Преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТО РС КОМУ С В ИДЕТ ЕЛ Ь СТВ У фициентом амплитуды - достигается применением транзисторов 12 - 14. Устройство содержит также первый усилитель 1, формирователь 2 модуля, транзисторы 3-5, второй усилитель 6, резистор 7, конденсатор 8, резистор 9, третий усилитель 10,.транзистор 11. Новым является введение дополнительных транзисторов с площадью эмиттерных переходов в О раз меньшей чем площадь эмиттерных переходов транзисторов 3-5,11, и введение резисторов 15 и 16, величина сопротивлений которых определяется обьемными сопротивлениями областей эмиттера и базы транзистора 4; Транзисторы 3-11 и 12-14 соответственно согласованы по напряжению эмиттербаза и по коэффициенту передачи токе эмиттера в схеме с общей базой. Подбор величины сопротивления резисторов 15 и .16 обеспечивает уменьшение погрешности преобразования, вызванной неидеальностью характеристик транзисторов с коэффициентом амплитуды от 1 до 10, в 40-100 раз, 1 ил.Ю4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное, М,: Советское радио, 1977, с. 130, рис.3,19.Авторское.свидетельство СССР ЬЬ 1140053, кл, 8 01 й 19/02, 21.06.83.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в вольтметрах, измеряющих переменное напряжение по уровню среднеквадратических значений амплитуды переменного напряжения. Цель изобретения - повышение точности измерений (преобразования) напряжений сложной формы с большим коэф 32 1709229 А 1Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в универсальныхцифровых вольтметрах,Цель изобретения - повышение точности преобразования входного сигналапроизвольной формы с большим коэффициентом амплитуды,На чертеже приведена электрическаясхема преобразователя среднеквадратического значения (СКЗ).Преобразователь СКЗ содержит первыйусилитель 1, вход которого соединен с выходрм формирователя 2 модуля и коллекторомпервого транзистора 3, а выход - с эмиттером второго 4 и третьего 5 транзисторов,коллектор последнего соединен со своейбазой и эмиттером первого транзистора 3,второй усилитель 6, выход которого соединен с выходной шиной и через параллельновключенные первый резистор 7 и конденсатор 8-с его входом, а через второй резистор9 - с входом третьего усилитечя 10 и коллектором четвертого транзистора 11.Выход третьего усилителя 10 соединенс базами второго 4 и шестого 12 транзисторов и эмиттерами четвертого 11 и пятого 13транзисторов, база последнего соединена сбазой четвертого транзистора 11, коллектором седьмого транзистора 14 и через третийрезистор 15- с шиной нулевого потенциала,Коллектор пятого транзистора 13 соединенс коллектором шестого транзистора 12, базой первого транзистора 3 и через четвертый резистор 16 - с шиной 17 нулевогопотенциала.Змиттеры третьего 5,. шестого 12 и седьмого 14 транзисторов соединены,Преобразователь СКЗ работает следующим образом.Входное напряжение поступает на входформирователя 2 модуля, При маломвходном токе операционного усилителя 1выходной ток формирователя модуля пропорционален модулю входного напряженияи равен току коллектора транзистора 3. Напряжение на выходе усилителя 1, охваченного обратной, связью через транзисторы 3и 5, пропорционально удвоенному логарифму модуля входного сигнала 2 иО 8 . Величина сопротивлений резисторов 15 и 16мала и роль их при малых базовых токах несущественна, Напряжение на базе транзистора 4 пропорционально логарифму выходного напряжения преобразователя, так каконо определяется лагарифмирующим звеном (9,10 и 11), осуществляющим обратнуюсвязь. Падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 4 пропорционально. разности выходных наг ряжений логариф 5 10 15 20 25 30 35 40 мических преобразователей на усилителях 1 и 10(2 Ь О 8 х - сп Оацх), а коллекторный ток транзистора 4 пропорционаленехр(2 Ь Овх - Гп Овых)При достаточно большой постояннойвремени ВС-цепочки, состоящей иэ конденсатора 8 и резистора 7, включенной вобратную связь операционного усилителя6, напряжение на выходе преобразователя1 тО.-3 еха РЬ О., - Гл О.,) ст,(1)где Т - период изменения входного напряжения Оах(т);Оаых - среднеквадратическое значениевходного напряжения Овх(фВключение небольшой отрицательнойЗДС между низкопотенциальной шиной ибазами транзисторов 3 и 11, создаваемойсоответственно резисторами 16 и 15 припрохождении по ним коллекторных токов.транзисторов 12, 13 и 14, приводит к изменению выходного напряжения преобразователя - напряжение на резисторе 16приводит к увеличению выходного напряжения преобразователя, а напряжение на резисторе 15 - к уменьшению выходногонап ряжения п реобразователя.При преобразовании постоянного входного напряжения увеличение и спад выходного напряжения, обусловленные обратнойсвязью, взаимно компенсируются,При преобразовании напряженияпеременного тока мгновенные значения напряжений на переходах эмиттер-база и коллекторные токи транзисторов 3, 4 и11 не равны и как следствие этой разницы увеличивается мгновенное значениеотрицательного напряжения на резисторе16, компенсирующее спад выходного напряжения при увеличении коэффициентаамплитуды, являющейся погрешностьюпреобразователя,Погрешность преобразования при любом коэффициенте амплитуды можно оценить следующим образом,Из уравнений Зберса-Молла с учетом объемных сопротивлений базовой Вв и эмиттерной йе областей падение напряжения на прямосмещенном переходе базаэмиттер Ове при условии равенства кулю напряжения на переходе коллектор-база Осо и большого прямого смещения перехода база-эмиттер Ове3 уъ составляет ОБЕ УЬ - + ц ВЕ+ ц Йв(1 а)с с с1709229 ра.С учетом (2), ние напряжения транзистора 4 оп гдесзскз- ср коллекторногКа козф ного напряже В 1 Ео при- +Й=3 с 404 1 Е 041 сЗаа ЕОз1 с1 ео Отсюда следует,Е У 5де 0 вх- в зователя СКТ- пер Йт- вел связи усили 1 ео- обратный ток насыщения переходаэмиттер-база;рг - температурный потенциал;а - статический коэффициент передачитока в схеме с общей базОй. 5Соотношение (2) можно прг:дставить вследующем виде;оаЕ=,ь +ь, (3)где Ь Ве + - с Вь (1 - а) (4) - падениенапряжения на объемных сопротивленияхзмиттврной и базовой областях транзисто(3) и (4) мгновенное значена переходе база-змиттерределяется выражением- В 1 в + 2 Ьз - ЛИ, (5)1 сзгде О - отношение площади эмиттера топо- логически Одинаковых транзисторов 3, 4, 5 и 11 к площади эмиттера топологически оди иаковых транзисторов 12 - 14;1 сз,1 Мс 11 - коллектоРный ток тРанзисторов 3, 4 и 11;аз: а, а - статич ский коэффициент передачи тока в схеме с общей базой тран зисторов 3, 4 и 11;й, Ь, ш 1 - обратный ток насыщения перехода эмиттер-база транзисторов 3, 4 и 1 е 04, 1 е 011 - падение напряжения, 40 емое выражением (4);1 б- величина сопротивления рези 5 и 16.да среднее значение тока коллекнзистора 416)Р 3 ыходное напряжение преобра3 иод входного напряжения; ичина сопротивления обратнойтеля 6,И погрешность преобразования напряжения периодической последовательности однополя рных прямоугольн ых импульсов определяется выражением д -2 ЬЗ-Й 1-й -- Я 1 Е+ - (с 1 +1 са)1 сз ямО цг При условии В 15 - В 1 б выражение (7)принимает следующий вид: еднеквадратическое значениео тока транзистора 3;фициент амплитуды переменния,погрешность преобраа зования д = 0 при любом коэффициенте амплитуды, т.е, дополнительно введенные транзисторы и резисторы компенсируют погрешность преобразования, вызванную падением напряжения на объемных сопротивлениях области базы и эмиттера транзисторов.Аналогично можно определить погрешность преобразования преобразователя при других типах входных сигналов, однако при преобразовании однополярных прямоугольных импульсов погрешность наибольшая.Таким образом, предлагаемый преобразователь обеспечивает минимальные погрешности преобразования как сигналов синусоидальных, так и периодической последовательности прямоугольных импульсов с большим коэффициентом амплитуды. Формула изобретения 1. Преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, содержащий три усилителя, формирователь модуля, пять транзисторов, два резистора, причем вход первого усилителя соединен с выходом формирователя модуля и коллектором первого транзистора, а выход - с эмиттерами второго и третьего транзисторов, кОллектор последнего соединен со своей базой.и эмиттером первого транзистора, выход второго усилителя соединен с выходной клеммой и через параллельно соединенные первый резистор и конденсатор с его входом, а через второй резистор - с входом третьего усилителя и коллектором четвертого транзистора; эмиттер которого соединен с базой второго тран-,згде йе, йв - сопротивление соотвеэмиттерной и базовой области втор20 эистора,а- статический коэффициент итока в схеме с общей базой второгостора,ственноого транередачи транзиСоставитель Л. Фоминактор Ю, Середа Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская Заказ 422 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113 ОЗБ, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/Ь роиэводственно-издательский комбинат "Патент"; г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 эистора и с выходом третьего усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования входного сигнала произвольной формы с большим коэффициентом амплитуды, введены вестой и седьмой транзисторы, третий и четвертый резисторы, причем переход базазмиттер шестого транзистора подсоединен параллельно переходу база-змиттер второго транзистора, переход база-змиттер седьмого транзистора подсоединен параллельно переходу база-змиттер третьего транзистора, переход база-змиттер пятого транзистора подсоединен параллельно переходу база-змиттер четвертого транзистора, коллектор седьмого транзистора соединен с базой четвертого транзистора и через третий резистор с шиной нулевого потенциала, база первого транзистора соединена с коллекторами шестого и пятого транзисторов и через четвертый резистор - с шиной нулевого потенциала, коллектор второго транзистора соединен с входом второго усилителя. 2, Преобразователь по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, транзисторы размещены на общей подложке, площади 5 переходов баэз-змиттер первого, второго,третьего, четвертого транзисторов в 0 раэ больше, чем площади переходов база-эмиттер пятого, шестого и седьмого транзисторов, а сопротивления третьего йз и 1 О четвертого й резисторов удовлетворяют ус- ловию