ПРЕЦИЗИОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

ПРЕЦИЗИОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, в частности, к нрецизионным выпрямителям сигналов.
Известны выпрямители на основе полупроводниковых диодов, которые непригодны для выпрямления сигналов менее 1 В, поскольку прямое смещение на кремниевом диоде должно быть не менее 0,7 В, а на германиевом - не менее 0,3 В.
Известны также прецизионные выпрямители на основе полупроводниковых диодов, в которые вводятся операционные усилители (ОУ), что уменьшает уровень открывания выпрямителя до значения менее 1 мВ (см. Нестеренко Б.К. Интегральные операционные усилители: Справочное пособие по применению. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - С.66-68). Недостатком таких устройств является трудность смены полярности выходного напряжения, которая зависит от полярности включения диодов, что ограничивает функциональные возможность устройства.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому решению по совокупности признаков является прецизионный выпрямитель, содержаший ОУ, резисторы и ключ (см. там же, стр.69, рис.51,а), в котором, в зависимости от состояния ключа, возможна работа ОУ как в качестве инвертирующего, так и неинвертирующего усилителя. Такое устройство выбрано в качестве прототипа. Его недостатком является влияние сопротивления ключа на коэффициент передачи усилителя, что приводит к возрастанию погрешностей преобразования.
Сущность решения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в повышении точности выпрямления сигналов.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном выпрямителе, содержащем операционный усилитель (ОУ), инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к источнику сигнала.
llU II lllil HmllMI Hill Hill  Э .  itMii - QQ , 1 as 5
МКП H02M7/00
второй резистор, включенный между инвертирующим входом и выходом ОУ, выход которого является выходом выпрямителя, первый ключ, подсоединенный между неинвертирующим входом ОУ и земляной шиной, особенность заключается в том, что в него введены второй ключ и блок управления, причем второй ключ подсоединен между источником сигнала и неинвертирующим входом ОУ, вход блока управления соединен с источником сигнала, вход управления первого ключа соединен с прямым выходо блока управления, а вход управления второго ключа - с инверсным выходом блока управления.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленной полезной модели, а определение из перечпя аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна.
На чертежах представлено: на фиг. 1 приведена схема прецизионного выпрямителя; на фиг.2 и 3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, а на фиг.4 - схема одного из блоков выпрямителя.
Прецизионный выпрямитель (фиг. 1) содержит источник сигнала 1, операционный усилитель 2, первый 3 и второй 4 резисторы, первый 5 и второй 6 ключи, блок управления 7.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Входной сигнал (фиг.2,а и 3,а) с источника 1 поступает на инвертирующий вход ОУ 2 через резистор 3, а также на блок управления 7. Последний формирует два логических сигнала: прямой, поступающий на вход управления первого ключа 5 (напряжение MJ на фиг.2,6 и 3,6), и инверсный, поступающий на
вход управления второго ключа 6 (напряжение Wg на фиг.2,в и 3,в). При этом возможны два алгоритма работы выпрямителя:
sign(u,.}  ±
1)если k то sign(u,,)  +;
и  1, Мб  OJ
te«(«.v)  ±l . , ,
2)если k то sign(u,,,)  -,
5  О, Мб  1J
где slgn(u) - знаковая функция. Алгоритм 1) иллюстрируется графиками, приведенными на фиг.2, а алгоритм 2) - графиками, приведенными на фиг.З.
Поясним работу устройства согласно, например, первому алгоритму. Резисторы 3 и 4 имеют одинаковые сопротивления:  При этом коэффициент передачи усилителя (УС) (включающего ОУ 2; резисторы 3 и 4; ключи 5 и 6) равен:
,.1-  1.,2)
когда в течение первого полупериода входного напряжения оно имеет знак «+ (фиг.2,а) и ключ 5 замкнут, а ключ 6 разомкнут (это имеет место при Wj-1, , что показано на фиг.2,б,в), и
-1,(3)
когда в течение второго полупериода входного напряжения оно имеет знак «- (фиг.2,а), наоборот, ключ 5 разомкнут, а ключ 6 замкнут (при , Ufi-l, фиг.2,б,в). В обоих случаях выходное напряжение имеет знак «+ (фиг.2,г).
При использовании алгоритма 2) выходное напряжение при обеих полярностях входного напряжения (фиг.З,а) имеет знак «- (фиг.З,г). Пример выполнения блока управления 7 показан на фиг.4. Он содержит компаратор 8 и логический инвертор 9. Вход блока 7 присоединяется к источнику
- д у
сигнала 1, а выходы - к входам управления ключей 5 и 6. При этом прямым выходом блока управления 7 является выход компаратора 8, а инверсным - выход инвертора 9. Смена алгоритма работы выпрямителя осуществляется либо переключением входов компаратора (инвертирующий вход подсоединяется к источнику сигнала, а неинвертирующий - к земляной щине), либо переключением выходов блока 7 (инверсный подключается к входу управления ключа 5, а прямой - к входу управления ключа 6).
Оценим влияние сопротивления ключей 5 и 6 в предлагаемом устройстве. В режиме инвертирующего усилителя, как отмечалось, ключ 5 разомкнут и имеет сопротивление , а ключ 6 замкнут и имеет сопротивление Гй- Тогда в этом случае более точное выражение (по сравнению с (3)) для коэффициента передачи УС будет иметь вид:
,4,.(3-)
-   JUs+-eJ
При использовании ключей на основе полевых транзисторов (например, серии К590) сопротивление Г(, составляет обычно не более 100...200 Ом, а сопротивление R - более нескольких сотен мегом, поэтому коэффициент (3) отличается от «-1 менее, чем на десятитысячные доли процента. Соответственно влияние изменения сопротивления ключа в открытом состоянии /V, (вследствие, например, влияния температуры) практически исключается.
В режиме неинвертирующего усилителя ключ 6 разомкнут и имеет сопротивление R(, а ключ 5 замкнут и имеет сопротивление г. Коэффициент передачи УС в этом случае будет иметь вид:
,4 -11- 1f -)
из 1йз JUs+SeJ
Аналогично можно показать, что коэффициент (2) практически равен «1, поскольку ,Г5, а изменение сопротивления /5, соответственно, не влияет на результат.
.ОС J-J
в отличие от предложенного решения, в прототипе влияние сопротивления открытого первого ключа намного существеннее, поскольку он включается последовательно с резистором, сопротивление которого не превышает десятков килом, поэтому в прототипе Л./| Н  . В итоге погрешности устройства, выполненного по предложенной схеме, будут сушественно ниже.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что средство, воплощаюш,ее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, заключающегося в повыш1ении точности измерения тока. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость.