Квадратичный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G01R19/02 

(54) КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле эффективных значений токов и напряжений.

Известен квадратичный преобразователь, построенный по принципу линейно-сегментной аппроксимации и содержащий, в частности, цепочку из последовательно включенных диодов, источник постоянного напряжения и резистивные делители напряжения, выводы которых соединены с общими точками соответствующих пар диодов Clj.

Недостаток известного устройства определяется тем, что в нем диоды играют лишь роль ключей и нелинейные свойства их характеристик не используются. Это обуславливает значительную погрешность аппроксимации квадратичной характеристики.Кроме того, для функционирования устройства требуется вспомогательный источник питания, что существенно усложняет подобный преобразователь.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является квадратичный преобразователь, содержащий аппроксимирующую цепочку из

последовательно соединенных диода и резистора. В этом устройстве синтез квадратичной характеристики произво с дится путем комбинирования нелинейной характеристики диода и линейной характеристики постоянного резистора f2||.

Недостаток указанного устройства также связан с невысокой точностью

10 аппроксимации, поскольку в данном случае реализуптся только три точки совпадения аппроксимированной характеристики с идеальной параболой.

Цель изобретения - повышение точ15ности аппроксимации квадратичной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что в квадратичный преобразователь,

20 содержащий аппроксимирующую цепочку из последовательно соединенных диода и резистора, введены п дополнительных аппроксимирующих диодно-резистивных цепочек, каждая из которых включена

25 параллельно резистору предыдущей цепочки, причем выбор резисторов осуществлен из условия получения в какой-либо k-ой (,2,3,.. . .) точке совпадения вольт-амперной характеристики преобразователя с идеальной

параболой результирующего сопротивления в соответствии с выражением

R

ре .к

где Y, ,t ,Y, ,Y - проводимости peзисторов основной и дополнительных аппроксимирующих цепочек в порядке их включения; - сопротивления R ,R , Л диодов дополни тельных аппрок симирующих цепочекпри вход ном напряжении соответствующем k-ой точке совпа дения. На .фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого квадратичного преобразователя; на фиг. 2 - Вольтамперная/ характерис тика/диода, с помощью которой прояс-, няется использованный в устройстве принцип аппроксимации. - т. Квадратичный преобразователь состоит из основной и дополнительных аппроксимирующих цепочек, выполненных Jl yiL4lf у tvm,zij ьд, .f - на диодах 1.-U. и резисторах , СФИГ.1). Каждая из аппроксимирующихЦе- почек включена параллельно резистору предыдущей цепочки. Аппроксимация квадратичной характеристики в предлагаемом квадратичном преобразователе осуществляется еледующим образом.. На экспериментально определенной вольтамперной характеристике основно го диода 1 (Лиг. 2) выбираются п+1 точек. При заданном значении коэффициента параболы для каждой k-ой точки определения оптимальное резуль ти1эующее значение сопротивления Rpg.n преобразователя, обеспечивающее совпадение аппроксимируемой квадратичной характеристики с идеальной параболой в данной точке. В общем случае о (-VTiTfl UK координаты k-ой точки где 1 и по вольтамперной характеристике диода 1 ; Х- коэффициент параОолы.

При входном напряжении , соответствующем напряжению на диоде 1 в диапазоне 0-U, сопротивление преобразователя будет равно

(3)

V -i где R, - сопротивление резистора 2 . Шунтирующее влияние диода 1 и резистора 2 будет незначительно, так как при входном напряжении., соответствующем напряжению U на диоде 1 , сопротивление, диода Ij значительно больше сопротивления резистора 2. , Вольтамперная характеристика двухпоюсника, состоящего из последовательно оединенных диода l и резистора 2 удет совпадать с идеальной параболой точках i О и i ij. При увеличении входного напряжения реобразователя Щ-)( от до Upj{ , коорому соответствует изменение напряения на диоде 1 от U до U, сопроивление диода l. уменьшается и станоится соизмеримым с сопротивлением езистора 2 . Сопротивление преобразоателя будет равно Э-ал YI где Х| ,У - провс димсзх:ти резисторов 2 и ; R - сопротивление диода 1 92, при входном напряжении, равном и. Шунтирующее влияние диода 1 и резистора 2 9, будет незначительно, так как йри входном напряжении, соответствующем напряжению Uj. на диоде 1 , .„ „ .1 сопротивление диода 1, значительно больше сопротивления резистора 2, Вольтамперная. характеристика двухполюсника, состоящего из диодов 1, резисторов 2, 2 будет совпаДать с идеальной параболой в точках i О, i i и i - ia В .общем случае для k-ой точки совпадения вольтамперной характеристики двухполюсникаj состоящего из диодов l и резисторов 2 , с идеальной параболой сопротивления преобразователя определяется в соответствии с выражением (1). При этом точки совпадения располагаются в диапазоне от Таким образом,. Вольтамперная характеристика предлагаемого квадратичного преобразователя имеет п+2 точек совпадения с идеальной параболой (включая точку начала координат). Выбирая достаточное количество дополнительных аппроксимирующих цепочек, можно получить необходимое число отмеченных точек совпадения и, тем самым, значительно повысить точность аппроксимации параболы. Формула изобретения Квадратичный преобразователь, содержащий аппроксимирующую цепочку из последовательно соединенных диода и резистора, отличающййся тем, что, с целью повышения точности аппроксимации квадратичной характеристики, в него введены п дополнител ных аппроксимирующих диодно-резис тивных цепочек, каждая из которых включена параллельно резистору преды дущей цепочки, причем выбор резисторов осуществлен из условий получения в какой-либо k-ой ( , 2 ,3, . . ,n-ir1) точке совпадения вольтамперной характеристики преобразователя с идеальной параболой результирующего сопротивления в соответствии с выражением t,(M, ,., проводимости резисторов основной и дополнительных аппроксимирующих цепочек в порядке их включения; R ,R ,. сопротивления дио92 л дов дополнительных аппроксимирующих цепочек при входном напряжении, соответствующем k-ой точки совпадения. Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1.Волгин Л.И. Измерительные преазователи переменного напряжения остоянное. М., Советское радио, 7, с. 105, рис, 3.2,а. 2.Карандеев К.Б. и Гриневич Ф.Ю. умножающих схемах на полупроводовых диодах. - Измерительная теха, 1964, № 11, с. 39-42.

иг-- UK-I fJf - (

и, и.

иг.г