Пристрій для вимірювання перепаду амплітуди змінної напруги

Винахід відноситься до електровимірювальної техніки і може бути використаний при побудові амплітудних аналізаторів радіохвильових засобів неруйнівного контролю якості конструкційних матеріалів промислових виробів. Відомий діодний амплітудний детектор змінної напруги (AC CPCP №325677, Кл. НОЗd1/06, БВ №3, 1972). З метою збільшення стабільності характеристики при зміні опору навантаження і покращення її лінійності він охоплюється від'ємним зворотним зв'язком. Головним недоліком детектора, однак, є те, що засобом зменшення його похибки від нелінійності характеристик діодів є підвищення рівня вхідного сигналу. Відомий пристрій для вимірювання розмаху амплітуди змінної напруги (АС CPCP №517135, Кл. НОЗd1/06, БВ №21, 1976), найбільш близький до винаходу по сукупності ознак. Він містить операційний підсилювач з ланкою зворотного зв'язку, що складається із послідовно з'єднаних ключа і резистора, і другий ключ, сигнальний вхід якого разом із входом слідкуючої лінії затримки підключений до виходу підсилювача, причому виходи ключів з'єднані з загальною шиною через конденсатори, управляючі входи ключів під'єднані до виходів формувача комутуючих імпульсів, який підключений послідовно із лінією затримки, а вихід другого ключа є виходом пристрою. Головним недоліком пристрою є невисока стабільність характеристики при зміні опору навантаження. Задачею винаходу є збільшення стабільності характеристики пристрою при зміні опору навантаження. Задача вирішується тим, що до пристрою для вимірювання перепаду амплітуди змінної напруги, що містить операційний підсилювач з ланкою зворотного зв’язку, яка складається із послідовно з’єднаних ключа і резистора, і другий ключ, сигнальний вхід якого разом із входом слідкуючої лінії затримки підключений до виходу підсилювача, причому виходи ключів з’єднані із загальною шиною через конденсатори, управляючі входи ключів під’єднані до виходів формувача комутуючих імпульсів, який підключений послідовно з лінією затримки, згідно з винаходом додатково введені третій ключ, повторював напруги і резистор, при цьому повторював напруги включений між виходом другого ключа і виходом пристрою, а вихід пристрою під’єднаний до ланки зворотнього зв’язку операційного підсилювача через послідовно з’єднані резистор та третій ключ, управління якого підключено до управління другого ключа. Введення до пристрою повторювача напруги зменшує вихідний опір пристрою, а введення до пристрою третього ключа і резистора охоплює пристрій від’ємним зворотнім зв’язком і тим самим збільшує стабільність його характеристики при зміні опору навантаження. Схема пристрою зображена на фігурі, де 1 - операційний підсилювач з ланкою від'ємного зворотного зв'язку на опорах 2, 3, 4 та 5. Вихід підсилювача через ключі 6 і 7 протилежних полярностей вхідної змінної напруги під'єднується до загальної шини через конденсатори 8 і 9. Управління ключами 6, 7 і ключа 10 ланки загального від'ємного зв'язку пристрою, яка підключається до опору навантаження 11 і виходу повторювача напруги 12, під'єднаного своїм входом до виходу ключа 7, здійснюється послідовно з'єднаними слідкуючою лінією затримки сигналу 13 і формувачем комутуючих імпульсів 14. На вході підсилювача включений розділюючий конденсатор 15. Пристрій працює наступним чином. Підсилена вхідна змінна напруга через розділюючий конденсатор 15 і операційний підсилювач подається на ключі 6 і 7, які включаються по черзі при максимальних значеннях вхідної змінної напруги за допомогою слідкуючої лінії затримки 13 і формувача комутуючих імпульсів 14. При замиканні ключа 6 конденсатор 8 заряджається до амплітудного значення однієї з полярностей вхідної напруги, воно через резистор 4 подається на інвертуючий вхід підсилювача і характеристика підсилювача при цьому як би зміщується вздовж осі вхідної напруги на величину, що дорівнює амплітуді напівхвилі. При максимальному значенні вхідного сигналу в наступну півхвилю змінної напруги включається ключ 7 і конденсатор 9 заряджається до напруги, що пропорційна розмаху амплітуди вхідного змінного сигналу. Одночасно з ключем 7 включається ключ 10 і пристрій охоплюється загальним від'ємним зворотнім зв'язком з виходу повторювача 12 напруги конденсатора 9 через резистори 3 і 5 на вхід операційного підсилювача. Характеристика пристрою описується виразом: ù b b æb b ö b 1é + U вих = êU вх + 1 U вх + ç 2 - 1 ÷U др ú + 2 U 7 - 1 U 6 , ç b ÷ bê b b ø b ú b è ë û + де Uвх , Uвх - амплітудні значення вхідної змінної напруги в додатній і від'ємній напівперіоди; U др - дрейф нуля операційного підсилювача; U 6 , U 7 - остаточні напруги ключів 6 і 7; b , b 1 і b 2 - коефіцієнти ділення дільників напруги відповідно на опорах 2, 3; 4, 3 та 5, 3; Якщо резистори 2, 4 і 5 мають однаковий опір , то b = b 1 = b 2 , і при U 6 = U 7 вираз характеристики пристрою приймає вигляд: 1 + Uвих » (Uвх + U- ) вх b Вихідний опір пристрою дорівнює: r rвих = , KK 1b 2 де r - вихідний опір підсилювача повторювана напруги без зворотного зв'язку; K - коефіцієнт підсилення підсилювача повторювана напруги без зворотного зв'язку; K 1 - коефіцієнт підсилення операційного підсилювача без зворотнього зв'язку. Підбором значення коефіцієнта підсилення K підсилювача повторювача напруги без зворотнього зв'язку ( K > 1 ), коефіцієнта підсилення K 1 , оперційного підсилювача без зворотнього зв'язку і коефіцієнта b 2 ланки його зворотнього зв'язку ( K 1 , b 2 > 1 ), можна задовольнити умову r