Измерительный преобразователь активной мощности Советский патент 1987 года по МПК G01R21/06 

113

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в радиотехнике и гидроакустике для измерения активной мощности в диапазонах звуковых, ультразвуковых и радиочастот.

Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения при малой потребляемой от источников питания мощности.

На чертеже изображена структурная схема измерительного преобразователя активной мощности.

Измерительный преобразователь активной мощности (ИПАМ) содержит первый полевой транзистор 1, первый аналоговый сумматор 2, делитель 3 напряжения, преобразователь 4 напряжение- ток усредняющий преобразователь 5 второй полевой транзистор 6, масштабный, преобразователь 7 с парафазным вькодом, второй аналоговый сумматор 8, источник 9 напряжения смещения, источник 10 стабильного постоянного напряжения, дифференциальный усилитель 11, первьй преобразователь 12 ток-напряжение и второй преобразователь 13 ток-напряжение, причем к выходу первого аналогового сумматора 2 подключен затвор первого полевого транзистора 1, выход делителя 3 напрязКения соединен с первым вхоДом первого аналогового сумматора 2, выход усредняющего преобразователя является выходом измерительного преобразователя активной мощности, неинвертирующий выход масштабного преобразователя 7 с парафазным выходом соединен со стоком первого полевого транзистора 1 и входом делителя 3 напряжения, а инвертирующий - со входом преобразователя 4 напряжение- ток, выход второго аналогового сумматора 8 подключен к затвору второго полевого транзистора 6, выход источника 9 напряжения смещения соединен со вторым входом аналогового сумматора 2 и первым входом второго аналогового сумматора 8, выход источника 10 стабильного постоянного напряжения подключен к стоку второго полевого транзистора 6, выход дифференциального усилителя 11 соединен с третьим входом первого и вторым входом второго аналоговЫгх сумматоров 2 и 8, вход первого преобразователя 12 ток-напряжение подключен к истоку первого полевого транзистора 1 и выходу преобразователя 4 напряжение-ток, а вы62

ход - к входу усредняющего преобразователя 5, вход второго преобразователя 13 ток-напряжение соединен с истоком в горого полевого транзистора

6, а выход - с первым входом дифференциального усилителя 11, вход масштабного преобразователя 7 с пара- фазным выходом является первым входом измерительного преобразователя

активной мощности, а второй вход, дифференциального усилителя 11 - вторым входом измерительного преобразователя активной мощности.

Измерительный преобразователь

активной мощности (ИПШ) работает следующим образом.

Первое входное напряжение ИПАМ Ц поступает на вход масштабного преобразователя 7 с парафазным выходом,

имеющего коэффициент К преобразования . Выходное напряжение на его неинвертирующем выходе равно Vf К,и, а на инвертирующем выходе - и,и -K7U,.

Второе входное напряжение ИПАМ Uпоступает на один из входов дифференциального усилителя 11. В результате действия отрицательной обратной связи на его второй вход поступает на- пряжение обратной связи, равное

Uoc Ui и,,-и ,3, , где - выходное напряжение источника 10 стабильного посто- янного напряжения; .

ЛС - приращение проводимости канала второго полевого, транзистора 6;

- коэффициент преобразования второго преобразователя 13

ток-напряжение. При этом приращение проводимости

л г U2.

и;;к;,

жению Uj.

пропорционально напряПервый и второй полевые транзисторы 1 и 6 имеют одинаковые зависимости проводимости канала от напряжения затвора и на их затворы с выходов первого и второго аналоговых сумматоров 2 и 8 поступают одинаковые управляющие напряжения, формируемые дифференциальным усилителем 11,

и одинаковые напряжения смещения. Поэтому с высокой точностью выполняется равенство приращений проводимости их каналов, пропорциональных Uj и лСт С(,.

313

в связи с выполнением этого равенства ток истока первого полевого транзистора 1 равен

IM-, UTH GO, -t- d G,) K,U,G,,+ 5

(0

+ -§i u:

к

13

,0 UiUj

Первый член этого уравнения определяет значения составляющей, пропорциональной первому входному напряжению ИПАМ, а второй член - значения составляющей, пропорциональной произведению входньпс напряжений ИПАМ. При измере нии мощности в выходной цепи источников переменных напряжений с нулевым средним значением среднее значение первой составляющей равно нулю. Пропорциональное ей выходное переменное напряжение первого преобразователя 12 ток-напряжение в дальнейшем должно быть подавлено усредняющим преобразователем 5. Для того, чтобы схему последне.го можно было упростить, первая составляющая должна быть подавлена (скомпенсирована). Поэтому во входную цепь первого преобразователя 12 ток-напря- . жение поступает выходной ток преобразователя 4 напряжение-ток, имеющего коэффициент К преобразования:

i4 UiHK4

-К4.

Цри обеспечении значения коэффициента преобразования преобразователя 4 напряжение-ток, удовлетворяющего условию

К 4 - GO ,

где G

01

- начальное значение проводимости канала первого полевого транзистора 1, определяемое напряжением смещения при U, О,

достигается полная компенсация перво составляющей тока первого полевого транзистора 1 и выходного напряжения первого преобразователя 12 ток-напря жение, имеющего коэффициент К преобразования.

Шэтому выходное напряжение последнего

Uii K,,(i,

i4)

KiK UioKi3

-и, и,

173664

будет пропорционально лишь произведению входных напряжений ИПАМ.

В связи с тем, что в широком диа- пазоне температур трудно обеспечить

полную компенсацию, остаток пере

менной составляющей выходного напряжения первого преобразователя 12 ток- напряжение должен подавить усредняющий пре образователь 5, имеющий коэф- фициент Kjj преобразователя. Его выходное напряжение, являющееся выходным напряжением ИПАМ,

15

йых Us К |ib- и,и,

пропорционально активной мощности, пропорциональной среднему значению произведения входных напряжений

ИПАМ .

фи синусоидальных входных напряжениях ИПАМ:

25 1 i sin-wt

и и Uj sin(uj t + Cf)

его выходное напряжение равно

.-fi (.и.)ч

V 1

--г Tiirr

Формула изобретения

Измерительный преобразователь активной мощности, содержащий.первый полевой транзистор, первый аналоговый сумматор, к выходу которого подключен затвор первого полевого транзистора, делитель напряжения, выход которого соединен с первым входом первого аналогового сумматора,преобразователь напряжение-ток и усредняющий преобразователь, выход которого является выходом измерительного преобразователя активной мощности, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения при малой потребляемой от источника питания мощности, в него введен второй полевой транзистор, масштабньм преобразователь с пара- фазным вьгходом, неинвертирующий вы- ход которого соединен со стоком первого полевого транзистора и входом делителя напряжения, а инвертирующий выход - со входом преобразователя напряжение-ток, второй аналоговый сумматор, выход которого подклю- 1 чей к затвору второго полевого транзистора, источник напряжения смещения, выход которого соединен с вторым входом первого аналогового сумматора и первым входом второго аналогового сумматора, источник стабильного постоянного напряжения, выход которого подключен к стоку второго полевого транзистора, дифференциальный усилитель, выход которого соединен с третьим входом первого и вторым входом второго аналоговых сумматоров, первый преобразователь токСоставитель С.Сафохин Редактор А.Ревин Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Заказ 2418/40 Тираж 730Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

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

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

напряжение, вход которого подключен к истоку первого полевого транзистора и выходу преобразователя напряжение-ток, а выход - ко входу усредняющего преобразователя, и второй преобразователь ток-напряжение,вход которого соединен с истоком второго полевого транзистора, а выход - с первым входом дифференциального усилителя, вход масштабного преобразователя с парафазным выходом является первым входом измерительного преобразователя активной мощности, а второй вход дифференциального усилителя - вторым входом этого измерительного преобразователя.

Изобретение может быть использовано в радиотехнике и гидроакустике для измерения активной мощности в диапазонах звуковых, ультразвуковых и радиочастот. Измерительный преобразователь активной мощности содержит полевые транзисторы 1,6, аналоговые сумматоры 2,8, делитель 3 напряжения, преобразователь (П) 4 напряжение-ток, усреднякнций П 5, масштабный П 7 с парафазным выходом, источник 9 напряжения смещения, источник 10 стабильного постоянного напряжения, дифференциальный усили- тель 11, П 12 и 13 ток-напряжение. Изобретение уменьшает погрешности измерения при малой потребляемой от.источника питания мощности. 1 ил. оо 00 СП) О5