Измерительный преобразователь активной мощности

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCHQMY СВИДЕТЦЧЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3623784/24-21 (22) 18.07,83 (46) 15,01.86. Бюл. 9 2 (71) Куйбышевский электротехнический институт связи (72) В.В. Иванютин (53) 621 ° 317.38(088.8) (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57 Изобретение может быть использовано в радиотехнике и гидроакустике для измерения активной мощности в диапазоне звуковых, ультразвуковых и радиочастот. Целью изобретения является уменьшение погрешности преоб„„Я0„„1205044 А ш4 С 01 R 21/00 разования в широком диапазоне значений входных напряжений. Устройство содержит полевой транзистор 1, делитель напряжения 2, преобразователь. напряжение — ток 3, фильтр нижних частот 4, аналоговый сумматор 5. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены полевой транзистор 6, второй делитель напряжения 7, дифференциальный усилитель 8, второй аналоговый сумматор 9, блок 10 постоянного тока, конденса" тор 11 и блок напряжения смещения 12.

В результате введения этих элементов существенно уменьшилась погрешность преобразования. 1з.п. ф-лы.Ил. 1.

1205044

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в радиотехнике и гидроакустике для измерения активной мощности в диапазоне звуковых, ультразвуковых и радиочастот.

Целью изобретения является уменьшение погрешности преобразования в широком диапазоне значений входных напряжений.

1О

На чертеже приведена схема уст— ройства.

Измерительный преобразователь активной мощности содержит первый полевой транзистор 1, первый делитель 2 напряжения, преобразователь 3 напряжение — ток, фильтр 4 нижних частот и первый аналоговый сумматор 5, вто— рой полевой транзистор 6, второй делитель 7 напряжения, дифференциальный усилитель 8, второй аналоговый сумматор 9, блок 10 постоянного тока, конденсатор 11 и блок 12 напряжения смещения, причем вход первого делителя 2 напряжения, соединенный с

25 первым входом устройства, соединен с входом преобразователя 3 напряжение — ток, выход которого соединен со стоком первого полевого транзистора 1 и входом фильтра 4 нижних частот, выход которого соединен с выходом устройства, второй вход устройства соединен с входом второго делителя 7 напряжения, выход которого соединен с первым входом дифференци- 3g ального усилителя 8,, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго аналоговых сумматоров 5 и

9, выходы которых соединены с затворами соответственно первого и вто- 4Î рого полевых транзисторов 1 и 6, выход первого делителя 2 напряжения соединен с .первым входом. первого ана— логового сумматора 5, выход блока 12 напряжения смещения соединен с треть- 15 им и первым входами соответственно первого и второго аналоговых сумматоров 5 и 9, второй вход дифференциального усилителя 8 соединен через конденсатор 11 с первым выходом слока 10 постоянного тока и стоком второго полевого транзистора 6, второй выход блока 10 постоянного тока и истоки обоих полевых транзисторов

1 и 6 соединены с общей шиной. 51

Первый полевой транзистор 1 используется для получения приращений сопротивления, пропорциональных мгно венным значением второго входного напряжения преобразователя.

Первый делитель 2 напряжения обес— печивает получение напряжения, значения которого приблизительно равны половине значений составляющей напряжения исток — сток первого полевого транзистора, пропорциональной значениям первого входного напряжения преобразователя. Это необходимо для того чтобы выходное напряжение было равно нулю при нулевом значении второго входного напряжения.

Преобразователь 3 напряжение ток преобразует первое входное напряжение в пропорциона.льный ему ток, протекающий через канал первого полевого транзистора 1; фильтр 4 нижних частот выделяет среднее значение составляющей напряжения исток— сток полевого транзистора 1, пропорциональный произведению входных напряжений преобразователя, и подавление других составляющих напряжения исток — сток.

Первый аналоговый сумматор 5 обеспечивает спожение напряжения смещения полевого транзистора 1, выходного напряжения первого делителя 2 напряжения и напряжения, пропорционального второму входному напряжению преобразователя, поступающему с выхода дифференциального усилителя 8.

Второй полевой транзистор 6, второй делитель 7 напряжения, дифференциальный усилитель 8, второй аналоговый сумматор 9, блок 10 постоянного тока и конденсатор 11 образуют схему, предназначенную для получения управляющего напряжения, пропорционального второму входному напряжению преобразователя и поступающего на второй вход первого аналогового сумматора 5 с выхода дифференциального усилителя 8. Форма этого напряжения такова, что приращения сопротивления канала первого полевого транзистора пропорциональны мгновенным значениям второго входного напряжения преобразователя. Это достигается благодаря тому, что дифференциальный усилитель 8 охвачен отрицательной обратной связью через управляемый источник напряжения, состоящий из второго. полевого транзистора 6 и блока 10 постоянного тока. Введение конденсатора 11 предотвращает проник1205044 новения на второй вход усилителя 8 постоянного напряжения.

Выходное напряжение дифференциального усилителя 8 в любой момент времени имеет такое значение, при котором приращение выходного напряжения управляемого источника напряжения практически равно мгновенному значению выходного напряжения второго делителя 7. Если полевые транзисторы

1 и 6 имеют одинаковые характеристики, приращения сопротивлений их каналов, пропорциональные второму входному напряжению преобразователя, практически равны. Для достижения идентичности характеристик полевых транзисторов они могут быть выполнены на одном кристалле полупроводника по планарной технологии. Для того, чтобы обеспечить близкие по значению

15

20 напряжения исток — сток полевых транзисторов и близкий тепловой режим этих транзисторов, значение выходного тока блока 10 постоянного тока должно быть близким к половине максимального значения выходного тока преобразователя 3 напряжение ток.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Первое входное напряжение U> поступает на вход преобразователя 3 напряжение — ток, имеющего коэффициент преобразования Кк. Ток, значения которого определяются формулой

i =K U > протекает через канал поле вого транзистора 1.

Второе входное напряжение U измерительного преобразователя через второй делитель 7, имеющий коэффици-, ент передачи К ., поступает на первый вход дифференциального усилителя 8.

В результате действия отрицательной обратной связи, охватывающей этот усилитель, на его второй вход поступает напряжение отрицательной обратной связи

30

40

Uoc =Кт "г. =41о ARE где I выходной ток блока 10 постоянного тока;

ЬК„ — приращение сопротивления канала второго полевого транзистора 6.

K U

При этом 4Й = †в- пропорциональк

10 но второму входному напряжению измерительного преобразователя.

В связи с тем, что полевые транзистора 1 и 6 имеют идентичные характеристики, а на их затворы с выходов аналоговых суьачаторов 5 и 9 поступают одинаковые управляющие напряжения и напряжения смещения, приращение сопротивления канала первого полевого транзистора I равно ьЕк„= к Поэтому напряжение исток — сток первого полевого транзистора 1 содержит составляющую

Па

"П 3 Ry< К1К (о пропорциональную произведению входных напряжений измерительного преобразователя. На выходе фильтра 4 нйжних частот получают выходное напряжение измерительного преобразователя

К К

v =v = v v, Shih

Ю

t пропорциональное среднему значению произведения выходных напряжений преобразователя и мощности, пропорциональной этому среднему значению.

Благодаря введению в преобразователь новых элементов значительно уменьшаются погрешности преобразования, связанные с температурными изменениями сопротивления и приращения сопротивления канала первого полевого транзистора, а также с нелинейной зависимостью амплитудных значений приращений сопротивления кана- . ла от амплитудных значений второго ° входного напряжения и частотной зависимостью приращений сопротивле ний канала.

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь активной мощности, содержащий первый полевой транзистор, исток которого подключен к шине нулевого потенциала, первый делитель напряжения, вход которого соединен с первым входом преобразователя, преобразователь напряжение — ток, вход которого соединен с входом первого делителя напряжения, а выход — со стоком полевого транзистора, фильтр нижних частот, вход которого подклю чен к стоку полевого транзистора, 205044

Составитель В. Быков

Редактор И. Рыбченко Техред N.Kóçüìà, Корректор Л. Пилипенко

Заказ 8522/46 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

5 1 а выход — к выходу преобразователя, и первый аналоговый сумматор, первый вход которого соединен с выходоь первого делителя напряжения, а выход " с затвором полевого транзистора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешностей преобразования, в него введены второй полевой транзистор, второй делитель напряжения, дифференциальйый усилитель, второй аналоговый сумматор, блок постоянного тока, конденсатор, блок напряжения смеще ния, исток второго полевого транзистора йодключен к шине нулевого потенциала, вход второго делителя напряжения соединен с вторым входом преобразователя, первый вход дифференциального усилителя соединен с выходом .второго делителя напряжения, выход второго аналогового сумматора соединен с затвором второго полевого транзистора, первый вывод блока постоянного тока соединен с шиной нулевого потенциала, а второй — со стоком второго полевого транзистора, причем второй вход дифференциального усилителя через конденсатор подключен к стоку второго полевого транзистора, а выход дифференциаль IO ного усилителя — к объединенным вторым входам первого и второго аналоговых сумматоров, выход блока напряжения смещения соединен с третьим и первым входами соответственно

15 первого и второго аналоговых сумматоров.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что полевые щ,транзисторы выполнены на одном кристалле полупроводника.