Среднеквадратический преобразователь

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в аналоговых и цифровых вольтметрах переменного напряжения, а также инфор4 мационно-измерительных системах различного назначения. Цель изобретения - повышение точности измерения сигналов малого уровня. Устройство, основанное на методе неявного вычисления среднеквадратического значения напряжения, содержит элементы 1,2 с управляемой проводимостью, усилитель 3 разбаланса, резисторы 4 и 7, инвертирующий усилитель 6 и фильтр 8 нижних частот. Введение усилителя 13 разбаланса , источника 16 опорного напряжения, резистора 17, элементов 14, 15 с управляемой проводимостью и неинвертирующего усилителя 18 обеспечивает указанное повышение точности, а следовательно, и расширение динамического диапазона за счет стабилизации петлевого усиления в цепи отрицательной обратной связи в контуре, образованном усилителем 3 разбаланса, неинвертирующим усилителем 18 и элементом 1 с управляемой проводимостью 1 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s G 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О

Сд (Л (д) (21) 4675730/21 (22) 11.04.89 (46) 28.02.91. Бюл. ¹ 8 (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) А,Д.Джангозин и С.Д.Джангозин (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 741167, кл, G 01 R 19/02, 1978.

Каширин Ю.B., Попов В.С. Линейный преобразователь среднего квадратического значения нэп ряжения на уп равля емых и ро-. водимостях. — Измерительная техника, 1986, ¹ 10, с. 49 — 51. (54) СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в аналоговых и цифровых вольтметрах переменного напряжения, а также информационно-измерительных системах различ-. ного назначения, Цель изобретения — повышение точности измерения сигналов малого уровня. Устройство, основанное на методе неявного вычисления среднеквадратического значения напряжения, содержит элементы 1,2 с управляемой проводимостью, усилитель 3 разбаланса, резисторы 4 и 7, инвертирующий усилитель 6 и фильтр 8 нижних частот, Введение усилителя 13 разбаланса, источника 16 опорного напряжения, резистора 17, элементов 14, 15 с управляемой проводимостью и неинвертирующего усилителя 18 обеспечивает указанное повышение точности, а следовательно, и расширение динамического диапазона за счет стабилизации петлевого усиления в цепи отрицательной обратной связи в контуре, образованном усилителем 3 раэбаланса, неинвертирующим усилителем i8 и элементом 1 с управляемой проводимостью. 1 ил.

1631453

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в аналоговых и цифровых вольтметрах переменного напряжения, а также информационно-измерительных системах различного назначения.

Цель изобретения — повышение точности измерения сигналов малого уровня.

Ка чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Среднеквадратический преобразователь содержит первый и второй элементы 1 и 2 с управляемой проводимостью, первый усилитель 3 разбаланса, вход которого соединен с выходом элемента 1 и через первый резистор 4 с входной клеммой 5 устройства и информационным входам элемента 2, выход которого через последовательно соеди.ненные инвертирующий усилитель 6 с вторым резистором 7 в цепи обратной связи и фильтр 8 низких частот соединен с выходной клеммой 9 устройства и информационным входом элемента 1. Элементы 1 и

2 с управляемой проводимостью содержат соответственно инвертирующие усилители

10.1 и 10,2, полевые транзисторы 11,1 и 11.2 .. и резисторы 12.1 и 12.2. Информационным входом элемента 1 (2) является объединенные между собой вход инвертирующего усилителя 10.1 (10.2) и первый вывод резистора

12.1 (12.2), выходом — объединенные между собой второй вывод резистора 12.1 (12.2) и исток транзистора 11,1 (11,2), а входом управления — затвор транзистора 11.1 (11.2), Устройство содержит также второй усилитель 13 разбаланса, третий и четвертый элементы 14 и 15 с управляемой проводимостью, источник 16 опорного напряжения, третий резистор 17 и неинвертирующий усилитель 18, выход которого подключен к управляющим входам элементов 1 и 2, а вход- к объединенным выходам усилителя 3 элемента 14, информационный вход которого соединен с входом усилителя

3. Входы управления элементов 14 и 15 объединены и подключены через усилитель

13 к первому выводу резистора 17 и выходу элемента 15, информационный вход которого подключен к источнику 16, Второй вывод резистора 17 соединен с выходом фильтра

8.

В связи с тем, что с выходов источника

16 опорного напряжения и фильтра 8 низких частот на вход элемента 15 с управляемой проводимостью и на второй вывод третьего резистора 17 соответственно поступают постоянные напряжения, отпадает необходимость в компенсации постоянной составляющей проводимости элементов 15 и

14 с управляемой проводимостью. Поэтому в качестве этих элементов можно использовать полевые транзисторы. В этом случае информационными входами, выходами и входами управления явля ются стоки, истоки

5 и затворы полевых транзисторов соответственно.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает входное

10 напряжение О,, которое через резистор 4 подается на вход усилителя 3 разбаланса.

На этот же вход усилителя 3 через элемент

1 с управляемой проводимостью поступает постоянное напряжение U> с выхода фильт15 ра 8 низких частот. Разность токов, протекающих через резистр 4 и элемент 1, усиливается усилителем 3 разбаланва и неинвертирующим усилителем 18 и далее поступает на входы управления элементов 1 и

20 2 с управляемой проводимостью. Напряжение Uy управления с выхода неинвертирующего усилителя 18 вызывает модуляцию проводимости элемента 1. Одновременно при этом изменяется проводимость элемен25 та 2. Связь величины модуляции проводимости канала элемента 1 с величинами поступающих входного напряжения U„и выхоДного напряжения U> можно определить из следующего уравнения:

30 (0х Л) 64 = (й в)91 +

+ (Й вЂ” Йв) g14, где G4 — проводимость резистора 4;

g1,О14 — проводимости элементов 1, 14; 18

35 Лз = — — — напряжение недокомпенсаКз ции на входе усилителя 3 разбаланса;

h18 = — — напряжение недокомпенсаОy

К18 ции на входе усилителя 18;

40 Кз, К18 — коэффициенты усиления усилителей 3 и усилителя 18 в разомкнутом состоянии;

Uy — напряжение управления, Проводимость элемента 14 можно опре45 делить, исходя из того, что связь между проводимостью g15 элемента 15, опорным напряжением Up и выходным напряжением

U> определяется из уравнения;

Us

50 915 = — G17

Uo где 61т — проводимость резистора 17.

Так как проводимости элементов 14, 15 равны между собой, т.е. выполняется условие g15 = g14, то, подставляя значения g14, а также значения напряжений недокомпенсации Лз и А18 в уравнение (1), можно определить проводимость элемента 1

Uв + (Uу Кз К18) 1631453 и, = к, и„, (1 ч-0,5- -. Ki ) + 1/К18) Ue

Ue + (0y/K3 К18) Оо

Выходное напряжение инвертирующеr0 усилителя 7

07 = — Ux

92

67 где gz и 67 — проводимости элемента 1 и резистора 7.

Проводимости g1 и g2 элементов 1, 2 равны между собой, так полевые транзисторы 11,2 и 11,2 размещены на одном кристалле,.коэффициенты передачи инвертирующих усилителей 10,1 и 10.2 равны и равны проводимости резисторов 12.1 и 12.2. Тогда, подставив значение проводимости gz из формулы (2) в формулу (3), получим

64 +

Ue + (Uy/KÇ K18) 67 . Ов 617

Ов + (Оу/Кз K18) Оо 67

После усреднения фильтром 8 низких частот, пренебрегая величинами второго порядка малости (имеющих в своем составе произведение Кз К18), получим

Ue=

1) Ux 64 (1 Ue 0у 617

T 0 Ue 67 < Uo K18 Ux 64 учитывая. что и„= CU,, где С вЂ” яоэффициент передачи, и приняв Ko = 64!67

K1 = 617%4 VI Uxcx =. —,) Ux

1 г

ТО получим

Ue = Ko Охск — к — к1 сто К18

Разлагая подкоренное выражение в ряд и ограничиваясь величинами первого порядка малости, получим

Составитель С,Рыбин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор М.Товтин

Корректор С.Шевкун

Заказ 542 Тираж 412 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Таким образом, выходное напряжение преобразователя пропорционально среднеквадратическому значению входного напряжения. При этом ошибка статизма не зависит от уровня входного сигнала и значительно уменьшается.

Формула изобретения

Среднеквадратический преобразователь, содержащий первый и второй элементы с управляемой проводимостью, входы управления которых объединены, первый усилитель разбаланса, вход которого соединен с выходом первого элемента с управляемой проводимостью и через первый резистор — с входной клеммой устройства и информационным входом второго элемента с управляемой проводимостью, выход которого через инвертирующий усилитель с вторым резистором в цепи обратной связи и фильтр низких частот соединен с выходной клеммой устройства и информационным входом первого элемента с управляемой проводимостью, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сигналов малого уровня, в него введены второй усилитель разбаланса, третий и четвертый элементы с управляемой проводимостью, третий резистор, источник опорного напряжения и неинвертирующий усилитель, выход которого подключен к объединенным входам управления первого и второго элементов с управляемой проводимостью, а вход — к выходу первого усилителя разбаланса и к выходу третьего элемента с управляемой проводимостью, информационный вход которого соединен с входом первого усилителя разбаланса, входы управления третьего и четвертого элементов с управляемой проводимостью объединены и подключены через второй усилитель разбаланса к первому выводу третьего резистора и выходу четвертого элемента с управляемой проводимостью, информационный вход которого подключен к источнику опорного напряжения, второй вывод третьего резистора соединен с выходом фильтра низких частот.