Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при построении аналоговых и цифровых вольтметров переменного тока.

По основному авт.св. № 741167 известен линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий два полевых транзистора, затворы которых соединены друг с другом, усилитель разбаланса, включенный между истоком yi затвором первого полевого транзистора, фильтр низких частот, выходная клемма которогосоединена с выходной клеммЪй устройства и со стоком первого полевого транзистора, первый инвертирующий усилитель и первый резистор, включенные последова ельно между выходной клеммой фильтра низких частот и истоком первого полевого транзистора, второй инвертирующий усилитель и второй резистор включенные параллельно между истоком второго полевого транзистора и входной клеммой фильтра низких частот, третий резистор, в ключенный между истоком первого полевого транзистора и входной.клеммой устройства,

соединенной со стоком второго полевого транзистора l .

Недостаток известного устройства связан с низкой точностью преобразования, обусловленной наличием погрешности .из-за температурного и временного дрейфа напряжения смещения усилителя разбаланса. Указанный рейф вызывает изменение постоянного потенциала истока первого полевого транзистора, т.е. изменение постоянного напряжения исток - сток

1. полевого транзистора, так то для компенсации переменного тока, ротекающего по третьему резистору, ребуется уже лругая амплитуда колебаний проводимости первого полевого ранзистора.

Целью изобретения является повыение точности преобразования, обесечиваемой подобным устройством. Поставленная цель достигается ем, что в линейном преобразоватее действующего значения переменного напряжения, содержащем два полевых транзистора, затворы которых содинены друг с другом, усилитель разбаланса, включенный между истоком затвором первого полевого транзистора, фильтр низкцх частот, выходная клемма которого соединена -с выходной клеммой устройства и со стоком первого прлевого транзистора, первый инвертирующий усилитель и первый резистор, включенные последовательно между выходной клеммой фильтра низких частот и истоком первого полевого транзистора, второй инвертирующий усилитель и йторой резистор, включенные параллельно между истоком второго полевого транзистора и входной клеммой фильтра низких частот, третий резистор, включений ный между истоком первого полевого транзистора и входной клеммой устройства, соединенной со стоком второго полевого транзистора, в цепь между выходной клеммой фильтра частот и стоком первого полевого транзистора введен сумма тор, другая входная клемма которого подключена к истоку первого полевого транзистора.

На чертежепредставлена функциональная схема предложенного линейного преобразователя действующего значения переменного напряжения.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 полевые транзисторы, затворы которых соединены друг с другом, усилитель 3 разбаланса, включенный между истоком и затвором полевого транзистора 1, фильтр 4 низких частот, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой устройства и через сумматор (неинвертирующий) 5 другим входом подключенный к истоку полевого транзистора 1, - со стоком последнего, первый инвертирующий усилитель . 6 и первый резистор 7, включенные последовательно между выходной клеммой фильтра 4 низких частот и истоком полевого транзистора 1, второй инвертирующий усилитель 8 и второй резистор 9, вклю-ченные параллельно между истоком полевого транзистора 2 и входной клеммой фильтра 4 низких частот, третий резистор 10, включенный между истоком полевого транзистора 1 и входной клеммой устройства, соединенной со стоком полевого транзистора 2 .

Устройство работает следующим образом.

На вход усилителя 3 разбаланса через резистор 10 поступает переменный ток, пропор1 иональный измеря,емому напряжению I) е (i) , а через инвертирующий усилитель 6 и резистор 7 - постоянный ток, пропорциональный напряжению ивых на выходе фильтра 4 низких частот и устройства .в целом. К этому же входу усилителя 3 разбаланса через сумматор 5, предназначенный для суммирования постоянных напряжений, и полевой транзистор 1 подводится ток, пропорциональный .сумме постоянного напряжения i f смещения усилителя 3 разбаланса и постоянного, напряжения Ч д,,|Ц . Усилитель 3 разбаланса охвачен параметрической отрицательной обратной связью через полевой транзистор 1, поэтому при подаче входного напряжения U в t) выходное напряжение разбаланса вызывает изменение (модуляцию проводимости канала полевого транзистора 1 и одновременно изменяет проводимость канала полевого транзистора 2, Зависимость модуляции проводимости Ci канала полевого транзистора 1 от входного напряжения и эх U) t напря жения смещения и см усилителя 3 разбаланса и выходного напряжения и вых преобразователя можно определить из условия, что сумма токов, поступающих на вход усилителя 3 разбаланса, равна нулю ,)7 CM l Bbix- cwl O, где (-jH G jo проводимости резисторов ° 7 и 10. Из уравнения (1) следует,-что UcM г. ВхМ (2) C,-C,;j4(C,4C,,o Bbiic вы Так как на вход инвертирующего усилителя 8 через капал полевого транзистора 2 с проводимостью С, поступает ток, равный Ц вх (t) d I то на выходе этого усилителя имеет место напряжение (3) где Qg - проводимость резистора 9. Проводимости каналов полевых тран зисторов, размещенных в одном криста ле, одинаковы, T.e.Q-Q, поэтому, подставляя значение Q из уравнения (2) в уравнение (.3), получим G, . ,. ,o ) G.o Vj, ч i -lAU -l/W .H) Qq UBX ИвЫХ (1) Напряжение Ug усредняется фильтром 4 низких частот. В результате среднее значение выходного напряжения преобразователя определяется как Т и -it и Jt-J..9ll. и.. ,,... QW м u,it) :-;i.,itwt.i5.iS где Т - период изменения входного напряжения Ц QJ (t) . Первое слагаемое в уравнении (5) равно нулю, так как равно нулю среднее значение переменного входного напряжения У ц t) . Следовательно Таким образом, выходное напряжение фильтра 4 низких частот, которое является выходным напряжением .всего преобразователя, пропорционально среднеквадратическому значению входного напряжения. Оно не зависит от напряжения смещения операционного усилителя, на основе которого построен сумматор 5. Усилитель 3 разбаланса усиливает переменное напряжение в широком диапазоне частот, а сумматор 5 суммирует напряжения юстоянного тока. Широкополосные операционные усилители имеют в .десятки раз большее напряжение смещения, чем операционные усилители, предназначенные для обработки напряжения постоянного тока. Поэтому предпагйемое устройство характеризуется повышенной точностью преобразования.

ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ по авт.св, 741167, о тличающийся тем, что, с целью повььления точности преобразования, в цепь между выходной клеммой фильтра низких частот и стоком первого полевого транзистора введен сумматор, другая входная клемма которого подключена к истоку первого полевого транзистора. { % (Л сд с