Линейный преобразователь среднеквадратического значения напряжения

 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для преобразования постоянного или переменного напряжения в постоянное. Цель изобретения упрощение устройства за счет исключения двух полевых транзисторов. Преобразователь содеряа1т квадраторы, выполненные на полевых транзисторах 1, 2, усилитель 3 постоянного тока, ограничитель 4 полярности, резисторы 5, 7 и 8 и конденсатор 6. В устройстве для получения заданной точности преобразования обеспечивается компенсация линей ньк составляющих, протекаюпшх через полевые транзисторы 1 и 2 токов. При этом используется только два полевых транзистора. Дополнительно исключается необходимость подбора пар полевых транзисторов , что упрощает процесс настройки преобразователя. 1 ил. (О iMii. ( КУ 00

союз соеетсних социАлистических

РЕСПУБЛИК (132 (132

А1

gg a С О! R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм иаовРетений.и откРытий (21) 4102177/24-21 (22) 13.05.86 (46) 15. 10. 88. Бюл. У 38 (71) Киевское производственное объединение "Веда" (72) А.Г.Струнин, А.Н.Соловей и Г.А.Назарчук (53) 621.317.7(088.8) (56) Blankenburg К., Shermer I.

Паз neve UVM-ein boeitbandiges

"Nucrovoltmeter mit Effektivwentglс1.chung. Neus von Rohde В Schwarr", 45 (1970), s. 11"19.

Авторское свидетельство СССР

Р 945815, кл. О 01 R 19/02, 15.01.81.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1275303, кл. С 01 R 19/02, 7.08,85. (54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для преобразования постоянного или переменного напряже" ния в постоянное. Цель изобретенияупрощение устройства за счет исключения двух полевых транзисторов. Преобразователь содержит квадраторы, выполненнь»е на голевых транзисторах 1, 2, усилитель 3 постоянного тока, ограничитель 4 полярности, резисторы 5, 7 и 8 и конденсатор 6. В устройстве для получения заданной точности преобразования обеспечивается компенсация линейнъг» составляющих, протекаюших через полевые транзисторы 1 z» 2 токов. При этом используется только два полевых транзистора.

Дополнительно исключается необходимость подбора пар полевых транзисторов, что упрощает процесс настройки преобразователя. 1 ил.

1430898

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для преобразования постоянного или переменного напряжений, а также их суммы в постоянное напряжение по уровню среднеквадратического значения.

Цель изобретения — упрощение устройства за счет исключения части по- щ левык транзисторов.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя.

Преобразователь содержит два квад" ратора, выполненные на полевых транзисторах 1 и 2, усилитель 3 постоянного тока, ограничитель 4 полярности, резистор 5» конденсатор 6, а также резисторы 7 и 8. Истоки полевых тран зисторов 1 и 2 соединены с собствен- 2(» ными затворами. Сток транзистора 1 co" единен с входной шиной (не показана), исток транзистора 2 - с выходной шиной (не показана) и через ограничитель 4 полярности с выходом усилите- 25 ля 3 постоянного тока. К неинвертирующему входу усилителя 3 постоянного тока подключены исток транзистора 1, сток транзистора 2 и первый вьвод резистора 5, второй вывод кото-3О рого подключен к общей шине, а выход усилителя 3 постоянного тока соединен с его инвертирующим входом через конденсатор 6. Первый вывод резистора 7 соединен с входной шиной, его второй вьвод подключен к инвертирующему вхо- 35 ду усилителя 3 постоянного тока и к первому выводу резистора 8, второй вывод которого соединен с выходной шиной.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче на входную шину преобразователя измеряемого напряжения U„ через полевой транзистор I и резистор 5 протекает ток, равный (Пх П) а1+(х П) вызывая на резисторе 5 падение напряжения U. В приведенном выражении а и Ь вЂ” константы, связанные с параметрами полевых транзисторов: С проводимостью канала и U, - напряжением отсечки полевого трачзистора (а С „ bG j2u,). Пои этом включение полевого транзистора 1 таково, что знак квадратичной составляющей тока Е положителен.

В это же время через резистор 7 протекает ток равный,-(v„-u) Я,.

Соответственно» ток 1», протекаю-. щий через полевой транзистор 2 и резистор 5, вызванный выходным напряжением той же полярности, равен

I (0ьы, -П)аg (Uggtx -V) bz.

При этом полевой транзистор 2 включен так, что квадратичная составляющая тока Iz имеет знак, противоположный квадратичной составляющей тока I, . В свою очередь, ток I <» протекающий через резистор 8, равен

I.а,--(V u ВЫх) R .

Таким образом, на неинвертирующем входе усилителя 3 постоянного тока образуется напряжение за счет протекания токов I„ I z через резистор

5, равное (Е„+Е )К, а на его инвертирующем входе образуется такое же напряжение, но за счет протекания токов Е> и I > через резисторы 7 и 8, равное Е К» Е9"8 °

Эти напряжения вычитаются одно иэ другого усилителем 3, а разность их усиливается в К раэ, где К вЂ” коэффициент передачй разомкнутого усилителя 3. Благодаря наличию конденсатора 6 через ограничитель 4 полярности на выходную шину преобразователя поступает среднее значение усиленной разности напряжений, действующих на входах усилителя 3. Ограничитель 4 полярности необходим для предотвращения самовозбуждения преобразователя, так как знак квадратичной составляющей тока Iq полевого транзистора 2 инвариантен к полярности напряжения

0 ых, и если линейная и квадратичная составляющие тока Iz одного знака, то образуется нежелательная положительная обратная связь. Таким обра" зом, выходное напряжение преобразователя описывается выражением

Паь!х = (Е1+Е )Б. (I R» I Rq)3 К3» где черта означает усреднение.

Подставим в последнее выражение уравнения для токов I » Iz, I >» I> с учетом того, что параметры полевых транзисторов, выполненных на одной подложке., по одной технологии и работающих в одинаковых условиях, иден» тичны, т.е, что е,=a>» а,=а =Ь, а также, что R -Rэ=К "R получим

u,„„,,„„==(I,+I -I „+Е )bRK =Ь(-U„,„-20(0„-Б „,„) j R К»

1430898 откуда следует, что

U i

U>-U - — — — +2U(U„-Us ) . х ььР К RG /Ц о зо им

Составитель С.Вейский

Редактор Е.Копча Техред М.Дидык Корректор С.Черни

Заказ 5339/48 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

Так как коэффициент передачи Ks разомкнуто о усилетеля 3 имеет значение большее 10, à G — отношение

5 тока насыщения Е„ к напряжению отсечки Uso полевого транзистора: С 2I /

/U>< и R>10 ОМ, т.е. RGo/Usoo 1, а:00,!О можно считать, что Ц-U „,„ 0 с погрешностью не более 0,001 . Тогда выходное напряжение преобразователя равно 0 ц„ = Us » Пс„з, т.е. среднеквадра- 15 тическому значению U входного напряжения

Таким образом, если в прототипе для получения той же точности преобра 0 зования используется мостовое включение полевых транзисторов, обеспечивающее компенсацию линейных составляющих протекающих через них токов, то в предлагаемом преобразователе указан- 25 ная компенсация достигается при вдвое меньшем числе полевых транзисторов, что позволяет упростить преобразователь. При этом дополнительно исключается необходимость подбора пар транзисторов, упрощается процесс настройки преобразователя.

Формула и з о б р е т е н и я

Линейный преобразователь среднеквадратического значения напряжения, содержащий два квадратора, выполненные на полевых транзисторах, истоки которых соединены с затворами, сток первого полевого транзистора соединен с входной шиной, исток второго соединен с выходной шиной и одновременно через ограничитель полярности подключен. к выходу усилителя постоянного тока, к неинвертирующему входу которого подключены исток первого полевого транзистора, сток второго полевого транзистора и первый вывод первого резистора, второй вывод которого присоединен с общей шине, а выход усилителя постоянного тока через конденсатор соединен с

его инвертирующим входом, о т л и-. ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения линейного преобразователя, . дополнительно введены второй и третий резисторы, причем первый вывод второго резистора присоединен к входной шине, его второй вывод подключен к инвертирующему входу усилителя постоянного тока и одновременно соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого подключен к выходной шине.