Среднеквадратический преобразователь

(51 ЕЛЬСТВ ческий тит зи во СССР, 1978.В.С. Лквадратправляеельнэя т ный мых про-. ехникэ,(54) СР РАЗОВ (57) Из ритель вано в еремен ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВ(56) Авторское свидетельстМ 741167, кл, С 01 й 19/02Каширин Ю.В., Поповпреобразователь среднегозначения напряжения на уводимостях, - Измерит1986, М 10, с. 49-51,ЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИИ ПРЕОБАТЕЛЬобретение относится к электроизменой технике и может быть использоаналоговых и цифровых вольтметрах ного напряжения, а также информационно-измерительных системах различ-. ного назначения, Цель изобретения - повышение точности измерения сигналов малого уровня. Устройство, основанное на методе неявного вычисления среднеквадратического значения напряжения, содержит элементы 1,2 с управляемой проводимостью, усилитель 3 разбаланса, резисторы 4 и 7, инвертирующий усилитель 6 и фильтр 8 нижних частот, Введение усилителя 13 разбаланса, источника 16 опорного напряжения, резистора 17, элементов 14, 15 с управляемой проводимостью и неинвертирующего усилителя 18 обеспечивает указанное повышение точности, а следовательно, и расширение динамического диапазона за счет стабилизации петлевого усиления в цепи отрицательной обратной связи в контуре, образованном усилителем 3 раэбаланса, неинвертирующим усилителем 18 и элементом 1 с управляемой проводимостью, 1 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в аналоговых и цифровых вольтметрах переменного напряжения, а также информационно-измерительных системах различного назначения.Цель изобретения - повышение точности измерения сигналов малого уровня.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Среднеквадратический преобразователь содержит первый и второй элементы 1 и 2 с управляемой проводимостью, первый усилитель 3 разбаланса, вход которого соединен с выходом элемента 1 и через первый резистор 4 с входной клеммой 5 устройства и информационным входам элемента 2, выход которого через последовательно соеди,ненные инвертирующий усилитель 6 с вторым резистором 7 в цепи обратной связи и фильтр 8 низких частот соединен с выходной клеммой 9 устройства и информационным входом элемента 1. Элементы 1 и 2 с управляемой проводимостью содержат соответственно инвертирующие усилители 10.1 и 10,2, полевые транзисторы 11,1 и 11.2 . и резисторы 12.1 и 12.2. Информационным входом элемента 1 (2) является объединенные между собой вход инвертирующего усилителя 10.1 (10.2) и первый вывод резистора 12.1 (12.2), выходом - объединенные между собой второй вывод резистора 12,1 (12,2) и исток транзистора 11,1 (11,2), а входом управления - затвор транзистора 11,1 (11.2), Устройство содержит также второй усилитель 13 разбаланса, третий и четвертый элементы 14 и 15 с управляемой проводимостью, источник 16 опорного напряжения, третий резистор 17 и неинвертирующий усилитель 18, выход которого подключен к управляющим входам элементов 1 и 2, а вход- к объединенным выходам усилителя 3 элемента 14, информационный вход которого соединен с входом усилителя 3. Входы управления элементов 14 и 15 объединены и подключены через усилитель 13 к первому выводу резистора 17 и выходу элемента 15, информационный вход которого подключен к источнику 16, Второй вывод резистора 17 соединен с выходом фильтра 8,В связи с тем, что с выходов источника 16 опорного напряжения и фильтра 8 низких частот на вход элемента 15 с управляемой проводимостью и на второй вывод третьего резистора 17 соответственно поступают постоянные напряжения, отпадает необходимость в компенсации постоянной составляющей проводимости элементов 15 и 14 с управляемой проводимостью. Поэтому в качестве этих элементов можно использовать полевые транзисторы. В этом случаеинформационными входами, выходами ивходами управления явля ются стоки, истоки5 и затворы полевых транзисторов соответственно,Устройство работает следующим образом.На вход устройства поступает входное10 напряжение О которое через резистор 4подается на вход усилителя 3 разбаланса.На этот же вход усилителя 3 через элемент1 с управляемой проводимостью поступаетпостоянное напряжение Ов с выхода фильт 15 ра 8 низких частот. Разность токов, протекающих через резистр 4 и элемент 1,усиливается усилителем 3 разбаланва и неинвертирующим усилителем 18 и далее поступает на входы управления элементов 1 и20 2 с управляемой проводимостью, Напряжение Оу управления свыхода неинвертирующего усилителя 18 вызывает модуляциюпроводимости элемента 1. Одновременнопри этом изменяется проводимость элемен 25 та 2. Связь величины модуляции проводимости канала элемента 1 с величинамипоступающих входного напряжения Ох и выходного напряжения Ов можно определитьиз следующего уравнения:30 (Ох Л) э 4 = (ЛЗ Ов)91 ++ (ЛЗ Л 18) 914где 04 - проводимость резистора 4;д 1,914 - проводимости элементов 1, 14;Л 18Лз = --- напряжение недокомпенсаКзции на входе усилителя 3 разбаланса;Л 18 = -- напряжение недокомпенсаОуК 18ции на входе усилителя 18;40 Кз, К 18 - коэффициенты усиления усилителей 3 и усилителя 18 в разомкнутом состоянии;Оу - напряжение управления,Проводимость элемента 14 можно опре 45 делить, исходя из того, что связь между проводимостью д 15 элемента 15, опорнымнапряжением Оо и выходным напряжениемОв определяется из уравнения;Ов50 915 = --017,Оогде 617 - проводимость резистора 17.Так как проводимости элементов 14, 15равны между собой, т.е, выполняется условие д 15 = 914, то, подставляя значения 914, атакже значения напряжений недокомпенсации Лз и Л 18 в уравнение (1), можно определить проводимость элемента 11631453 Таким образом, выходное напряжение преобразователя пропорционально средне- квадратическому значению входного напряжения. При этом ошибка статизма не зависит от уровня входного сигнала и значительно уменьшается.Формула изобретения Среднеквадратический преобразователь, содержащий первый и второй элементы с управляемой проводимостью, входы управления которых объединены, первый усилитель разбаланса, вход которого соединен с выходом первого элемента с управляемой проводимостью и через первый резистор - с входной клеммой устройства и информационным входом второго элемента с управляемой проводимостью, выход которого через инвертирующий усилитель с вторым резистором в цепи обратной связи и фильтр низких частот соединен с выходной клеммой устройства и информационным входом первого элемента с управляемой проводимостью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения сигналов малого уровня, в него введены второй усилитель разбаланса, третий и четвертый элементы с управляемой проводимостью, третий резистор, источник опорного напряжения и неинвертирующий усилитель, выход которого подключен к объединенным входам управления первого и второго элементов с управляемой проводимостью, а вход - к выходу первого усилителя разбаланса и к выходу третьего элемента с управляемой проводимостью, информационный вход которого соединен с входом первого усилителя разбаланса, входы управления третьего и четвертого элементов с управляемой проводимостью объединены и подключены через второй усилитель разбаланса к первому выводу третьего резистора и выходу четвертого элемента с управляемой проводимостью, информационный вход которого подключен к источнику опорного напряжения, второй вывод третьего резистора соединен с выходом фильтра низких частот. 04Ов + (Оу/КЗК 18) 67 в, 61 о 67 18) Ов + (Оу/КзК е усреднения фи пренебрегая вели малости (имеющи дение Кз К 18), по Посл частот, порядка произве ьтромчинамив своемучим низких торого оставе Ов= О Ох ывая, что Ох = СО гдеяв Ко= оэ фициент передачи, и У ОхДО 1=6 4 и Охск= лучи Ов= Ко Ох-- К 1 К 18аказ 542 Тираж 412ВНИИПИ Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж, Ра роизводственно-издательский комбинат "+ 1/К 18 Ов Ов + (Оу/КЗК 18) Оо Выходное напряжение инвертирующего усилителя 7 07 = - Ох9267где д 2 и 67 - проводимости элемента 1 и резистора 7.Проводимости д 1 и д 2 элементов 1, 2 равны между собой, так полевые транзисторы 11,2 и 11,2 размещены на одном кристаллекоэффициенты передачи инвертирующих усилителей 10,1 и 10.2 равны и равны проводимости резисторов 12.1 и 12.2. Тогда, подставив значение проводимости д 2 из формулы (2) в формулу (3), получим Разлагая подкоренное выражение в ряд ограничиваясь величинами первого падка малости, получим 5 10 20 25 30 35 40 Ов = кп О хск (1 + 0,5 - к 1 )СОо К 18 Подписное етениям и открытиям при ГКНТ СССшская наб., 4/5 атент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10