Линейный преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении аналоговых и цифровых вольтметров переменного напряжения. Цель изобретения - повышение точности преобразования при малых входных сигналах , имеющих постоянную составляющую. Устройство содержит усилитель 1 разбаланса , полевые транзисторы 2 и 3, фильтр 7 низких частот, инвертирующие усилители 9, 10 и 12. Введение двухполупериодного выпрямителя 14, переключающего элемента 15 и генератора 18 импульсов обеспечивает исключение аддитивных погрешностей, обусловленных постоянной составляющей во входном напряжении и напряжениями смещения и входными токами активных элементов схемы, при этом аддитивные погрешности введенных блоков не влияют на точность устройства . 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

«3 Ы И,фййП@ - I

Bla1»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»

\ (21) 4637073/21 (22) 12.01.89 (46) 07.05,91.6юлЛФ 17 (71) Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина (72) А.Д.Джангоэин, И.Т.Нурумов, Б,А.Райхман и А.А.Парфенович (53) 621.317.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР М 741167, кл. 6 01 R19/02,,1978.

Авторское свидетельство СССР М 1524007, кл. G 01 Я 19/02, 1987. (54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике ь может быть использоИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении аналоговых и цифровых вольтметров переменного напряжения.

Цель изобретения — повышение точности преобразования при малых входных сигналах, имеющих постоянную составляющую.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя, . Линейный преобразователь содержит усилитель 1 разбаланса, первый 2 и второй

3 полевые транзисторы, затворы которых объединены друг с другом, а сток транзистора 3 соединен с входной клеммой 4 устройства, первый 5 и второй 6 резисторы, „„Я „„1647428 А1 вано при построении аналоговых и цифровых вольтметров переменного напряжения.

Цель изобретения — повышение точности преобразования при малых входных сигналах, имеющих постоянную составляющую, Устройство содержит усилитель 1 разбаланса, полевые транзисторы 2 и 3, фильтр 7 низких частот, инвертирующие усилители 9, 10 и

12. Введение двухполупериодного выпрямителя 14, переключающего элемента 15 и генератора 18 импульсов обеспечивает исключение аддитивных погрешностей, обусловленных постоянной составляющей во входном напряжении и напряжениями смещения и входными токами активных элементов схемы, при этом аддитивные погрешности введенных блоков не влияют на точность устройства. 1 ил, (с первые выводы которых объединены и под- ф ключены к истоку транзистора 2, второй вывод резистора 5 соединен со стоком транзистора 3, фильтр 7 низких частот, выход которого соединен с выходной клеммой

8 устройства, стоком транзистора 2 и через 00 первый инвертирующий усилитель 9 с вторым выводом резистора 6, второй инвертирующий усилитель 10.и третий резистор 11, включенные параллельно между истоком транзистора 3 и входом фильтра 7, третий инвертирующий усилитель 12, вход которого подключен к стоку транзистора 3, а выход через четвертый резистор 13 — к истоку транзистора 3. Преобразователь содержит также двухполупериодный выпрямитель 14, 1647428 переключающий элемент 15, пятый 16 и шестой 17 резисторы, генератор 18 импульсов.

Информационный вход, вход управления, первый и второй выходы переключающего элемента 15 подключены соответственно к истоку транзистора 2, выходу генератора

18, инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя 1. Первые выводы резисторов 16 и 17 соединены с общей шиной 19 устройства, а вторые выводы — с инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя 1 соответственно. Выпрямитель 14 включен между выходом усилителя 1 и объединенными затворами транзисторов 2 и 3.

Линейный преобразователь работает следующим образом, Цикл работы устройства состоит из двух тактов, равных между собой по длительности. В одном из тактов переключающий элемент 15 подключает к инвертирующему входу усилителя 1 разбаланса исток транзистора 2 и первые выводы резисторов 5 и 6.

Тогда на инвертирующий вход усилителя 1 поступает входное напряжение Uax (t). На зтот.же вход усилителя 1 через резистор 6 подается постоянное напряжение Овых с выхода фильтра 7 низких частот. Выходное напряжение усилителя 1 через выпрямитель

14 вызывает молудяцию проводимости канала транзистора 2, Одновременно изменяется проводимость канала транзистора 3. В данном такте работы преобразователя выпрямитель 14 является простым повторителем выходного напряжения усилителя 1 разбаланса. Связь величины модуляции проводимости канала транзистора 2 с величинами поступающих входного Uax(t) и напряжения U»x фильтра 7 низких частот можно определить из уравнения (Овх(4) — Осм} G5+ (Овых Ucv) 62 (Овых+

+ Ucg4) 66= 0, где Обм- напряжение смещения на йнвертирую цем входе усилителя 1, обусловленное температурным и временным дрейфом ну. левого уровня;

G5 и 65 — проводимости резисторов 5 и 6;

62 — проводимость канала транзистора 2.

Откуда

62 66 . 65

Овых + Цбм . 0вх (06м 6 )вых (-)см (вых UcM

Выходное напряжение усилителя 10

0 1„() = =—: U»«) ((G — 61 )/Gi1), где бз,611,61з — проводимости канала транзистра 3 и резисторов 11 и 13. Если проводимости каналов транзисторов 2 и 3; размещенных на одном кристалле, одинаковы и проводимостй резисторов 6 и 13 равны пО вЕличинЕ, т.Е, 85=61З=6О, тО

0 о — 0 х х

6 U — О

Х (Iuõ(t) — U м) .64 — 20ñèбл }

Во втором такте переключающий элемент 15 подключает выводы резисторов 5 и

6, исток транзистора 2 к неинвертирующему входу усилителя 1 разбаланса. При этом из10 меняется знак напряжения 0624, приложенного к истоку транзистора 2, и одновременно изменяется полярность его выходного напряжения. Деухполупериодный выпрямитель 14 в этом такте осуществ15 ляет инверсию выходного напряжения усилителя 1, обеспечивая этим сохранение знака обратной связи в цепи отрицательной обратной связи усилителя 1.

Тогда по аналогии с предыдущим так20 том с учетом того, что напряжение смещения усилителя.1 имеет противоположный знак

U11

25 х ((0вх(с)+0см) 65 20см6о}

Среднее значение выходного напряжения усилителя 10 за цикл работы преобраэо30 вателя

U1o6р 05(U 1o+0 1o) °

После постановки в эту формулу значений 0 1o u U 1o, разложения в ряд Тейлора, 1 11

35 сокращения бесконечно-малых величин получим

0вк(л} 64

01О

0 611 °

После усреднения напряжения U1o фильтром 7 низких частот за период сигНала Т;

Овых = — ) Овх (Е) dt

1 2 65

То 611

45 Обозначил К =-.у 64 Д11, получим

Uaûõ .1 Овх (t ) dt

Т

Таким образром, выходное напряжение устройства пропорционально. среднеквадратическому значению входного переменного напряжения.

Формула изобретения

Линейный преобразователь среднеквадратического значения перемен ного напряжения, содержащий первый и втЬрой полевыетранзисторы,затворы которыхобьединены, первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены; к истоку

1647428

Составитель С. Рыбин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Бескид

Редактор Т,Зубкова

Заказ 1647 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 161 первого полевого транзистора, сток второго полевого транзистора соединен с входной клеммой устройства, а исток — с выходной клеммой устройства через последовательно включенные второй инвертирующий усилитель с третьим резистором в цепи обратной связи, и фильтр низких частот, выход которого подключен к второму выводу второго резистора через первый инвертирующий усилитель, вход третьего инвертирующего усилителя подключен к входной клемме устройства, а выход — к входу второго инввртирующего усилителя через четвертый резистор, усилитель разбаланса, пятый и шестой резисторы, первый вывод пятого резистора подключен к общей шине устройства, отличающийся тем, что с целью повышения точности преобразования при малых сигналах, имеющих постоянную составляющую, в него введены двухполупериодный выпрямитель, переключающий элемент и генератор импульсов, выход которого соединен с

5 управляющим входом переключающего элемента, вход которого подключен к истоку первого полевого транзистора, первый выход — к инвертирующему входу усилителя разбаланса и второму выводу пятого резистора, а

10 второй выход — к неинвертирующему входу усилителя разбаланса и через шестой резистор к общей шине устройства, вход двухполупериодного выпрямителя подключен к выходу усилителя раэбаланса, а выход — к

15 затворам полевых транзисторов, сток первого полевого транзистора соединен с выходом фильтра низких частот, второй вывод первого резистора подключен к входной клемме устройства,