Компенсационный способ измерения амплитуды переменного напряжения

 

Изобретение относится к технике электроизмерений. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения частотной надежности преобразования амплитуды переменного напряжения в постоянное. Способ реализован в амплитудном детекторе. Входной сигнал через разделительный конденсатор 4 подается на затвор полевого транзистора 1, куда подведен также через резистор 5 сигнал с выхода усилителя 3 постоянного тока. Полевой транзистор 1 служит для термокомпенсации , а источники тока 6 и 7 для задания рабочих условий. Конденсатор 8 предназначен для частотной коррекции усилителя 3 постоянного тока таким обрзазом, чтобы частота входного сигнала была выше граничной частоты усиления. 3 ил. с S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 R 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4485438/21 (22) 21. 09. 88 (46) 23.03.91. Бюл. № 11 (72) Л.А.Костин (53) 621. 317.023 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 192930, кл. G 01 R 19/02, 1962.

Приборы и техника эксперимента, 1980, № 5, с.113-114. (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике электроизмерений. Цель изобретения — повышение -.î÷íîñòè за счет уменьшения частотной надежности преÄÄSUÄÄ 1636782 А 1 образования амплитуды переменного напряжения в постоянное. Способ реализован в амплитудном детекторе.

Входной сигнал через разделительный конденсатор 4 подается на затвор полевбго транзистора 1, куда подведен также через резистор 5 сигнал с выхода усилителя 3 постоянного тока.

Полевой транзистор:1 служит для термокомпенсации, а источники тока 6 и

7 для задания рабочих условий. Конденсатор 8 предназначен для частотной коррекции усилителя 3 постоянного тока таким обрзазом, чтобы частота входного сигнала была вьппе граничной частоты усиления ° 3 ил.

1636782

Изобретение относится к области детектирования амплитудного значения переменного напряжения, а именно к измерению амплитуды переменно5 го напряжения средней и высокой частоты, и может найти применение в которых требуется точное измерение амплитуды переменного напряжения стабильной или изменяющейся частоты, например, при создании массспектрометров квадрупольного и омегатронного типов..

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения частотной погрешности преобразования.

На фиг. 1 приведен график (характеристика) зависимости тока стокисток от напряжения затвор-исток полевого транзистора. на фиг. 2— зависимость постоянного напряжения, подводимого к затвору, от величины переменного напряжения, на фиг.3— схема амплитудного детектора. 25

На фиг. 1 рабочей точке а полевого транзистора, выбранной вблизи отсечки, соответствуют напряжение:

IJ и ток Т ; При приложении переО менного напряжения к затвору проис- 3р ходит преобразование-напряжения в ток, несимметричное вследствие нелинейности характеристики. положительная полуволна усиливается в большей степени, а отрицательная—

35 в меньшей или отсекается. При этом среднее значение тока сток-исток увеличивается. Если одновременно с переменным напряжением к затвору подводить постоянное напряжение„ регулируемое таким образом, чтобы среднее значение тока сток-исток все-. гда было равно Т, то величина этого постоянного напряжения может служить мерой амплитуды переменного ан- 4g пряжения (фиг.2). При достаточно больших значениях амплитуды зависиМость близка к линейной.

Осуществление способа иллюстрируется работой амплитудного детектора.

Амплитудный детектор (фиг.1) содержит сбалансированную пару полевых транзисторов 1 и 2, усилитель 3 постоянного тока, разделительный конденсатор 4, резистор 5, два источника 6 и 7 тока и конденсатор 8. Выход усилителя 3 через резистор 5 подключен к затвору транзистора 1, соединенному через разделительньф конденсатор 4 с входом детектора, затвор транзистора 2 соединен с общим проводом, а входы операционного усилителя 3 — с истоками транзистров 1 и

2, источники 6 и 7 тока включены в истоковые цепи полевых транзисторов

1 и 2, стоки которых объединены. Конденсатор 8 включен между инвертирующим входом и выходом усилителя 3 постоянного тока. В детекторе к входу подводится через разделительный конденсатор 4 переменное напряжение, которое не усиливается, а преобразуется в постоянное напряжение на выходе усилителя постоянного тока.

Преобразование возможно при соблюдении условия гр отС ьк Р от1 где Й вЂ” частота преобразуемого входного напряжения граничная частота усиления усилителя постоянного тока, Й „- граничная частота усиления полевых транзисторов.

Такой режим не является режимом усиления входного напряжения, так как при этом не происходит усиления переменного или постоянного напряжения

Конденсатор 8, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, снижает граничную частоту усиления усилителя постоянного тока, расширяя тем самым диапазон частот детектируемого напряжения в сторону малых значений.

Детектор работает следующим обраэом. !

При отсутствии на входе детектора переменного напряжения на выходе усилителя 3 устанавливается напряжение, соответствующее балансу схемы. Так как токи источников 6 и 7 равны, характеристики транзисторов 1 и 2 одинаковы, а напряжение затвора транзистора 2 равно нулю, то это напряжение, соответствующее балансу схемы, также близко к нулю.

При поступлении на вход детектора переменного напряжения ток сток-исток транзистора 1 становится импульсным, постоянное напряжение Hà его истоке и на соответствующем входе усилителя

3 увеличнвается, что приводит к появлению на выходе усилителя 3 отрицательного напряжения, равного по ве1636782 личине амплитуде переменного напряжения. Равенство нарушается при малых значениях амплитуды. Возникающая при этом погрешность тем больше, 5 чем более линейна характеристика транзистора. Эта погрешность является принципиально неустранимой. Однако, для применений, в которых более существенным является отсутствие час- 10 тотных потерь, диапазон амплитуд, детектируемых с достаточно малой погрешностью, может быть достаточным.

В амплитудном детекторе отсутствует вентильный элемент. Р-и переход затвора полевого транзистора не является вентилем, так как во время работы к нему всегда приложено обратное напряжение. Поэтому отсутствуют потери типа заряд переключения. 20

Частотные свойства детектора определяются процессом модуляции тока в канале полевого транзистора, который по принципу является безынерционным. Переменное напряжение на вы- 25 водах истока и стока отсутствует.

Поэтому частотные потери минимальны.

Они могут возникать только на входе детектора. При этом все паразитные емкости можно считать соединенными З0 параллельно и образующими делитель напряжения с разделительным конден- . сатором. Для уменьшения их влияния конденсатор 2 должен иметь достаточно большую емкость.

Формула изобретения

Компенсационный способ измерения амплитуды переменного напряжения, заключающийся в том, что на вход элемента сравнения подают сумму измеряемого переменного напряжения и постоянного напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения частотной погрешности преобразования, в качестве элемента сравнения используют элемент с нелинейной передаточной характеристикой, фиксируют среднее значение выходного сигнала этого элемента и изменяют постоянное напряжение, поддерживая неизменным среднее значение выходного сигнала элемента с нелинейной передаточной характеристикой, измеряют текущее значение постоянного напряжения и принимают результат измерений в качестве меры амплитуды измеряемого переменного напряжения.

1636782

Составитель В,Степанкин

Техред С.Мигунова Корректор С.йевкун

Редактор Л.Гратилло

Заказ 813 Тираж 417 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