Преобразователь действующего значения напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/02 

1

Изобретение предназначено для использоваг кия в электроизмерительной технике, в частности для построения аналоговых и цифровых вольтметров действующего значения переменного напряжения.

Известен преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий соединенные последовательно двухполупериодный вьшрямитель, кусочно-линейный квадратический преобразователь и фильтр нижних частот 1.

Однако у известного устройства недостаточная точность преобразования при сложном конструктивном вьшолнешга устройства.

Из известных преобразователей действующего значения наиболее близким по техническ9р сущности является преобразователь действующего значения напряжения, содержащий усилитель рассогласования, инвертирующий вход которого соединен с первыми выводами первой управляемой проводимости, первого и второго резисторов, а выход - с управляющими входами первой и второй управляемых проводимостей, инвертир тощий

усилитель, вход которого через вторую управляемую проводимость соединен с входной щиной устройства и вторым выводом первого резистора, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь и вычислительный блок - с выходной щиной устройства 2.

Недостатком этого устройства является появление на входе фильтра нижних частот составляющих , пропорциональных первой степени переменной и постоянной частей входного шпряжения, что в свою очередь, приводит к резкому уменьщению точнбсти преобразования и снижению быстродействия при подавлении переменной составляющей ttstпряжения увеличением постоянной времени фильтра нижних частот.

Цел изобретения - повьпиение быстродей2(j ствия преобразователя при сохранении точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь действующего значения напряжения, содержащий усилитель рассогласования.

инвертирующий вход которого соединен с певыми вьтодами первой управляемой проводимости, первого и второго резисторов, а выход - с управляющими входами первой и второй управляемых проводимостей, инвертирующий усилитель, вход которого через вторую управляемую проводимость соединен с входной шиной устройства и вторым выводом первого резистора, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних часто аналого-цифровой преобразователь и вычислительный блок - с выходной шиной устроства, дополнительно введены инвертирующий преобразователь напряжения в тЬк и два разнополярных источника опорных напряжейий, причем источник отрицательного опорного напряжения соединен со вторым выводом первой управляемой проводимости, источник положительного опорного напряжения соединен со вторым выводом второго резистора, а инвертирзтощий преобразователь напряжения в ток включен между входной шиной устройства и входом инвертирующего усилителя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Преобразователь действующего значения напряжения содержит входную шину 1, резистор 2, включенный между входной шиной 1 и инвертирующим входом усилителя 3 рассогласования, резистор 4, включенный между выходом опорного источника 5 положительного напряжения и инвертирующим входом усилителя 3j две идентичные управляемые проводимости 6 и 7, первая из которых

(6) представляет собой проводимость канала полевого транзистора 8, включенного между выходом опорного источника 9 отрицательного напряжения и инвертирующим входом усилителя 3 и управляемого через цепочку линеаризирующих резисторов 10 и 11, включенную между выходом усилителя 3 и выходом источника 9, а вторая (7) предстаЭляет собой проводимость канала полевого транзистора 12, включенного между входной пшной 1 и входом инвертирующего усилителя 13 (усилитель 14 с резистором 15 в цепи ООС по напряжению) и управляемого через цепочку линеаризирующих резисторов 16 и 17, включенную между выходом усилителя 3 и входной шиной 1, юшертирующий преобразоратель напряжения в ток 18 (содержащий и усилитель 19, и соединенные последовательно резисторы 20-22, объединенные: выводы которых подключены соответственно к входу и выходу усилителя), включенный между входной щиной 1 я входом инвертирующего усилителя 13, к выходу которого подключены последовательно соединенные

фильтр 23 нижних частот (ФНЧ), аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 24, вьгшслительный блок (ВБ) 25.

Устройство работает следующим образом.

Под действием выходного напряжения усилителя рассогласования 3 проводимости двух идентичных полевых транзисторов 8 и 12 модулируются таким образом, чтобы сохранить напряжение на инвертирующем входе усилителя 3 близким к нулю, т.е. компенсировать приращение напряжения на входе усилителя за счет тока, протекающего через резистор 2 и пропорционального входному напряжению путем изменения тока, протекающего через канал полевого транзистора 8.

В результате переменная составляющая проводимости канала транзистора 8 определяется из выражения

&Х-(1) R1E

где Е - напряжение опорного источника

отрицательного напряжения; R1- сопротивление резистора 2. Постоянная составляющая напряжения на выходе фильтра 23 ФНЧ возникает за счет модулящш управляемой проводимости канала транзистора 12переменным входным, напряжением. Постоянная составляющая тока пропорциональная квадрату действующего значения входного напряжения Ugx и протекающая через канал транзистора 12 равна Этот ток преобразуется преобразователем 13 в постоянное напряжение

Ug,,jj-IR15-(J()5Отсюда с учетом

(I) получаем УВЫХ

- ЕИ. QSX

и

112. Е

bblX

где М5 - сопротивление резистора 15.

После аналого-цифрового преобразования и извлечения корня квадратного с помощью ВБ 25 окончательно получаем числовой результат, указьгоающий действующее значение входного напряжения.

Введение инвертирующего преобразования напряжения в ток позволяет увеличить быстродействие преобразователя (в 2 раза) и одновременно расширить его функциональные возможности, исключает дополнительную составляющую погрешности преобразования, вызванную наличием в измеряемом переменном напряжении постоянной составляющей.

Формула изобретения Преобразователь действующего значения напряжения, содержащий усилитель рассогла