Среднеквадратический преобразователь

(50 4 С О К 19/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ю 3Фй;,ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ контроля переменного н Цель изобретения - рас мического диапазона вх пряжения.ирение дин ного на ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Шило В.А. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Советское радио, 1978, с. 189.Сухов Н. Среднеквадратичный милливольтметр. - Радио, 1981, В 11, с. 53-55.(57) Изобризмеритель етение относится к электроной технике и может быть спользовано в вольтметрах переме ого тока, автоматических система жения, уменьшение погрешности преобразования, обусловленной температурным дрейфом выходного напряжения первого операционного усилителя.Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее операционные усилители 1 и 12, масштабные резисторы 2 и 13, транзисторы 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, конденсатор 10, корпусы 14 и 15 транзисторной сборки, введены инвертирующий усилитель 7, логарифмирующие транзисторы 4 и 6 и антилогарифмирующий транзистор 9. Погрешность измерений при малых входных напряжениях в предлагаемом преобразователе меньше эа счет того, что в нем отсутствует формирователь модуля входного напряжения, обладающий высокой нелинейностью при малых входных напряжениях. Это также позволяет расширить диапазон входных напряжений, так как первый каскад предлагаемого устройства является логарифмическим усилителем, в котором происходит сжатие входного сигналла. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.127 Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах переменного тока, автоматических системах контроля переменного напряжения.Цель изобретения - расширение динамического диапазона входного напряжения, уменьшение погрешности преобразования, обусловленной температурным дрейфом выходного напряжения первого операционного усилителя.На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя.Схема содержит первый операционный усилитель 1, инвертирунйций вход которого соединен с одним из выводов первого масштабного резистора 2, с коллектором и базой транзистора 3 и эмйттером транзистора 4, эмиттер транзистора 3 соединен с базой и коллектором транзистора 5, база и коллектор транзистора 4 соединены с эмиттером транзистора 6, эмиттер транзистора 5, база и коллектор транзистора 6 соединены с выходом операционного усилителя 1,с входом инввртирующего усилителя 7 и с эмиттером транзистора 8, база и коллектор которого соединены с эмиттером транзистора 9, с одним из выводов конденсатора 10 и с коллектором и базой тран- зистора 11, эмиттер которого соединен с выходом инвертирующего усилителя 7 коллектор и база транзистора 9 соединены с инвертирующим входом операционного усилителя 12 и с одним из выводов масштабного резистора 13, второй вывод которого соединен с вторым выводом конденсатора 10 и с выходом операционного усилителя 12, неинвертирующие входы операционных усилителей 1, 7 и 12 соединены с. общей шиной. Транзисторы 3, 4, 8 и 11 находятся в корпусе т 4 транзисторной сборки, а транзисторы 5, 6 и 9 - в корпусе 15 транзисторной сборки.Преобразователь работает следующим образом.Входное переменное напряжение через резистор 2 поступает на логарифмический:усилитель 1. Положительная полуволна входного напряжения логарифмируется с помощью транзисторов 3 и 5, отрицательная полуволна - с помощью транзисторов 4 и 6. На выходе операционного усилителя 1 появляется переменное напряжение,5302 3пропорциональное логарифму входного напряжения. Отрицательная полуволна этого напряжения поступает наантилогарифмический усилитель (элементы 9, 12 и 13) через транзистор 8,положительная полуволна с выхода операционного усилителя 1 через инвертирующий усилитель 7 поступает на антилогарифмический усилитель через 1 О транзистор 11. Ток через транзистор9, равный сумме средних токов, проходящих через транзисторы 8 и 11 (усреднение осуществляется с помощьюконденсатора 10), поступает на вход 15 операционного усилителя 12. На выходе формируется напряжение, пропорциональное среднеквадратическому значению входного напряжения. Резистор13, а также резистор 2 определяют 20 коэффициент пропорциональности междувходным и выходным напряжениями поуровню среднеквадратического значения.Напряжение на выходе операционно го усилителя 1 равноЦ 1=-2 Б 1 п -"+ 211 1 п -"- вых т К 1, т К 11 Э з30ек + екф (1)где Б - термический потенциал; Беки Б- мгновенные значения положительной и отрицательной полуволнввпряжения соответственно; К- значение сопротивления резистора 2;1- обратный ток насыщения транзистора,Ток коллектора 1 транзистора 9равен сумме средних значений токовколлектора транзисторов 8 и 11,те.+1, (2)Выражение (2) можно представитьв Виде"зз зззЗзз О" .ф1 е =1 е "т +1 е От8 е з илий О0 е цт = е "т+ е цг (3)где У - напряжение база - эмиттертранзистора 9.Напряжение на выходе преобразователя равно+ ц 1 п ф ц.1 пцррт(п К / (1 эз 55ЗО где Цгэ.з и Цбэ 15 и 155 напр -5 Зжение база - эмиттер и обратные токи соответственно транзисторов 3 и 5. 1 = 1 т,е. коллекторныйт СЬ СВ Ьток транзистора 9, равен среднему35 коллекторному току трлдырара 8ц, Вв.1 =1 е "т =1, =.1 е5 Э 8 зво оа,е т5 В 40 откуда получаем Ф 5 Окончательно имееф транентич а еслтранэс ру 9имеем и с коллекто- гарифмирующер которого собаэой второтабного резисто и базой первого этог ром ранзистор ен с колл огарифмир эмит г к торомующего ед ии темп компенса обратных тому дл дрейфо нэистора го нК тур з 12Формулу (4) с учетом выражений( ,ощВ 1 е т+е т ев - ц+о О Вг 2Ьых2 5 ск ск- цВ к к где ц, - среднеквадратическое значение входного напряжения; ц иСК 1 ц, - среднеквадратические значения положительной и отрицательной полуволн входного напряжения.Выбирая В = 1 гк имеем Цьых ЦскАнализ проведен в предположении, что обратные токи всех транзисторов одинаковы. Результат анализа не изменится, если идентичными будут транзисторы 3, 4, 8 и 11, а транзисторы 5, 6 и 9 могут быть другими, но также идентичными один друго му. Для положительной полуволны напряжения и,2 55К, /ьв Ь,В. 1 155Если транзистор 3эистору 8, то 1 = 1транзистор 5 идентичето 15 = 15 , с учетои 5сЙ 1 5 1 О 15 20зисторов достаточно взять транзисторы 3, 4, 8 и 11 из одной сборки транзисторов, а транзисторы 5, 6 и 9 - из другой сборки.Погрешность измерений при малых входных напряжениях в предлагаемом преобразователе меньше из-за того, что в нем отсутствует формирователь модуля входного напряжения (выпрямитель), обладающий высокой нелиней-, ностью при малых входных напряжениях, Исключение иэ схемы формирователя модуля позволяет расширить динамический диапазон входных напряжений, так как первый каскад предлагаемого устройства является логарифмическим усилителем, в котором происходит сжатие входного сигнала.Для предлагаемого устройства выходное напряжение с учетом напряжения смещения вследствие температурного дрейфа Кг г г к 1 ЦсгЦ = Ц +Ц 1 + --- д,Ьых В с 1 си.,Гга,Цскт .Цск ) 1 ЦсМ 2 Бскг 11+ Цгде ц ц и ц, - напряжениесмещения логарифмирующего, инвертирующего и антилогарифмическогоусилителей соответственно.Из последнего выражения видно,что при ЦЦ , т.е. при приблизительно равных среднеквадратическихзначениях положительной и отрицательной полуволн, напряжение смещения первого каскада преобразователяне влияет на выходное напряжение, авлияние напряжения смещения ц, вСМгпредлагаемом устройстве в два разаменьше, чем в известном. ла изобретения 1. Среднеквадратический преобра зователь, содержащий два операцион ных усилителя, два масштабных резистора, два логарифмирующих транзистора, два антилогарифмирующих транзистора и интегрирующий конденсатор, причем инвертирующий вход первого операционного усилителя сот динен с одним иэ выводов первогоСоставитель И.МостовойРедактор А.Коэориз Техред В.Кадар Корректор С.йекмар Заказ 6554/34 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4,3 1275302 бего эмиттер соединен с выходом пер- масштабного резистора является вхового операционного усилителя и с дом устройства, инвертирующий входэмиттером первого антилогарифмирую- первого операционного усилителящего транзистора, коллектор и база соединен с эмиттером первого дополкоторого соединены с эмиттером вто 5кительного логарифмирующего транзисрого антилогарифмирующего транзис- тора, причем его коллектор и базатора, коллектор и база последнего соединены с эмиттером второго дополсоединены с инвертирующим входом нительного логарифмирующего транзисвторого операционного усилителя и с тора, коллектор и база которого соеодним из выводов второго масштабно динены с выхоцом первого операционго резистора, второй вывод которого ного усилителя и с входом инвертирусоединен с выходом второго опера- ющего усилителя, а выход последнегоционного усилителя, являющегося вы" соединен с эмиттером дополнительноходом устройства, и с одним из выво- го антилогарифмирующего транзистора,дов интегрирующего конденсатора, . 1 а его коллектор и база соединены свторой вывод конденсатора соединен эмиттером второго антилогарифмируюс эмиттером второго антилогарифми-щего транзистора,рующеготранзистора, неинвертирующне 2, Преобразователь по п. 1, о т "входы первого и второго операцион- л и ч а ю щ и й с я тем, что перных, усилителей соединены с общей ши" 2 О вый логарцфмирующий, первый дополной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, нительный логарифмирующий, первыйчто, с целью повышения точности антилогарифмирующий и дополнительпреобразования, расширения динамичес- ный антилогарифмирующий транзисторыкого диапазона входных напряжений, в входят конструктивно в одну транзисв него введены два дополнительных 25 торную сборку, а второй логарифмилогарифмирующих транзистора, один рующий, второй дополнительный логадополнительный антилогарифмирующий рифмирующий и второй антилогарифмитранзистор и инвертирующий усили- рующий транзисторы входят конструктель, причем второй вывод первого тивно во вторую транзисторную сборку.