Линейный преобразователь действующего значения напряжения
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании аналоговых и цифровых вольтметров переменного напряжения. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности устройства при малых входных сигналов, имеющих постоянную составляющую, за счет компенсации температурного временного дрейфа усилителя 4 разбаланса. Преобразователь также содержит полевые транзисторы 1 и 2, входную клемму 3, фильтр 7 низких частот, выходную клемму 8, резисторы 5,6,10,12, инвертирующие усилители 9, 11 и 13 и интегратор 14. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
28 А1 (!9) И1) (51)5 С 01 R 19/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К AВторСКому СвидеткЛьСтвм
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4465746/24-21 (22) 22.07.88 (46) 23.07.90. Бюл. В 27 (7 1). Казахский политехнический.институт" им. В.И.Ленина (72) А.Д.Джангозин, С.Д.Джангозин, А.П.Зорин и И.Т.Нурумов (53) 621. 318 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 1075176, кл. С 01 R 19/02, 1981.
Авторское свидетельство СССР
У 1211657, кл. С 01 R 19/02, 1984. (54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВХОЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
2 (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании аналоговых и цифровых вольтметров переменного напряжения. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности устройства при малых входных сигналах, имеющих постоянную составляющую, за счет компенсации температурного времейного дрейфа усилителя 4 разбаланса. Преобразователь также содержит полевые транзисторы 1 и 2, входную клемму 3, фильтр 7 низких частот; выходную клемму 8, резисторы 5, 6, 10, 12, инвертирующие усилители 9, 11 и 13 и интегратор 14. 1 ил.
1580268
Изобретение относится к электроизмерительной .технике и может быть использовано при создании аналоговых и цифровых вольтметров переменного напряжения, а также информационно-изме5 рительных систем различного напряжения.
Целью изобретения является повышение точности и чувствительности устройства при малых входных сигналах, имеющих постоянную составляющую за счет компенсации температурного временного дрейфа усилителя раэбаланса.
На чертеже -представлена принципиальная схема устройства, Линейный r ðåîáðàçoâàòåëü действующего значения напряжения содержит первый и второй полевые транзисторы 1 и 2, затворы которых соединены друг с другом, а сток второго полевого транзистора 2 соединен с входной клеммой 3 устройства, усилитель 4 разбаланса, включенный мех цу истоком и затвором первого полевого транзистора i первый и второй резисторы 5 и 6, первые выводы которых объединены и подключены к истоку первого полевого транзистора 1, фильтр 7 низких частот, выход которого соединен с выходной клем-3О мой 8 устройства и стоком первого полевого транзистора 1, первый инвертирующий усилитель 9 и третий резистор 10, включенные параллельно между истоком второго полевого транзистора 2 и входом фильтра 7 низких частот, второй
35 инвертирующий усилитель 11, вход которого подключен к стоку второго полевого транзистора 2, а выход через четвертый резистор 12 — к истоку вто40 рого. полевого транзистора 2, третий инвертирующий усилитель l3, входом подключенный к стоку первого полево"
ro транзистора 1, а выходом — к второму выводу второго резистора 6, инте- 45 гратор 14, вход и выход которого подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя 4 разбаланса соответственно, при этом второй вывод первого резистора 5 соединен с входной клеммой 3 устройства. г
Устройство работает следующим образом, 55
На инвертирующий вход усилителя 4 разбаланса через первый резистор 5 поступЪ.ет входное напряжение U jy (t) .
На этот же вход усилителя 4 разбаланса через второй резистор 6 подается постоянное напряжение U< c выхода фильтра 7 низких частот. Выходное напряжение усилителя 4 разбаланса вызывает модуляцию проводимости канала первого полевого транзистора 1. Одновременно при этом изменяется проводимость канала второго полевого транзистора 2.
Связь. величины модуляции проводи" мости канала первого полевого транзистора 1 с величинами поступающих входного напряжения U>„(t) и напряжения U ы„ фильтра 7 низких частот можно определить иэ следующего уравнения: (U q (t)-U,)G +(О,„-U,)G,-(Uqgq+
+1 )С6=0 .(1) где Б1 — напряжение на инвертирующем входе усилителя 4 разбаланса;
G,Ã6 — проводимости резисторов 5 и б;
С, — проводимость канала первого полевого транзистора 1.
Связь между напряжениями U< и U, которые приложены к инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя
4 разбаланса соответственно, а также напряжением смещения Б„щ, обусловленного временным и температурным дрейфом усилителя 4 разбаланса, можно определить из следующего соотношения:
- "а см (2)
Передаточная характеристика интегратора определяется выражением:
1
u = —.U .. (3) рТ где Т вЂ” постоянная времени интегратора; р — оператор Лапласа.
Тогда, подставляя значение U из равенства (3) в формулу (2), получим, что напряжение на неинвертирующем входе усилителя 4 разбаланса будет описываться выражением:
Н
Н eN (4)
1+рт
Уравнение (4) описывает напряжение U< на выходе интегрирующего усилителя 4, которое приложено к неинвертирующему входу усилителя 4 разбаланса, в операторной форме. Если перейти от операторной формы к временной, то выражение (4) примет вид: (5) 5 1580268
При Т уравнение (5) примет вид: (6) юг Цсм
Иэ уравнений (5) и (6) следует, что выходное напряжение 02 интеграто,ра 14 будет равно напряжению смешения
U и иметь противоположный знак. Тогс,кк да,.подставляя значение напряжения Б из формуль| (6) в уравнение- (2)„ получим:
11 к =112++Uñì = Ос м+11см =0 °
Таким образом, напряжение U, на инвертирующем входе усилителя 4 разбаланса будет равно нулю, независимо от значения напряжения смещения, обус- ловленного температурным и временным дрейфом нулевого уровня усилителя 4 разбаланса.
Следовательно, с учетом изложенного уравнен1ы (1) примет вид:
Тогда проводимость С канала первого полевого транзистора 1 будет равна:
С =С-- — — — С . (9)
0 вк(с)
Так как на вход первого инвертирующего усилителя 9 через канал второго полевого транзистора 2 и параллельно ему подключенный второй инвертирующий усилитель 11 с последовательно соединенным резистором 12 поступает также входное напряжение U вх(), Ю то на выходе усилителя 9 будет напряжение U, величина которого определяется из следующего уравнения:
0 =-П () ††вЂ, (10) 0
С2 С!2 ех
С о где G2 — проводимость канала второго полевого транзистора 2;
GIo
G « — пРоводимости Резисторов 10 и 12. . Так как резисторы 6 и 12 выбираются равными по величине, а проводимости каналов полевых транзисторов, размещенных на одном кристалле, одина- gp ковыми, т.е. С =С2, то подставляя значение G< из уравнения (2) в уравнение (3) получим:
Ввх() С, U вых С(о
После усреднения напряжения U
9. фильтром 7 низких частот за период Т получим
1 о вык С а
Из этого уравнения можно записать, ,что
Гт
Г
U ... = 1 —, 02 (t) —, — clt. (13) Т вк G о ю
Ga
Обозначив- -„=-=К, окончательно noG10 лучим: (14) вых
Таким образом, выходное напряжение фильтра 7 низких частот и всего преобразователя в целом пропорционально действующему значению входного переменного напряжения и не зависит от везпкчины напряжения U < смещения, которое обусловлено температурным и временным дрейфом нулевого уровня усилителя 4 разбаланса. ,формула изобретения
Линейный преобразователь действующего значения напряжения, содержащий первый и второй полевые транзисторы, усилитель раэбаланса, инвертирующий вход которого соединен с истоком, а выход — с затвором первого полевого,транзистора, первый резистор, первый вывод которого соединен с входной клеммой и со стоком второго полевого транзистора, а „второй выход с инвертирующим входом усилителя разбаланса и с первым выводом второго резистора, фильтр низких частот,, выход которого соединен с выходной клеммой устройства, первый инвертирующий усилитель и третий резистор, включенные параллельно между истоком второго полевого транзистора и входом фильтра низких частот, а также второй инвертирующий усилитель, выход которого подключен к второму выводу второго резистора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него введены интегратор, вход которого соединен с инвертирующим входом усилителя разбаланса, а выход — с неинвертирующим входом усилителя раэбаланса, и третий инвертирующий усилитель, вход которого подключен к стоку BTQ рого полевого транзистора, а выход через четвертый резистор — к источнику второго полевого транзистора, при
1580268
Составитель Е. Плужникова
Техред Л.Сердюкова Корректор М.Кучерявая
Редактор С.Пекарь
Заказ 2008 Тираж 561 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 этом вход второго инвертирующего усилителя соединен со стоком первого полевого транзистора и с выходом фильт ра низких част от, а затворы первого и второго полевых транзисторов обьединены.
