. Выходы компараторов 8 и 13 соединены с четвертым и вторым соответственно неподвижными контактами третьего переключателя 15, первый и третий контакты которого соединены с шиной логической единицы. Первый и второй подвижные контакты переключателя 15 соединены с входами элемента И 16, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора 17 и вторым входом третьего компаратора 18, первый вход которого соединен с общей шиной. Выход компаратора 18 соединен с управляющими входами переключателей 1 и 6.

Выход мультивибратора 17 соединен с входами первого 19 и второго 20 формирователей импульсов. Выход..формирователя 20 соединен с выходом конца преобразования преобразователя. Выход формирователя 21 соединен с входами сброса пиковых детекторов 2, 7, i2 и стробируемых компараторов 8, 13 и 18.

Амплитудный преобразователь работает следующим образом.

На вход преобразователя подается сигнал вида:

U U ps ++t с» где U — амплитуда входного сигнала; о

I.

U — напряжение смещения; см

ы — круговая частота; время, .Пусть U,„> 0 и 1U, I ) IU I . В исходном состоянии подвижные контакты переключателей 1 и 6 замкнуты с их первыми контактами. На выходе пикового детектора 2 положительных значений формируется напряжение:

Uь » о см

Сигнал U „, с выхода инвертора 3 и входной сигнал преобразователя поступают на входы инвертирующего сумматора 4, коэффициент передачи которого равен К,=-1. Пока детектор 2 не зафик. сирует максимальное значение входного сигнала, напряжение на выходе сумматора 4 равно нулю, так как детектор

2 и инвертор мгновенно отслеживают входной сигнал. Эти сигналы ча выходе сумматора 4 вычитаются, После фиксирования детектором 2 максимального значения входного сигнала напряжение

U на выходе сумматора 4 начинает

Вы» 4 увеличиваться:

UIIц)(4 БО Uo з пий з 136

Напряжение с выхода сумматора 4 через переключатель 6 подается на вход пикового детектора 7 положительных значений, на выходе которого устанавливается напряжение

На входы инвертирующего сумматора 5 подаются напряжения с выхода инвертора 3 и детектора 7 ° В результате на выходе сумматора 5 формируется напряжение: 86(х 8 рм Uo У равное минимальному значению U

Ьх

На неинвертирующий вход усилителя

11 подается входной сигнал. Коэффициент передачи (К„„) дифференциального усилителя 11 равен 1.

Так как до момента фиксации максимального значения входного сигнала детектором 2 напряжения на выходе сумматора 4 и, соответственно, пикового детектора 7 равны нулю, выходные напряжения детектора 2, а следователь но, и сумматора 5 отслеживают входное напряжение, то выходное напряжение усилителя 11 также равно нулю. После фиксации максимальных значений входных сигналов детекторами 2 и 7 на выходе усилителя 11 напряжение имеет вид:

U 6««r=U р s in t+Uð

Пиковый детектор 12 положительных значений фиксирует максимальное значение положительного напряжения с выхода усилителя 11

U 86rx rz 2 -|р э равное двойной амплитуде (размаху)

ЦьхНа входы сумматора 9 подаются напряжения с выходов пикового детектора

12 и сумматора 5. Учитывая, что коэффициент передачи сумматора 9 (К9) равен единице, его выходное напряжение

U86Ix 9 U0+П M равно максимальному значению U „

Напряжения с выходов. сумматоров 5 и 9 подаются на входы сумматора 10, коэффициент передачи которого (К„,) равен 0 5. Напряжение на выходе сумматора 10 устанавливается равным

86lx 1р см

Напряжение с выхода пикового детектора 12 подается на вход делителя

14, коэффициент передачи которого (К„ ) равен 0,5. На выходе делителя

14 формируется напряжение

8«Х и р > равное амплитуде входного напряжения.

6956

Пусть теперь

Uc О 1Пем! ) Шр °

Входное напряжение в этом случае имеет вид:

U „ =U sinvt-U

Выходные напряжения пикового детектора 2 и инвертора 3 оказываются равными нулю. На выходе инвертирующего сумматора 4 устанавливается напряжение:

Пр з 1-плрс П см

Пиковый детектор 7 фиксирует напряжение

15 U8«„р Пр см °

Тогда на выходе сумматора 5 формируется,напряжение

U86lx 8 Uo см У равное минимальному значению U8x .

На выходе дифференциального усилителя 11 устанавливается напряжение

U66rx«Пр+Uр ЗinVts

Пиковый детектор 12 фиксирует напряжение

25 U 66rx rg 2П@ ф равное размаху- Б8„

На выходе сумматора 9 напряжение

U86rx 9 Uo Псм равно максимальному значению U „ ° до Выходное напряжение сумматора 10

"ЬЫХ 1р- "6И °

На выхоце делителя 14 устанавливается напряжение был 14 р у т.е. амплитудное значение U8Ä .

В случае I Uc I x I U,! и П,„=О устройство функционирует аналогично описанным случаям.

После фиксирования максимальных

4 значений напряжений пиковыми детекторами 7 и 12 срабатывают стробирующие компараторы 8 и 13. Появление на выходе каждого из компараторов уровня логической единицы переводит их в состояние запоминания этого уровня. . Указанное состояние компараторов сохраняется до тех пор, пока на их управляющие входы не будет подано напряжение логической единицы.

При появлении на входах элемента

И 16 уровней логических единиц, поступающих с выходов компараторов 8 и 13 через переключатель 15, на выходе этого элемента также появляется логическая единица, которая подается на второй вход компаратора 18 и вход ждущего мультивибратора 17. В результате срабатывания компаратора 18 переключатели 1 и 6 подключают входы пи5 13669 ковых детекторов 2 и 7 к общей шине для исключения сбоя зафиксированной информации при ее обработке. В результате воздействия уровня логической единицы на вход мультивибратора 17 последний вырабатывает импульс, длительность которого =(0,3-1} с определяет время индикации выходных сигналов устройства. По переднему фронту импульса с выхода мультивибратора 17 формирователь 19 вырабатывает импульс конца преобразования. По заднему фронту импульса мультивибратора 17 формирователь 21 вырабатывает импульс, 5 подготавливающий схему к следующему преобразованию; обнуляются пиковые детекторы 2, 7 и 12, приводятся в исходное состояние стробируемые компараторы 8, 13 и 18, в результате чего о переключаются в исходное состояние переключатели 1 и 6.

Сдвоенный переключатель 15 выполняет функцию подготовки устройства к работе. В момент включения преобразо- 25 вателя в результате действия переходных процессов пиковые детекторы могут запомнить случайные сигналы. Подключением подвижных контактов переключателя 15 к первому и третьему непод- зо вижным контактам на входы элемента

И 16 подаются уровни логической единицы, в результате чего один такт работы мультивибратора 17 пиковые детекторы 2, 7 и 12 опять обнулятся и преобразователь окажется готовым к

3 работе.

5 тора, входом делителя напряжения и вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с выходом максимального значения сигнала преобра4 (эователя и. с вторым входом второ о сумматора, выход второго сумматора соединен с выходом напряжения смещения сигнала преобразователя, выходы

Амплитудный преобразователь, со-. держащий два пиковых детектора, первый инвертирующий сумматор, первый переключатель и инвертор, о т л и— чающий с я тем, что, с целью

45 расширения функциональных возможностей путем преобразования переменных сигналов с постоянной составляющей, амплитуда переменной составляющей которых может быть, меньше постоянной составляющей, в него введены третий пиковый детектор, три стробируемых компаратора, два сумматора, второй инвертирующий сумматор, делитель напряжения второй и третий переключатеУ

55 ли, ждущий мультивибратор, два формирователя импульсов, дифференциальный усилитель и элемент И, причем вход преобразователя соединен с неинвертиратора и вторым входом третьего стробируемого компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, а выход — с управляющими входами перво-. го и второго переключателей, выход ждущего мультивибратора соединен с

Формула изобретения

56 6 рующим входом дифференциального усилителя, вторым входом первого инвертирующего сумматора и первым неподвижным контактом первого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с общей шиной, а подвижный контакт — с входом первого пикового детектора, выход которого через инвертор соединен с первыми входами первого и второго инвертирующих сумматоров, выход первого инвертирующего сумматора соединен с первым неподвижным контактом второго переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с общей шиной, а подвижный контакт — с входом второго пикового детектора и первым входом первого стробируемого компаратора, выход второго пикового детектора соединен с вторым входом первого стробируемого компаратора и вторым входом второго инвертирующего сумматора, выход которого соединен с выходом минимального значения сигнала преобразователя, с первыми входами первого и второго сумматоров и инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом третьего пикового детектора и первым входом второго стробируемого компаратора, выход третьего пикового детектора соединен с выходом двойной амплитуды сигнала устройства и с вторым входом второго стробируемого компаравторого и первого компараторов соедииены соответственно с вторым и четвертым неподвижными контактами третьего переключателя, первый и третий неподвижные контакты которого соединены с шиной логической единицы, первый и второй подвижные контакты третьего переключателя соединены с входами элемента И, выход которого соединен с входом ждущего мультивиб7 1366956 8 входами первого и второго формирова- вого, второго и третьего пиковых детелей импульсов, выход первого форми- текторов.и первого, второго и третьерователя импульсов соединен с выходом го стробируемых компараторов, выход конца преобразования преобразовате5 делителя напряжения подключен к выхоля, выход второго формирователя им- ду амплитуды сигнала преобразователя. пульсов соединен с входом сброса перСоставитель С.Рыбин

Редактор А.Маковская Техред JI.Олийнык Корректор О.Кравцова г

Заказ 6835/45 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4