Преобразователь среднеквадратическогозначения переменного напряжения b постоянное

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 17.11.78 (21) 2685155/18-21 51)М, Кл,з с присоединением заявки М 0 01 В 19/02 Государственный комитетСССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Специальное конструкторское бюро микроэлектроники в приборостроении(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в точных аналоговых измерителях переменного напряжения.Известен преобразователь средне- квадратического значения переменного напряжения в постоянное, содержащий дифференциальный компаратор напряжения, образованный двумя двухнагревательными термопреобразователями, выходы которых включены встречно на вход усилителя, а также вспомогательный усилитель и источник опорного напряжения 11.Недостатком преобразователя является частотная погрешность, возникающая в связи с наличием паразитных емкостей между подогревателями и термопарами термопреобразователей. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, содержащий два однонагревательных термопреобразователя, источник постоянного опорного напряжения, основной и вспомогательный усилители постоянного тока, неуправляемый коммутатор, четыре ограничительных резистора, в которых выходы термопар термопреобразователей соединены между собой входом вспомогательного усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника постоянного опорного напряжения, а выход вспомогательного усилителя постоянного тока через неуправляемый коммутатор и четвертый ограничительный резистор соединен с одним из выводов нагревателя второго термопреобразователя, который через второй ограничительный 15 резистор соединен с выходом устройства и с выходом основного усилителя, вход которого соединен с отрицательным термоэлектродом второго термопреобразователя, другой вывод нагревателя которого, отрицательный термоэлектрод и один из выводов нагревателя первого термопреобразователя соединены с шийой "Земля", а другой вывод нагревателя первого термопреобразователя через первый ограничительный резистор соединен со входом устройства и через третий ограничительный резистбр - с выходом вспомогательного усилителя постоянного ЗО тока (21.Недостатком преобразователя является низкая точность преобразованияв широкомдиапазоне частот, вызванная влиянием паразитных реактивностей термопреобразователей и неодинаковыми потерями части переменного тока протекающего через подогреватели термопреобразователей.Цель изобретения - повышение точности преобразования в широком диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь средне- квадратического значения переменного напряжения в постоянное, содержащий два термопреобраэователя, источник постоянного опорного напряжения, основной и вспомогательный усилители постоянного тока, коммутатор, четыре ограничительных резистора, в котором выходы термопар термопреобраэователей соединены междусобой положительными термо-электродами, которые соединены с инвертирующим входом вспомогательного усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника постоянного опорного напряжения, а выход вспомогательного усилителя постоянного тока черезкоммутатор и четвертый ограничительный резистор соединен с одним из выводов нагревателя второго термопреобраэователя, который через второй ограничительный резистор соединен с выходом устройства и с выходом основного усилителя, вход которогосоединен с отрицательным термоэлектродом второго термопреобразователядругой вывод нагревателя которого,отрицательный термозлектрод и одиниз выводов нагревателя первого термопреобразователя соединены с шиной "Земля", а другой вывод нагревателяпервого термопреобразователя соединен с одним иэ выводов первого ограничительного резистора, через третий ограничительный резисторс выходом вспомогательного усилителяпостоянного тока, дополнительно введены усилитель-ограничитель, инвертор, разделительный конденсатор,а коммутатор выполнен с управляемымвходом и дополнительным сигнальным входом, который через инвертор соединен с выходом вспомогательного усилителя постоянного тока,. а управляемый вход через усилитель-ограничитель соединен с другим выводом первого ограничительного резистора и один из выводов разделительного конденсатора, другой вывод которогосоединен со входной клеммой преобразователя.На чертеже представлена блок-схема преобразователя среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное. Преобразователь содержит входную клемму 1, первый и второй термопреобразователи 2 и 3, основной усилитель 4 постоянного тока,вспомогательный усилитель 5 постоянного тока, коммутатор б, источник 7 постоянного опорного напряжения, усилитель-ограничитель 8, инвертор 9, первый, второй, третий и четвертый ограничительные резисторы 10, .11, 12 и 13 соответственно, разделительный конденсатор 14, выходную клемму 15 (выход устройства).Входная клемма 1 устройства че-, рез разделительный конденсатор 14соединена со входом усилителя-ограни-чителя 8, выход которого соединенс управляемым входом коммутатора б,один иэ сигнальных входов которогочерез инвертор 9 соединен с выходомвспомогательного усилителя 5 постоянного тока и с другим сигнальным входом коммутатора 6, а также через третий ограничительный резистор 12 с одним из выводов нагревателя перного термопреобраэователя 2, который через первый ограничительныйрезистор 10 соединен с разделительнымконденсатором 14 и со входом усилигеля-ограничителя 8.Другой вывод нагревателя, отрица-тельный термоэлектрод первого термопреобразователя 2, один из выводовнагревателя второго термопреобразователя 3 соединены с шиной "Земля".Положительные термоэлектроды первого и второго термопреобразователей 2 и 3 соединены между собой ис инвертирующим входом вспомогательного усилителя 5 постоянного тока,инвертирующий вход которого соединен с выходом источника 7 постоянно го опорного напряжения. Отрицательный термоэлектрод второго термопреобразователя 3 через основной усилитель 4 постоянного тока соединенс выходом 15 устройства, которыйчерез второй ограничительный резистор 11 соединен с другим выводом нагревателя второго термопреобраэователя 3, который через четвертый ограничительный резистор 13 соединенс выходом коммутатора б.Преобразователь работает следую-.щим образом.При отсутствии на входе устройства измеряемого сигнала напряжениеот источника 7 опорного напряженияпоступает на неинвертирующий входвспомогательного усилителя 5 пост-., -янного тока, а с его выхода черезтретий ограничительный резистор 12 -на нагреватель первого термопреобраэователя 2, Нагреватель второготермопреобраэователя 3 через четвертыйограничительный резистор 13 присоединен к выходу управляемого коммутатора б, вход которого соединен у с выходом вспомогательного усилителя 5 постоянного тока, что обеспечи вает исходный температурный режим термопреобразователей 2 и 3 с выбором рабочей точки на участке ихвольт-амперных характеристик при помощи напряжения источника 7 постоянного опорного напряжения.При поступлении на вход устройства измеряемого переменного сигнала через нагреватель первого термопреобраэователя 2 протекает ток, повышающий его выходную термо-ЭДС, чтоприводит к появлению на входе основного усилителя 4 постоянного токаразностного сигнала, равного разницетермо-ЭДС термопреобразователей 2 и 3, и вызывает появление на выходе усилителя 4 напряжения постоянного тока, пропорционального входному сигналу, Часть выходного напряжения усилителя 4 ответвляется в цепь обратной связи, состоящей из второгоограничительного резистора 11 и нагревателя второго термопреобраэователя 3, что вызывает увеличение еготермо-ЭДС до значения термо-ЭДС первого термопреобраэователя 2.Одновременно входной сигнал поступает на вход усилителя-ограничителя 8, формирующего. прямоугольные импульсы с частотой входного сигнала, поступающие на управляемый входкоммутатора 6 (при этом через коммутатор 6 ограничительный резистор13подключается к выходу вспомогательного усилителя 5 постоянного тока или к выходу инвертора 9),Увеличение термо-ЭДС на инвертирующем входе вспомогательного усилителя 5 приводит к уменьшению еговыходного напряжения, в связи с чем,уменьшается постоянный ток, протекающий через ограничительный резистор 12 и нагреватель первого термопреобразователя 2, а также амплитуда переменного напряжения на выходе управляемого коммутатора 6 и ток,протекающий через нагреватель второго термопреобразователя 3,Таким образом, температурный режим обоих термопреобразователей остается неизменным, так как при увеличении частоты измеряемого напряжения увеличивается частота выходного напряжения коммутатора 6, что приводит к одинаковым потерям части переменного тока, протекающего через нагреватели обоих термопреобразователей за счет паразитных емкостей обоих подогревателей,к значительному снижению частотной погрешности преобразования и к расширению частотного диапазона преобразуемых сигналов. Формула изобретения Преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, сожержащий дватермопреобраэователя, источник постоянного опорного напряжения, основной и вспомогательный усилители постоянного тока, коммутатор, четыреограничительных резистора, в которомвыходы термопар термопреобоазователей соединены между собой положительными термоэлектродами, которыесоединены с инвертирующим входомвспомогательного усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход ко 5 торого соединен с выходом источникапостоянного опорного напряжения, авыход вспомогательного усилителя постоянного тока через коммутатор и четвертый ограничительный резистор соеди 20 нен с одним из выводов нагревателявторого термопреобразователя, который через второй ограничительныйрезистор соединен с выходной клеммойпреобразователя и с выходом основ ного усилителя, вход которого соединен с отрицательным термоэлектродомвторого термопреобраэователя, другойвывод нагревателя которого, отрицательный термоэлектрод и один из выводов нагревателя первого термопреобразователя соединены с шиной "Земля", а другой вывод нагревателя первого термопреобразователя соединенс одним из выводов первого ограничительного резистора, через третийограничительный резистор - с выходомвспомогательного усилителя постоянного тока, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностипреобразования в широком диапазоне40 частот, в него введены усилитель-ограничитель, инвертор, разделительныйконденсатор, а коммутатор выполненс управляемым входом и дополнительнымсигнальным входом, который черезинвертор соединен с выходом вспомогательного усилителя постоянного тока, а управляемый вход через усилитель-ограничитель соединен с другимвыводом первого ограничительного резистора и одним из выводов разделительного конденсатора, другой выводкоторого соединен со входной клеммойпреобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе55 1. Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряженияв постоянное. М., "Советское радио",1977, с. 163.2. Патент Великобритании 91138932,щ кл. 6 1 Ч, 1966 (прототип).а одписно лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 5480/71,ВНИИПЙ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж, раж 732 ного комитета СССР ний и открытий аушская наб., д. 4