Линейный преобразователь среднеквадратического значения напряжения

(71) Киевское производственное объединение "Веда"(56) В 1 апепЪптк К., ВЪепает 1, Паз пече 117 М-еж ЪоеНЬапдцез "Мисгочо 1 йвейет пав ЕГ 6 еИЬюепй 81- с 1.сЬипд, Яецв чоп Коййе й ЯсЪюатт", 45 (1970), з. 11-1.Авторское свидетельство СССР У 945815, кл. О 01 Е 19/02, 15.01,81.Авторское свидетельство СССР У 1275303, кл. С 01 К 19/02, 7.08,85 осуддрственный комитет сссрпо делдм иаоБРетений.и отнрцта(54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к областиэлектроизмерительной техники и можетбыть использовано для преобразованияпостоянного или переменного напряже"ния в постоянное. Цель изобретения "упрощение устройства за счет исключения двух полевых транзисторов. Преобразователь содержит квадраторы, выполненнь 1 е на голевых транзисторах 12, усилитель 3 постоянного тока,ограничитель 4 полярности, резисторы 5, 7 и 8 и конденсатор 6. В устройстве для получения заданной точности преобразования обеспечиваетсякомпенсация линейньп составляющих,протекаюших через полевые транзисторы 1 и 2 токов, При этом используется только два полевых транзистора.Дополнительно исключается необходимость подбора пар полевых транзисторов, что упрощает процесс настройкипреобразователя. 1 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для преобразования постоянного или переменного напряжений,а также их суммы в постоянное напряжение по уровню среднеквадратическогозначения.Цель изобретения - упрощение устройства за счет исключения части по- Олевык транзисторов,На чертеже представлена блок-схема преобразователя.Преобразователь содержит два квад"ратора, выполненные на полевых транзисторахи 2, усилитель 3 постоянного тока, ограничитель 4 полярности,резистор 5, конденсатор 6, а такжерезисторы 7 и 8. Истоки полевых тран зисторови 2 соединены с собственными затворами. Сток транзистора 1 со"единен с входной шиной (не показана),исток транзистора 2 - с выходной шиной (не показана) и через ограничитель 4 полярности с выходом усилителя 3 постоянного тока, К неинвертирующему входу усилителя 3 постоянного тока подключены исток транзистора 1, сток транзистора 2 и первыйвьвод резистора 5, второй вывод котоОрого подключен к общей шине, а выходусилителя 3 постоянного тока соединенс его инвертирующим входом через конденсатор 6. Первый вывод резисторасоединен с входной шиной, его второйвьвод подключен к инвертирующему входу усилителя 3 постоянного тока и кпервому выводу резистора 8, второйвывод которого соединен с выходнойшиной.Преобразователь работает следующим образом,При подаче на входную шину преобразователя измеряемого напряжения Учерез полевой транзистор 1 и резистор 5 протекает ток,равныйфх П) а 1+фх П)вызывая на резисторе 5 падение напряжения П, В приведенном выраженииа и Ь - константы, связанные с параметрами полевых транзисторов: Сопроводимостью канала и Пз, - напряжением отсечки полевого трачзистора(а=СЬ С /20 ). Пои этом включениеполевого транзисторатаково, чтознак квадратичной составляющей тока 1 положителен.В это же время через резистор 7протекает ток, равный 1" ф,-й КСоответственно, ток 1, протекаю-, щий через полевой транзистор 2 и резистор 5, вызванный выходным напряжением той же полярности, равен1 г" (ьь. -П) а 1-Юеых П) ЬгПри этом полевой транзистор 2 включен так, что квадратичная составляющая тока 1 имеет знак, противоположный квадратичной составляющей тока 1, . В свою очередь, ток 1 , протекающий через резистор 8, равен18" (П-П вых) ъТаким образом, на неинвертирующем входе усилителя 3 постоянного тока образуется напряжение за счет протекания токов 1 и 1через резистор 5, равное (1+1 )К , а на его инвертирующем входе образуется такое же напряжение, но за счет протекания токов Еи 1 8 через резисторы 7 и 8, равное 1 К,-1 К 8.Эти напряжения вычитаются одно иэ другого усилителем 3, а разность их усиливается в К раэ, где К - коэффициент передачй разомкнутого усилителя 3. Благодаря наличию конденсатора 6 через ограничитель 4 полярности на выходную шину преобразователя поступает среднее значение усиленной разности напряжений, действующих на входах усилителя 3. Ограничитель 4 полярности необходим для предотвращения самовозбуждения преобразователя, так как знак квадратичной составляющей тока 1 полевого транзистора 2 инвариантен к полярности напряжения 0 , и если линейная и квадратичная составляющие тока 1 одного знака, то образуется нежелательная положительная обратная связь. Таким обра" зом, выходное напряжение преобразователя описывается выражением еых ( 1 2) 5 ( 13) Зфгде черта означает усреднение.Подставим в последнее выражение уравнения для токов 1 ф 1 а,1, 1 с учетом того, что параметры полевых транзисторов, выполненных на одной подложке, по одной технологии и работающих в одинаковых условиях, иден тичны, т.е,. что е,=а, а,=афЬ, а также, что К=Кэ=К В., получимУ ,=(1,+1-1 +1 ) ЬКХьщЪЦ-Пф- -2 йо-и,)3 К КзЗаказ 5339/48 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Так как коэффвциент передачи Кз 5 разомкнутого усилетеля 3 имеет значение большее 10 , а С - отношение тока насыщения Е к напряжению отсечки П полевого транзистора: С 2 Е/ /0 д и 110 Ом, т.е. КС/0,1, в-:0 ф 0,О можно считать, что Ц-П,0 с погрешностью не более 0,001 . Тогда выходное напряжение преобразователя равфц 0 Осэ т. е. среднеква тическому значению П входного на- пряжения Таким образом, если в прототипе для получения той же точности преобра 20 зования используется мостовое включение полевых транзисторов, обеспечивающее компенсацию линейных составляющих протекающих через них токов, то в предлагаемом преобразователе указан ная компенсация достигается при вдвое меньшем числе полевых транзисторов, что позволяет упростить преобразователь. При этом дополнительно исключается необходимость подбора пар транзисторов, упрощается процесс настройки преобразователя. Формула изобретенияЛинейный преобразователь средне- квадратического значения напряжения, содержащий два квадратора, выполненные на полевых транзисторах, истоки которых соединены с затворами, сток первого полевого транзистора соединен с входной шиной, исток второго соединен с выходной шиной и одновременно через ограничитель полярности подключен. к выходу усилителя постоянного тока, к неинвертирующему входу которого подключены исток первого полевого транзистора, сток второго полевого транзистора и первый вывод первого резистора, второй вывод которого присоединен с общей ши" не, а выход усилителя постоянного тока через конденсатор соединен с его инвертирующим входом, о т л и-. ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения линейного преобразователя, . дополнительно введены второй и третий резисторы, причем первый вывод второ-. го резистора присоединен к входной шине, его второй вывод подключен к инвертирующему входу усилителя постоянного тока и одновременно соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого подключен к выходной шине.