Среднеквадратичный детектор

 

Союз Советсиик

Социапистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5l ) Дополнительное к ввт. саид-ву (22) Заявлено 29.1 080 (21) 2997850/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 300482 Бюллетень рв 16

- Дата опубликования описания 300482 (5l)N. Кл.

G 01 R 19/ 22

3Ьсударетаанныа комитет

СССР ао даааи изабретеааа и открытий (53) УДК 621. 317

° 7(088. 8), (72) Автор, изобретения

В.В.Борисовский

Специальное конструкторское бюро Произв. объединения "Виброприбор" (7I ) Заявитель (S4) СРЕДНЕКВАДРАТИЧНЫЙ ДЕТЕКТОР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зована в приборах для измерения шума и вибрации.

Известен среднеквадратичный детектор, содержащий два логарифмирующих преобразователя, операционный усилитель, параллельно которому подключена RC-цепочка и транзистор Pj .

Недостаток данного среднеквадратичного детектора заключается в от10 носительно узком частотном диапазоне измерений.

Известен также среднеквадратичный

15 детектор, содержащий первый логарифматор, ко входу которого подключен выпрямитель, а к выходу - эмиттер транзистора, операционный усилитель, ко входу которого подключен коллектор транзистора и первый вывод параллельно соединенной RC-genome, . второй логарифматор, вход которого подключен к выходу детектора, а выход - к базе антилогарифмирующего транзистора (2) .

Недостатком известного среднеквадратичного -детектора является относительно узкий диапазон измерений низкочастотных сигналов из-за недостаточной величины времени усреднения.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается за счет того, что в среднеквадратичный детектор, содержащий первый логарифматор, к входу которого подключен выпрямитель, а к выходу эмиттер транзистора, операционный усилитель, к входу которого подключен коллектор транзистора и первый вывод параллельно соединенной КС -цепочки, второй логарифматор, вход которого подключен к выходу детектора, а выход - к базе транзистора, введены повторитель. напряжения, дифференциальный усилитель постоянного тока

9245 и два резисгора, причем вход повторителя напряжения подключен к другому выводу RC-цепочки и через первый резистор - к выходу операционного усилителя, а выход - к выходу детектора, неинвертирующий вход дифференциального усилителя постоянного тока подключен к выходу операционного усилителя, инвертирующий вход к выходу .детектора, а выход через вто- 1о рой резистор подключен к входу операционного усилителя.

На чертеже представлена схема среднеквадратичного детектора.

Среднеквадратичный детектор со. держит выпрямитель 1, первый логарифматор 2., выход которого подключен к эмиттеру антилогарифмирующего транзистора 3, Коллектор 3 транзистора подключен к входу операционного усилителя 4. В цепь обратной связи операционного усилителя 4 включены параллельно резистор и конденсатор 6, последовательно с которыми включен первый резистор 7. К второму выводу первого резистора 7 подключен вход повторителя 8 напряжения, а выход ега подключен к выходу детектора. К выходу операционного усилителя 4 неинвертирующим входом, а к выходу детектора инвертирующим входом подключен дифференциальный усилитель 9 постоянного тока, выход которого через второй резистор 10 подключен к коллектору антилагарифмирующего транзистора. К выходу детектора подключен вход второго лдгарифматара

11, а выход ега подключен к базе антилагарифмирующега транзистора.

Среднеквадратичный детектор работает следующим образом.

На выходе выпрямителя 1 вырабаты.вается так, пропорциональный абсолют. ному значению входного напряжения.

Первый логарифматор 2 формирует на- 45 пряжение, равное удвоенному логарифму тока на выходе выпрямителя. Так коллектора транзистора 3 экспаненциальна зависит ат напряжения между базой и эмиттером. Операционный усилитель 4, а цепь обратной связи которого включен параллельно резистор 5 с конденсатором 6 и первый резистор 7, совместно с повторителем напряжения 8, дифференциальным усилителем 9 и вторым резистором 10 формирует напряжение, пропорциональное ,среднему значению тока коллектора

97 4 транзистора 3 ° Второй логарифматор формирует напряжение, пропорциональное логарифму выходного напряжения, которое подается на базу транзистора 3 ° Такий образом, через второй логарифматор обеспечивается отрицательная обратная связь пропорционально логарифму выходного напряжения, которая необходима для формирования среднеквадратичного значения неявным вычислением по методу "логарифмантилогарифм".

Ток коллектора транзистора протекает по цепи обратной связи операционного .усилителя и второму резистору 10. Мгновенное значение така в цепи обратной связи операционного усилителя 4 при работе его в линейном режиме определяется выражением о.с. к где i — мгновенное значение тока в цепи обратной связи, к - мгновенное значение тока коллектора транзистора, коэффициент деления тока коллектора транзистора зависящий от сопротивления резисторов 7 и 10 и коэффициента передачи дифференциального усилителя 9.

Мгновенное значение тока, протекающего по второму резистору 10, определяется выражением

ig) = х„(1- y), где i +- выходной ток дифференциальИ ного усилителя, протекающий через второй резистор 10.

Значение коэффициента деления тока коллектора антилогарифмирующего транзистора 3 определяется выражением йщ 4 7 ю где Кю - сопротивление второго резистора 10;

R7 - сопротивление первого резистора 7, К ц-, коэффициент передачи дифференциального усилителя.

Время усреднения детектора определяется произведением сопротивления резистора 5 на емкость конденсатора 6, а максимальное выходное напряжение детектора произведением

924597

ВНИИПИ Заказ 2808/61 Тираж 719 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 части тока коллектора антилогарифмирующего транзистора 3, протекающего по цепи обратной связи 5-7 на сопротивление резистора 5. Таким образом, не уменьшая тока коллекто- Ь ра антилогарифмирующего транзистора и не снижая точности работы детектора на высоких частотах, время усреднения можно увеличить эа счет увеличения сопротивления резистора

5, соответственно увеличивая сопротивление первого резистора 7, увеличивая коэффициент передачи дифференциального усилителя 9 или уменьшая сопротивление второго резистора 10.

Применение дополнительных элементов обеспечивает значительное расширение частотного диапазона детектора в сторону низких частот по срав- 20 нению с известным, так как время усреднения может быть значительно увеличено без усложнения и ухудшения весогабаритных характеристик.

Изобретение расширяет область использования среднеквадратичного детектора в универсальных шумо- и виброизмерительных приборах.

Формула изобретения

Среднеквадратичный детектор, содержащий первый логарифматор, к входу которого подключен выпрямитель, а к выходу эмиттер транзистора, one", рационный усилитель, к входу которо" го подключен коллектор транзистора и первый вывод параллельно соединенной RC-цепочки, второй логарифматор, вход которого подключен к вы" ходу детектора, а выход - к базе транзистора, о т л и ч а ю щ и и с в тем, что, с целью расширения частот" ного диапазона, в него введены дифференциальный усилитель постоянного тока, повторитель напряжения и два резистора, причем вход повторителя напряжения подключен к другому выводу RC-цепочки и через первый резистор к выходу операционного усилителя, а выход — к выходу детекто" ра, неинвертирующий вход дифференциального усилителя постоянного тока подключен к выходу операционного усилителя, инвертирующий вход — к выходу детектора, а выход через второй резистор подключен к входу операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. И., "Советское радио", 1977, с. 130, рис. 3.19.

2. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д.Шейнгольда. И., "Мир", 1971, с. 407-409 (прототип).