Линейный преобразователь действующего значения напряжения

,90. Бюл. Вский политехИ.ЛенинаЧжангозин, С,Ди И.Т,Нурумо18(088.8) тический Джангозин етельство СС Н 19/02, 19 ельство СССР К 19/02, 19 56) Авторское св 1075176, кл. С Авторское свид 1211657, кл. С(54) ЛИНЕЙНЬ 1 Й ПВХОЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано при создании аналоговыхи цифровых вольтметров переменногонапряжения. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности устройства при малых входныхсигналах, имеющих постоянную составляющую, за счет компенсации температурного времейного дрейфа усилителя 4разбаланса. Преобразователь также содержит полевые транзисторы 1 и 2,входную клемму 3, фильтр 7 низких частот; выходную клемму 8, резисторы 5,6, 10, 12, инвертирующие усилители 9,11 и 13 и интегратор 14. 1 ил.Изобретение относится к электроизмерительной, технике и может быть использовано при создании аналоговых ицифровых вольтметров переменного напряжения, а также информационно-изме 5рительных спстем различного напряжения,Целью изобретения является повышение точности и чувствительности устройства при малых входных сигналах,имеющих постоянную составляющую засчет компенсации температурного временного дрейфа усилителя раэбаланса.На чертеже представлена принципиальная схема устройства,Линейный преобразователь действующего значения напряжения содержит первый и второй полевые транзисторы 1и 2, затворы которых соединены другс другом, а сток второго полевоготранзистора 2 соединен с входной клеммой 3 устройства, усилитель 4 разбаланса, включенный мехцу истоком изатвором первого полевого транзистора 1, первый и второй резисторы 5 и 6,первые выводы которых объединены иподключены к истоку первого полевоготранзистора 1, Фильтр 7 низких частот,выход которого соединен с выходной клемОмой 8 устройства и стоком первого полевого транзистора 1, первый инвертир ующийусилитель 9 и третий резистор 10,включенные параллельно между истокомвторого полевого транзистора 2 и входом Фильтра 7 низких частот, второй35инвертирующий усилитель 11, вход которого подключен к стоку второго полевого транзистора 2, а выход черезчетвертый резистор 12 - к истоку вто 40рого. полевого транзистора 2, третийинвертирующий усилитель 13, входомподключенный к стоку первого полево"го транзистора 1, а выходом - к второму выводу второго резистора 6, интегратор 14, вход и выход которого подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя 4 разбаланса соответственно, при этом второй вывод первого резистора 5 соединен с входной клеммой 3 устройства.г Устройство работает следующим образом,55На инвертирующий вход усилителя 4разбаланса через первый резистор 5поступает входное напряжение Нх Й).На этот же вход усилителя 4 разбаланса через второй резистор 6 подается постоянное напряжение Оь, х с выхода Фильтра 7 низких частот. Выходное напряжение усилителя 4 разбаланса вызывает модуляцию проводимости канала первого полевого транзистора 1. Одновременно при этом изменяется проводимость канала второго полевого транзистора 2.Связь. величины модуляции проводи" мости канала первого полевого транзистора 1 с величинами поступающих входного напряжения Нв(С) и напряжения Н ы Фильтра 7 низких частот можно определить иэ следующего уравнения;п (с)-,1 с +(,-,) с 1 - О)цц Ф +3)С 6=0 .(1)где Б, - напряжение на инвертирующемвходе усилителя 4 разбаланса;С,С 6 - проводимости резисторов 5и б;С, - проводимость канала первогополевого транзистора 1.Связь между напряжениями Н и 0 которые приложены к инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя 4 разбаланса соответственно, а также напряжением смещения Б м, обусловленного временным и температурным дрейфом усилителя 4 разбаланса, можно определить из следующего соотношения:. "а см (2)Передаточная характеристика интегратора определяется выражением:1Н = - ц, . (3) где Т - постоянная времени интегратора;р - оператор Лапласа.Тогда, подставляя значение 0 из равенства (3) в формулу (2), получим, что напряжение на неинвертирующем входе усилителя 4 разбаланса будет описываться выражением:НБси(4)1+ртУравнение (4) описывает напряжение Б на вь:ходе интегрирующего усилителя 4, которое приложено к неинвертирующему входу усилителя 4 разбаланса, в операторной Форме, Если перейти от операторной Формы к временной, то выражение (4) примет вид:Таким образом, напряжение Б, на инвертирующем входе усилителя 4 разбаланса будет равно нулю, независимо от значения напряжения смещения, обус- ловленного температурным и временным дрейфом нулевого уровня усилителя 4 разбаланса.Следов женного уравн ательно, с учетом избен 1 кф (1) примет вид: вх( Тогда проводимость С канала вого полевого транзистора 1 буд равна: е С =С ---С . (9)У вк(с)Так как на вход первого инвертирующего усилителя 9 через канал второго полевого транзистора 2 и параллельно ему подключенный второй инвертирующий усилитель 11 с последовательно соединенным резистором 12 поступает также входное напряжение Б вх, то на выходе усилителя 9 будет напряжение У , величина которого определяется из следующего уравнения:0 =-Б (с) в в в в , (10)Св-С авх Согде С - проводимость канала второгополевого транзистора 2;СюС, - проводимости резисторов 10и 12.. Так как резисторы 6 и 12 выбираются равными по величине, а проводимости каналов полевых транзисторов, размещенных на одном кристалле, одинаковыми, т.е. С 1=С, то подставляя значение С из уравнения (2) в уравнение (3) получим: 0 (Г) Сввых С 1 о После усреднения напряжения Б 9 фильтром 7 низких частот за перио получим:юг Ц смИэ уравнений (5) и (6) следует, что выходное напряжение Ь интеграто,ра 14 будет равно напряжению смещения Б и иметь противоположный знак. Тогсмда,.подставляя значение напряжения Б из формулы (6) в уравнение. (2) получим:о вы" т 9 Т Цвьь,авИз этого уравнения можно записать, ,что ГтС Ц , =,1-,П (с)-;-1 Е. (13) вь 1 х Т Вх С оюСс Обозначив- -=К, окончательно поСо лучим;4)Таким образом, выходное напряжение фильтра 7 низких частот и всего преобразователя в целом пропорционально действующему значению входного переменного напряжения и не зависит от ве личины напряжения Б м смещения, которое обусловлено температурным и временным дрейфом нулевого уровня усилителя 4 Разбаланса, ф па из еи яЛинейный преобразователь действующего значения напряжения, содержащий первый и второй полевые транзисторы, усилитель раэбаланса, инвертирующий вход которого соединен с истоком, а выход - с затвором первого полевого.транзистора, первый резистор, первый вывод которого соединен с входной клеммой и со стоком второго попе вого транзистора, а второй выход с инвертирующим входом усилителя разбаланса и с первым выводом второго резистора, фильтр низких частот Выход котОРОГО соединен с ВыхОднОЙ клеммой устройства, первый инвертирующий усилитель и третий резистор, включенные параллельно между истоком второго полевого транзистора и входом фильтра низких частот, а также второй инвертирующий усилитель, выход которого подключен к второму выводу второго резистора, о тл и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыщения точности и чувствительности, в него введены интегратор, вход которого соединен с инвертирующим входом усилителя разбаланса, а выход - с неинвертирующим входом усилителя раэбаланса, и тРетий инвертирующий усилитель, вход которого подключен к стоку второго полевого транзистора, а выход через четвертьп резистор - к источнику второго полевого транзистора, при1580268 Составитель Е.ПлужниковаТехред Л,сердюкова Корректор М.Кучерявая Редактор С.Пекарь Заказ 2008 Тираж 561 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 этом вход второго инвертирующего усилителя соединен со стоком первого полевого транзистора и с выходом фильтра низких частот, а затворы первогои второго полевых транзисторов обьединены.