Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1989 года по МПК H02M7/217 G01R19/22 

Изобретение относится к измери- : тельной технике и предназначено для точного преобразования переменного напряжения в постоянное и вычисления модуля входного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже приведена схема преобразователя,,

Первые выводы первого 1 и второго 2 масштабных резисторов соединены и являются входом 3 преобразователя, а их вторые вьшоды подключены к инвертирующим входам соответственно первого 4 и второго 5 операционных усилителей. Выход первого операционного усилителя 4 через токоограничи- тельный резистор 6 соединен с эмиттерами первого 7, второго 8 и третьего 9 транзисторов, базы которых подключены к шине 10 нулевого потенциала. Коллекторы первого 7 и второго 8 транзисторов подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя 4. Коллектор третьего транзистора 9 и первые вьгооды второго 2 и третьего 11 масштабных резисторов, соединены с инвертирующим входом второго операционного усилителя 5, выход которого соединен с вторым выводом третьего масштабного резистора 11 и является выходом 12 преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

Первый 7 и третий 9 транзисторы одного типа проводимости, например п-р-п, как это показано на чертеже, и идентичные по параметрам. Второй транзистор 8 имеет противоположный тип проводимости. При отрицательной полярности напряжения на входе 3 преобразователя обратная связь первого усилителя замыкается через токоогра- ничительный резистор 6 и второй транзистор 8„ При этом первый 7 и третий 9 транзисторы заперты и не оказывают влияния на выходное напряжение преобразователя противоположное по знаку входному и пропорциональное отношению величин третьего 11 и второго 2 масштабных резисторов. При положительной полярности напряжения на входе 3 обратная связь первого операционного усилителя 4 замыкается через токоограничительный резистор 6 и первый транзистор 7, В силу идентичности параметров и режимов работы первого 7 и третьего 9 транзисто

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ров их коллекторные токи равны. Напряжение на выходе 12 преобразователя определяется суммой противоположных по направлению токов второго масштабного резистора 2 и тока коллектора третьего транзистора 9, совпадает по знаку с напряжением на входе 3 и также пропорционально отношению второго 2 и третьего 11 масштабных резисторов, для чего величина первого масштабного резистора 1 устанавливается вдвое меньшей, чем у второго масштабного резистора 2, Таким образом, напряжение на выходе 12 преобразователя пропорционально модулю входного напряжения о

Обратные токи запертых змиттерных переходов практически не влияют на результат преобразования„ Действительно, при отрицательном напряжении на входе 3, когда первый 7 и второй 8 транзисторы заперты, их коллекторные токи практически отсутствуют, так как напряжения на коллекторных переходах определяются потенциалами инвертирующих входов первого 4 и второго 5 операционных усилителей и близки к нулю, а обратные токи запертых эмиттерных переходов имеют во-первых малую величину и низкого обратного напряжения (0,5-0,7 В), во-вторых, поскольку носители заряда, создающие этот ток, являются в базах транзисторов основными, то они не собираются коллекторами, а рекомбинируют в базах и стекают по независимой от коллектора цепи на шину 10 нулевого потенциала. Аналогично, при положительной полярности входного напряжения коллекторный ток находящегося в таких же условиях второго транзистора 8 равен нулю и не влияет на результат преобразования. Величина общей для обеих полярностей входного сигнала ошибки на выходе преобразователя, обусловленной напряжениями смещения первого 4 и второго 5 операционных усилителей

UUo е, (1+К),

где К - коэффициент преобразования, определяемый отношением масштабных резисторов„ Напряжение ошибки несимметрии по

полярностям входного сигнала

лиц 2Ке,

Для обеспечения идентичности параметров первого 7 и третьего 9 траизисторов могут быть использованы интегральные транзисторные сборки. Напряжение смещения (разность напряжений на эмиттерном переходе) используемых интегральных транзисторных пар отражается на симметрии преобразования по полярностям входного сигнала, но легко компенсируется подстройкой, например, первого масштабного резисто ра 1, Несимметрия выходного напряжени для разных полярностей входного сигнала, вызванная изменением температуры интег ральной пары транзисторов, не превысит в этом случае 0,01%/ С. Токоограничительный резистор 6 служит для обеспечения устойчивости контура обратной связи первого операционного усилителя 4, имеющий активный характер

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй операционные усилители, входы которых соответственно через первы и второй масштабные резисторы соединены с входом преобразователя, токоог- раничительный резистор, первый и второй выпрямительные элементы и третий масштабный резистор, первый и второй вьгооды которого соединены соответственно с входом и рыходом второго операционного усилителя, выход которого является выходом преобразователя, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, первый и второй выпрямительные элементы выполнены в виде транзисторов, введен третий транзистор, причем коллекторы первого и второго транзисторов соединены с входом первого операционного усилителя, выход которого через токоогра- ничительный резистор соединен с эмиттерами первого, второго и третьего транзисторов, базы которых подключены к шине нулевого потенциала, а коллектор третьего транзистора соединен с входом второго операцнонного усилителя.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для точного преобразования переменного напряжения в постоянное и вычисления модуля входного сигнала. Цель изобретения - повышение точности. В преобразователе для целей детектирования знакопеременных сигналов использованы транзисторы 7 и 8 в трансдиодном включении, при котором коллектор подключен к суммирующей точке операционного усилителя 4, база соединена с шиной нулевого потенциала, а эмиттер через токоограничительный резистор 6 соединен с выходом операционного усилителя 4. Используется особенность транзистора в трансдиодном включении, заключающаяся в практически полном отсутствии тока коллектора при обратном смещении эмиттерного перехода. При этом операционный усилитель 4 находится в линейном режиме за счет отрицательной обратной связи, обеспеченной вторым транзистором противоположного типа проводимости. Вследствие близости к нулю напряжения на входе усилителя 4 (виртуальной земли) практически отсутствует напряжение на коллекторном переходе транзистора, что исключает протекание собственных токов этого перехода. 1 ил.