Линейный преобразователь действующего значения напряжения Советский патент 1980 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при построении аналоговых и цифровых вольтметров переменного тока. Известен линейный преобразователь действующего значения напряжения, выполненный по автокомпенсационному методу минерализации и содержа1дий блоки суммирования и вычитания, связанные с блоком перемножения, выход которого соединен с интегратором И Недостаток известного устройства заключается в ограниченном динамическом диапазоне выходного напряжения, поскольку на входе интегратора производится сравнение квадратов входного и выходного напряжений. Более близким техническим решение к данному изобретению является линей ный преобразователь действующего значения напряжения, содержащий поле вые транзисторы, затворы которых сое динены друг с другом, первый и второ резисторы, подключенные одним.из выводов к истокам соответственно первого и второго полевых транзисторов, усилитель разбаланса, включенный между истоком и затвором первого пол вого транзистора, инвертирующий усилитель, включенный между истоком второго полевого транзистора и входной клеммой фильтра низких частот 2. Для практического использования известного устройства принципиально необходимо двухполупериодное выпрямление измеряемого переменного напряжения. Указанное обстоятельство обусловливает значительную сложность схемы и приводит к появлению дополнительной погрешности преобразования, определяемой погрешностями выпрямителя. Целью изобретения является упрощение линейного преобразователя действующего, значения напряжения и повышение точности преобразования. Для достижения поставленной в линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий полевые транэисторял, затворы которых соединены друг с другом, первый и второй резисторы, подключенные одним из выводов к истокам соответственно первого и второго полевых транзисторов, усилитель разбаланса, включенный между истоком и затвором первого полевого

транзистора, инвертирукнций усилитель включенный между истоком второго полевого транзистора и входной клеммой фильтра низких частот, введены третий резистор и дополнительный инвертирующий усилитель, причем третий резистор включен между истоком первого полевого транзистора и входной клеммой преобразователя, связанной со стоком второго полевого транзистора, дополнительный инвертирующий усилитель включен между другим выводом первого резистора и выходной клеммой фильтра низких частот,связанной со стоком первого полевого транзистора, а другой вывод второго резитора соединен со входной клеммой фильтра низких частот.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устрой-ства.

Линейный преобразователь действующего значения напряжения содержит усилитель разбаланса 1, инвертирующий усилитель 2, фильтр низких частот 3, полевые транзисторы 4, 5, инвертирующий усилитель б и резисторы 7-9. Усилители, 1,2 и б - операционные.

Работа устройства происходит следующим образом.

На вход усилителя разбаланса 1 через сопротивление канала полевого транзистора 4 и параллельно соединенный с ним инвертирующий усилитель 6 с резистором 8 поступает постоянное напряжение ирьцс. с выхода фильтра низких частот 3. На этот же вход усилителя разбаланса 1 через резистор 7 подается входное переменное напряжение tJax- ) . выходное напряжение усилителя разбаланса 1 вызывает модуляцию сопротивления канала полевого транзистора 4 и одновременно изменяет сопротивление канала полевого транзистора 5,

Связь величины модуляции сопротивления канала полевого транзистора 4 с величинами поступающих входного напряжения Ogx (t) и напряжения с фильтра низких частот 3 можно определить из следующего уравнения:

(t) G - и-.-G« + UuM, G О, (I

S - - .5

и

йл

где G - проводимость канала полевого транзистора 4, G и с.-проводимости резисторов . 7 и 8. Из уравнения (1) следует, что

„ „ „ Uex.(t):

(2)

8 и вых.

Так как на вход инвертирующего усилителя 2 через канал полевого транзистора 5 поступает также входное переменное напряжение и f то на выходе этого усилителя имеет место напряжение U, величина которого определяется из следунлдего уравнения;

-UB, (t)

Uj G

л

(3)

- проводимость канала полегдевого транзистора 5, Gg - проводимость резистора 9.

Проводимости каналов полевых транзисторов, размещенных в одном кристалле, одинаковы, т.е. G G, позтому, подставляя значение G из уравнения (2) в уравнение (3), получим:

Ge . uSy. t

G G

(t)

1 -UBK

g . g (4)

u«

После усреднения напряжения U фильтром низких частот 3 за период Т имеем:

i-Io

,,(t) .

I о

G7 dt . (5)

G9

еых

Первое слагаемое в уравнении (5) 5 соответствует нулю, так как входное напряжение является переменным. В с связи с этим можно записать, что

%ь,.. (6)

ОбозначивNG-, К, окончально получим:..

.b,.()

Таким образом, выходное напряжение фильтра низких частот и- всего преобразователя пропорционально действующему значению входного напряжения.

Устранение из схемы выпрямителя, а также введение в нее инвертирующего усилителя б и резистора 7 позволило упростить устройство и исключить из конечного результата преобразования погрояности выпрямления.

Формула изобретения

Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий полевые транзисторы, затворы которых соединены друг с другом, и второй резисторы, подключенные одним из выводов к истокам соответственно первого и второго полевых транзисторов, усилитель раз5 баланса, включенный между истоком || эатвором: первого полевого транзистора, инвертирующий усилитель, включенный между истоком второго полевого транзистора и входной клеммой

0 фильтра низких частот, отличающийся: тем, что, с целью упрощения и првьваенйя точности преобразования, в него введены третий резистор и дополнительный инвертирую5 щий усилитель, причем третий резистор включен между истоком первого полевого транзистора и входной клеммой преобразователя, связанной со стоком второго полевого трайзистора, дополнительный инвертирующий усилитель включен между другим выводом первого резистора и выходной клеммой фильтра низких частот, связанной со стоком первого полевого транзистора, а другой вывод второго резистора соецинен со входной клеммой фильтра Низких частот. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в поЬтоянное.М., Советское радио, 1977, с. 165-166. 2.АвтЪрбкое свидетельство СССР 431459, кл. G 01 R 19/02, 1972.