Квадратичный преобразователь напряжения Советский патент 1987 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для преобразова ния переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения в мостовых и двухтактных схемах.

Целью изобретения является повьше- ние чувствительности .и точности преобразования за счет увеличения козф- фициента передачи квадратора и улучшения соотношения сигнал-шум.

.На чертеже представлена функциональная схема квадратичного преобра зователя напряжения.

Устройство содержит полевые транзисторы 1 и 2, источники 3 и 4 смещения, масштабньй преобразователь 5 ток - напряжение, выходные шины 6 и 7, выходную 8 и общую 9 шины.

Истоки полевых.транзисторов 1 и 2 соединены с первым входом масштабного преобразователя 5 ток - напряжение, затвор полевого транзистора 1 через источник 3 смещения подключен к второй входной шине 7 и стоку полевого транзистора 2, затвор которого через второй источник 4 смещения соединен с первой входной шиной

6 и стоком первого пЬлевого транзис- 30 можно заменить на Ug.

тора 1, при зтом второй вход масштаб- Напряжение на затворе транзистоного преобразователя 5 ток - напряжение подключен к общей шине 9, а его выход - к выходной шине 8.

Квадратичный преобразователь напряжения работает, следующим образом.

Если входное сопротивление масштабного преобразователя 5 ток - напряжение мало, то напряжение между стоком и истоком транзистора 1 равно входному напряжению Ug , а напряжение между стоком и истоком транзистора 2 UCK равно входному напряжению с обратным знаком - Ug. При появлении на шине 6 отрицательной полуволны напряжения на шине 7 действует положительная полуволна напряжения, которая приложена к стоку транзистора 2. Отрицательное напряжение с шины 6 через источник 4 поступает на затвор транзистора 2. Так как транзистор 2 без сигнала находится на грани запертого состояния, то отрицательное сигнальное напряжение на затворе транзисто- фициент передачи квадратора на тран ра 2 полностью его запирает и при зисторе 1 в 3 раза больше, чем в отрицательной полуволне напряжения формуле (1 ).

на шине 6 транзистор 2 не участвует Аналогично работает транзистор 2 в работе устройства.при изменении полярности входного

-

13089062

Отрицательное напряжение с шины 6 подается на сток транзистора 1 и вызьтает появление тока стока. Одновременно на затвор транзистора 1 подается с шины 7 через источник 3 положительная полуволна напряжения, которая открьшает транзистор 1 и ток стока транзистора 1 еще более резко возрастает.

JO Зависимость тока стока полевого транзистора следующая:

т - г тт - г 1Т -с- отт

5

«G УЗИ

где 1с

30

JCH

|,

(I)

0

5

ток стока;

проводимость полевого транзистора;

напряжение отсечки затвора;

напряжение сток-исток транзистора;

напряжение между затвором и стоком.

Третий член формулы (1) - квадратичная составляющая тока стока полевого транзистора.

По формуле (1) напряжение Uc

GO УЗОUCH зира 1 и

зк равно

35

40

изм из- Uex Ujo- U6X- (2) По указанному условию , , вычитается из Uj , так как при отрицательной полуволне напряжения на гаине 6 и соответственно при положительной полуволне напряжения на шине 7 напряжения Uj и Ug действуют в противофазе.

Подставив значение Uj и UCH в формулу (1), получим

5

1с

1 Gjj

Г V

G, ( - ) uex-ь

30 ЬО

и

или

га

вх

т - Go

с п JiD

U8 +

0 в.

и

3 Go

- Т ui: 8

Из формулы (3) следует, что

напряжения, а транзистор 1 запирается. Поэтому на выходе квадраторов .на транзисторах 1 и 2 действует ток, пропорциональный квадрату мгновенного значения входного напряжения при любой его полярности. Этот ток может преобразоваться в напряжение масштабным преобразователем 5. При необходимости усреднения выходного напряжения в масштабный преобразова- тель 5 может быть введен фильтр. При реализации квадратичного преобразователя напряжения входное сигнальное напряжение между шинами 6 и 7 должно быть равно по величине, обратно по знаку и симметрично относительно общей шины 8; транзисторы 1 и 2 должны быть подобраны по идентичности параметров; источники 3 и 4 должны быть подключены отрицательными полюсами к затворам транзисторов 1 и 2, если последние с г каналами и положительными полюсами, если транзисторы с р каналами, то входное сопротивление масштабного преобразо- вателя ток - напряжение должно быть минимальным.

Составитель В.Полешенко Редактор Л.Гратилло Техред М.Ходанич Корректор М. Демчик

Заказ 1792/35 Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Квадратичный преобразователь напряжения, содержащий первый источник смещения и первый и второй полевые транзисторы, истоки которых соединены вместе, стоки подключены соответственно к первой и второй входным шинам, а затвор первого полевого транзистора соединен с первым вьшодом первого источника смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности за счет увеличения коэф- фициейта передачи, введен масштабный преобразователь ток - напряжение и второй источник смещения, при этом второй вьшод первого источника смещения соединен с второй входной шиной, затвор второго полевого транзистора через второй источник подключен к первой входной шине, а первый вход масштабного преобразователя соединен с истоками полевых транзисторов, второй вход которого подключе к общей шине, а выход соединен с общей шиной.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Введение в квадратичный преобразователь преобразователя ток - напряжение 5 и источника 4 смещения повьшает чувствительность и точность преобразования за.счет повьшения коэффициента передачи квадратора и улучшения соотношения сигнал - шум. 1 ип. (Л 8 со о 00 со о 05