Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения

( 51 ) 4 Ст 01 К 1 9/О НИЕ ИЗОБРЕТЕНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТОР Р3.78.5,87,И ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71 ) Казахский политехнический ин ститут им.В,И.Ленина(56) Авторское свидетельство ССС М 741167, кл, С 01 В 19/02, 30.0Авторское свидетельство СССР Мф 1 064217, кл . 0 01 Н 1 3/02, 07 .0 (54) ЛИНЕ 11 НЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕ СТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электро измерительной технике. Преобразователь содержит усилители 1 и 11 раэ - баланса, инвертирующие усилители 5 и 14, полевые транзисторы 3,4 и.12,фильтры 2 и 9 нижних частот, резисторы 6 и 8 и источник 13 опорного напряжения, Введение в преобразовательполевого транзистора 15 и инвертирующего усилителя 16 с соответствующимифункциональными связями обеспечиваеткомпенсацию погрешностей, обусловленных влиянием постоянной составляющейпроводимости канала полевого транзистора 4, а также зависимостью проводимости каналов полевых транзисторов 3, 4, 12 и 15 от напряжений наих стоках, что расширяет динамический диапазон преобразователя и повы=шает точность преобразования. Преимуществом преобразователя является возможность преобразования сигналов,имеющих постоянную составляющую, атакже сигналов с большим значениемкоэффициента амплитуды, 1 ил,1524006 т= П,+1 250Г3 где Е,551.13 1. зо 11 зобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано в аналоговых и цифровьхвольтметрах переменного напряжения,а также в информационно-измерительных системах.Цель изобретения - расширение динамического диапазона и повышениеточности преобразования,На чертеже изображена электрическая схема линейного преобразователядействующего значения напряжения,Линейны преобразователь действующего значения переменного напряжениясодержит усилитель 1 разбаланса, выход которого соединен с входом фильтра 2 нижних частот и с затворами полевых транзисторов 3 и 4, истоки ко -торых подклнчены соответственно квходу усилителя 1 разбаланса и входуинвертирующего усилителя 5, резистор 6, один вывод которого соединенсо стоком полевого транзистора 4 ис входной шиной 7 преобразователя, адругой подключен к истоку полевоготранзистора 3, резистор 8, один вывод которого присоединен к входуинвертирунщего усилителя 5, а другой соединен с его выходом и входом фильтра 9 нижних частот, к выходукоторого подключен сток полевоготранзистора 3, соединенный с вьходнойшиной 10 преобразователя, усилитель11 разбаланса, выход которого подключен к затвору полевого транзисто -ра 12, а его первый и второй входысоединены соответственно с выходомфильтра 2 нижних частот и выходомисточника 13 опорного напряжения.Преобразователь также содержит инвертирующий усилитель 14, полевойтр,"нзистор 15 и инвертируощии усидитель 16, Сток полевого транзистора 15соединен со стоком полевого транзистора 4, затвор - с выходом фильтра 2нижних частот, а исток через инвер"тирующий усилитель 16 связан с истоком полевого транзистора 4, Входинвертирующего усилителя 14 соединенс истоком полевого транзистора 12, аего выход подклкчен к истоку полевоготранзистора 3, к стоку которого присоединен сток полевого транзистора 12Преобразователь работает следующим образом,На вход усилителя 1 разбапансачерез сопротивление канала полевоготранзистора 3 и параллельно соединенное с ним сопротивление канала полевого транзистора 12 и инвертирунняий усилитель 14 с выхода фильтра 9 нижних частот поступает выходное напряжение 11, преобразователя, На этот же вход усилителя 1 разбаланса через резистор 6 подается входное напряжение 11 (С). Выходное напряжение усилителя 1 разбаланса вызывает модуляцию сопротивления канала полевого транзистора 3 и одновременно изменяет сопротивление канала полевого транзистора 4,Связь величины модуляции сопротив -ления канала полевого транзистора 3 с величинами входного напряжения 1.1 (С) и выходного напряжения Бпреобразователя определяется уравнением ьк (С) Гб - 11, Г,+ ЦвьО з = 01 где Пз и Л, - проводимость кана 25лов полевых транзисторов 3 и 12 соответственно;0 - проводимость резистобра 6.30 При этом цепь, образованная усилителями 1 и 11 разбаланса, полевымтранзистором 12, фильтром 2 нижнихчастот и источником 13 опорного напряжения, обеспечивает слежение за35 дрейфом нулевого уровня усилителя 1разбаланса. Эта цЕпь, кроме того,обеспечивает установку начальногозначения сопротивления канала полевого транзистора 12,40 Из уравнения (1 ) следует, что 08 к (С )Г, - 0 Узи(2) 45 Ток стока полевого транзистора врежиме управляемой проводимости описывается следующим уравнением: сопро тивле ние канала полевого транзистора при 1 с =0;напряжение сток -исток; напряжение затвор-исток; напряжение отсечки.водимости канала полевого транзистора 4, а также компенсацию погрешности, обусловленной зависимостью проводимости канала полевого транзистора 4 от напряжения на его стоке, Од 5новременно с этим изменение последовательности включения инвертирующегоусилителя 14 и полевого транзистора12 обеспечивает синфазную подачч настоки полевьм транзисторов 3 и 12,налряжения с выхода фильтра 9 низшихчастот и позволяет осуществить ком -пенсацию погрешности, обусловленнойзависимостью проводимости каналовполевых транзисторов 3 и 12 от напряжения на их стоках, За счет этогов выходном напряжении усилителя 5 отсутствуют составляющие, которые обуславливают появление погрешностей свяОзанных с зависимостью проводимостиканалов полевых транзисторов от напряжений на их стоках, а также с влиянием постоянной составляющей проводимости канала полевого транзистора 4, 25что расширяет динамический диапазони повышает точность преобразованияпредлагаемого преобразователя посравнению с известным преобразователем. Кроме того, за счет отсутствияна выходе усилителя 5 переменной составляющей основной частоты входного напряжения У(1 ) значительнооблегчаются требов ания к фильтру 9низших частот, который можно рассчитывать наподавление напряжения второй35гармоники, к тому же значительноменьшей амплитуды. Благодаря тому,что на вход фильтра 9 низших частотпоступает сигнал беэ указанных до -полнительных составляющих, предлагаемый преобразователь может быть также ислользован для преобразованиявходных сигналов, имеющих постояннуюсоставляющую, В то же время большийпо сравнению с известным преобразователем динамический диапазон, обусловленный независимостью проводимостиканалов полевых транзисторов от напряжения на их стоках, обеспечиваетвозможность преобразования сигналов,50имевших большой коэффициент К амплитуды,Формула изобретения Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения,содержащий первый усилитель разбаланса, выход которого соединен с входомпервого фильтра нижних частот и объединенными затворами первого и второго полевых транзисторов, истоки которых подключены к входу первого усилителя разбаланса и к входу первого инвертирующего усилителя соответственно,первый резистор, первый вывод которого соединен со стоком второго полевого транзистора и с входной шинойпреобразователя, а второй вывод подключен к истоку первого полевого транзистора, второй резистор, первый вывод которого соединен с входом первого инвертирующего усилителя, а второй вывод подключен к его вьмоду ивходу второго фильтра нижних частот,выход которого соединен со стокомпервого полевого транзистора и выходной шиной преобразователя, второйусилитель разбаланса, первый вход которого соединен с выходом первогофильтра нижних частот, второй входприсоединен к выходу источника опорного напряжения, а выход подключен кзатвору третьего полевого транзистора, и второй инвертирующий усипитель,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения динамического диапазона и повышения точности преобразования, в него дополнительно введенычетвертый полевой транзистор и третий инвертирующий усилитель, причемсток четвертого полевого транзистора соединен со стоком второго полевого транзистора, затвор присоединенк вьмоду первого фильтра нижних частот, а исток подключен к входу третьего инвертирующего усилителя, выходкоторого соединен с истоком второгополевого транзистора, сток третьегополевого транзистора подключен к стоку первого полевого транзистора, аисток соединен с входом второго инвертирующего усилителя, выход которого подключен к истоку третьего поленого транзистора,