Устройство для выделения абсолютного значения напряжения переменного тока

(21 (22 (46 (72 (53 (56 ные тур дио нение прец ;И., "Радио рис. 3.31. ДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТСССРелАм изОБРетений и ОткРытий н ддтодсноиу аниддтвъс 3346842/18-2114,10.8107.04.84. Бюл. 9 13М,О.Погосян и Н.Г.Саркисян621,317.7(088.8,)1. Шило В.Л. Линейные интегралсхемою в радиоэлектронной аппарИзд-во второе. И., "Сов.ра 1979, с.184, рис.4.22 б,Алексеенко А.Г. и др. Примеиэионных аналоговых ИС.и связь", 1981, с.109,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯАБСОЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее операционный усилитель, инвертнрующий входкоторого через резистор соединен свходной клеммой устройства, неинвертирующий - с шиной нулевого потенциала, а выход - с инвертирующим входом через две параллельные цепиотрицательной обратной связи, пЕр-.вая из которых состоит из последовательно включенных диода н резистора,а вторая - из последовательно вклю"ченных резистора смещения, диода ирезистора, сумматор, первый вход ко"торого соединен с входной клеммойустройства, второй - с катодом диодавторой цепи отрицательной обратнойсвязи, а выход - с выходной клеммой устройства, а также блок компенсации, содержащий первый транзистор и два резистора, выход блока компенсации. подключен к аноду диода второй цепи. отрицательной обратной связи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения температурной погрешности устройства, в блок компенсации введены два термокомпенсирующих диода, которые соединены согласно последовательно; дополнительный операционный Усилитель и блок "токового. зеркала", состоящий иэ второго и третьего транзисторов и двух резисторов, причем инвертирующий вход.дополнительного операционного усилителя через резистор соединен с источником Ей постоянного напряжения, неинвертирую щий вход соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с базой первого транзистора, эмиттер которого сое С, динен с резистором, который подключен к шине нулевого потенциала, и Я через два последовательно согласно включенных термокомпенсирующих диода - с инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, а коллектор - с входом блока "токового зеркалами, который соединен с коллектором второго транзистора и базами второго и третьего транзисторов, в эщттеры которых включены резисто,ры, соединенные с источником питания.Изобретение относится к электро- измерительной технике, а именно к двухполупериодным выпрямителям сигна. .лов, и предназначено для выделения абсолютного значения напряжения с уменьшенной. температурной погрешностью,Известно устройство для выделения абсолютного значения напряжения,содержащее операционный усилитель 10ОУ), инвертирующий вход которогочерез резистор соединен с входнойклеммой устройства, неинвертирующийс шиной нулевого потенциала, а выход соединен с инертирующим входом 15ОУ через две параллельные цепи отрицательной обратной связи ООС), состоящие из последовательно включенных диодов и резисторов, а такжесумматор, первый вход которого соединен с входной клеммой устройства,второй - с точкой соединения диодаи резистора цепи ООС, а выход - свыходной клеммой устройства 1,Недостатками известного устройства являются ограниченное быстродействие и большая температурная погрешность при малых уровнях сигналов,Быстродействие этого устройства ограничено скоростью, с которой ОУвключает один выпрямительный диод ивыключает другойПри этом выходное напряжение ОУ должно измениться на величину, равную двойному падениюнапряжения на открытом диоде. Температурная погрешность устройства обусловлена высокой температурной чувст-. вительностью указанного падения на-. пряжения на диодеНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для выделения абсолютного значения напряжения, содержащее ОУ, инвертирующий вход которого через резистор соединен с входной клеммойустройства, неинвертирующий -с шиной 45 нулевого потенциала, а выход соеди- нен с инвертирующим входом через две параллельные цепи ООС, первая из которых состоит иэ последовательно включенных диода и резистора, и вторая - из последовательно включенных резистора смещения, диода и резистора, сумматор, первый вход которого ,соединен с входной клеммой устройства, второй-с катодом диода второй цепи ООС, а выход - с выходной клем мой устройства, а также блок компенсации, состоящий из первого транзистора и двух резисторовпричем кол,лекторный переход транзистора включен параллельно резистору смещения, бО а эмиттерный - параллельно первому резистору, соединенному с источником питания через второй резистор2 .Цель изобретения - снижение тем-. пературной погрешности устройства. 65 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выделения абсолютного значения напряжения переменного тока, содержащее ОУ, инвертирующий вход которого через резистор соединен с входной клеммой устройства, неинвертирующий - с шиной нулевого потенциала, а выход соединен с инвертирующим входом через две параллельные цепи ООС, первая из которых состоит иэ последовательно включенных диода и резистора, а вторая - из последовательно включенных резистора смещения, диода и резистора, сумматор, первый вход которого соединен с входной клеммой устройства, второй - с катодом диода второй цепи ООС, а выход - с выходной клеммой устройства, а также блок компенсации, содержащий первый транзистор и два резистора, выход блока компенсации подключен к аноду диода второй цепи ООС, в блок компенсации введены два термокомпенсирующих диода, которые соединены согласно последовательно, дополнительный ОУ и блок токового зеркала", состоящий из второго и третьего транзисторов и двух резисторов, причем инвертирующий вход дополнительного ОУ через резистор соединен с источником постоянного напряжения, неинвертирующий вход соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с базой первого транзистора, эмиттер которого соединен с резистором, который подключен к шине нулевого потенциала, и через два последовательно согласно включенных термоком,пенсирующих диода - с инвертирующим входом дополнительного ОУ, а коллектор - с входом блока "токового зер. кала", который соединен с коллектором второго транзистора и базами второго и третьего транзисторов, в эмиттеры которых включены резисторы, соединенные с источником питания.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Устройство содержит операционный усилитель 1, инвертирующий вход которого через резистор 2 соединен с входной клеммой 3 устройства, неинвертирующий - с шиной нулевого потенциала, а выход соединен с инвертирующим входом ОУ через две параллель- ные цепи ООС, первая из которых состоит иэ последовательно включенных диода 4 и резистора 5, а вторая - из последовательно включенных резистора б смещения, дйода 7 и резистора 8, причем диоды 4 и 7 включены в проти" воположных направлениях, сумматор Э, первый вход которого соединен с входной клеммой 3, второй - с катодом диода 7, а выход - с выходной клеммой 10 устройства, блок 11 компенсации, состоящий из дополнительного ОУ12, инвертирующий вход которого через резистор 13 соединен с источником 14 постоянного напряжения, неинвертирующий вход соединен с шиной ну левого потенциала, а выход - с базой первого транзистора 15, эмиттер которого через рези тор 16 соединен с шиной нулевого потенциала и через последовательно согласно включенные диоды 17 и 18 - с инвертирующим входом дополнительного ОУ 12, а коллектор - с входом блока 19 фтокового зеркала", выход которого подключен к аноду диода 7 второй цепи ООС операционного усилителя 1. Блок "токового зеркала" состоит из второго 15 и третьего транзисторов 20 и 21 соответственно, в эмиттеры которых включены соответственно резисторы 22 и 23, подключенные к источнику питания, причем базы транзисторов 20 2 О и 21 соединены друг с другом, а база транзистора 20 соединена также с его коллектором. Вход блока 19 "токового зеркала" соединен с кол-, лектором транзистора 20, а выход - с коллектором транзистора 21Для нормального функционирования устройства необходимо, чтобы коэффициент передачи сумматора по второму его входу был вдвое больше, чем по первому. Сопротивления резисторов 2,5 и 8 могут быть выбраны, в частности, равными друг другу. Устройство работает следующим образом. 35Рассмотрим вначале работу устройства с выключенным блоком 11 компенсации, приняв с этой целью величину сопротивления резистора 6 равной нулю. При положительном напряжении 4 О на входной клемме 3 диод 7 заперт, а диод 4 открыт, следовательно, ток протекает по резистору 5 и напряжение на втором входесумматора 9 рав" но нулю. к его первому входу прило жено входное напряжение устройства, поэтому напряжение на выходной клемме 10 равно напряжению на его входной клемме 3. При отрицательном вход. ном напряжении устройства диод 7 открыт, а диод 4 заперт, следовательно, величина напряжения на втором входе сумматора равна величине входного напряжения, взятой с обратным знаком, умноженной на отношение сопротивлений резисторов 8 и 2. Таким образом, к первому входу сумматора приложено отрицательное входное напряжение, а к второму при равенстве 2 и 8 - положительное. А поскольку усиление сумматора по второму входу 60 вдвое больше, чем по первому, то на его вйходе действует положительное (йнвертированное входное) .напряжение.Выходное напряжение устройства при идеальных элементах равно абсо/ лютной величине входного напряжения, т.е. устройство работает по принципу двухполупериодного выпрямления,При реальных диодах с нулевым падением напряжения, зависящим от температуры, появляется температурная погрешность устройства, особенно заметная в диапазоне малых входных сигналов.С целью снижения температурной погрешности напряжение смещения диодов 4 и 7 задается с помощью резистора б смещения и блока 11 компенсации, являющейся генератором тока, величина которого пропорциональна падению напряжения на термокомпенсирующих диодах 17 и 18. Ток через эти диоды определяется величинами напряжения источника 14 постоянного тока и напряжения резистора 13. Этот ток создает на диодах 17 и 18 падение напряжения, которое при большом коэффициенте усиления ОУ 12 и достаточно малых его входных токах равно падению напряжения на резисторе 16 в цепи эмиттера первого транзистора 15; Следовательно, коллекторный ток транзистора 15 пропорционален падению напряжения на резисторе 16, т.е. падению напряжения на термокомпенсирующих диодах 17 и 18.Коллекторный ток транзистора 15 поступает на вход блока 19 "токового зеркала". При равенстве сопротивлений резисторов 22 и 23 и идентичных транзисторах 20 и 21 выходной ток блока "токового зеркала"повторяет входной, т. е. коллекторный ток транзистора 21 равен коллекторному току транзистора 15. Следовательно, при равенстве сопротивлений резисторов 6 и 16 напряжение на резисторе б - напряжение смещения для диодов 7 и 4 равно падению напряжения на термокомпенсирующих диодах 17 и 18. Таким образом, если диоды 4,7, 17 и 18 выбраны идентичными и находятся в одинаковых внешних условиях (например, диодная матрица), то температурные изменения напряжения включения диодов 7 и 4 компенсируются та-, кими же изменениями падения напряжения на термокомпенсирующих диодах 17 и 18. Действительно, при увеличении температуры окружающей среды напряжение включения диодов 4 и 7 уменьшается. На такую же величину уменьшается падение напряжения на термокомпен-. сирующих диодах 17 и 18, что вызывает уменьшение коллекторного тока транзистора 15. Поскольку выходной ток блока 19 "токового зеркала" повторяет коллекторный ток транзистора 15, то он также уменьшается, вызывая уменьшение напряжения на резисторе 6 смещения, т.енапряжения смещения диодов 4 и 7. Следовательно,1084689 Составитель П.Мелиховктор С.Юско Техред Л.Ач Корректор Г.Решетни аж 711Государственного комит лам изобретений и откр осква, Ж, Раушская з 1989/38Т ВНИИП по113035, илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.ПрЬектн изменение напряжения смещения на резисторе б отслеживает температурную зависимость напряжения включения диодов 4 и 7,Применение блока 11 компенсации с токовым выкодом, имеющим высокое выхсщиое сопротивление, практически Ие, снижает нагрузочной способности операционного усилителя 1. Таким образом, предлагаемое устройство обладает по сравнению с прототипом меньшей температурной пог- решностью. Кроме того, компенсация температурного дрейфа виходного напряжения в предлагаемом устройстве вщае, чем в прототипе,