Ваттметр

(19) ( 626172 51), 0 0 21/4, 21/О( ИТЕТРЫТИЯМ 0 НИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕТЕПЬСТВ ВТОРСК л. технически 11 р 51 ни 331 кон тельство 1( 2/00,ельство О( К 21/И)(54) ВАТТМЕТР (57) Изобрете рительной тех пользовано в приборах с ав пределов изме итси к цзмеж 1 дт бТь и анадого 33 х ие отнике и дфровых оматиче ения мо СКИМ ВЫООРОМ 3(ности1 ль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГННТ СССР(56) Авторское свид1 1559300, кл. 0 ОАвторское свидетч 1287026, кл. Ь О изобретеня - пов,пепе топости измереин 33; гтмтра - дос 3 гетсн путем ввдепн второго бдОкп 11 опорного н;прнжнин, 31 ход 31 е напрнжене которого 31 ормрутс таким об разом, ч гоби скомепсро 35 ть темпе аТУРПУГ .а 33 СМОСТд 1 НХО 11 ГГО 3111 ГРН ,+,нп 1 блока 3 пстеИ 1 ир 013;виндл дост 3 жеп 1 н пдп нобходимо чтОбы гра ис торы 1 3, 20, 21, 44, 41 7 имели один;коыпараметры и чтобы между ими бьо 1 ипимальпое теновое сопрот 11 депе. В,ттметр такжсодержит дог;рФмпеск 3 усилителии 2 тока 33 напри ч, 33 л сумматор 3, вольтметр 5входные клемщ 6, 7, блок 8 прынч 11313 прделов измерен 51б ок 9 выбора прделов измерешя1:3 и 13 Гы 1 илИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых и аналоговых приборах с автоматическим выбором пределов измерения мощности,Цель изобретения повышение точчости эа счет компенсации влиянияизменения температуры окружающейсреды на результат измеренияОНа чертеже приведена функциональная схема предлагаемого ваттметра.Ваттметр, содержащий логарифиические усилители тока 1 и напряжения 2, блок 3 суммирования блок 4 5потенцирования, вольтметр 5, первую6 и вторую 7 входные клеммы, блок 8переключения пределов измерения,блок 9 выбора пределов измерения,первый 10 и второй 11 блоки опорного 20напряжения, причем измеряемое напряжение и ток первой 6 и второй 7входных клемм поступает на входы логарифмических усилителей тока 1 инапряжения 2, при этом логарифмический усилитель 2 напряжения выполненна операционном усилителе 12, прямойвход которого соединен с общей шиной,а инвертирующий - с базой и коллектоЗОром транзистора 3 и через резистор14 с входной клеммой 7, эмиттертранзистора 13 соединен с выводомоперационного усилителя 12 и черезрезистор 15 с инвертирующим входомоперационного усилителя 16, блока 335суммирования, первым выводом резистора 17, а также через резистор 18 свыходом операционного усилителя 19 иэмиттером транзистора 20, являющимся40выходом логарифмического усилителя1 тока, причем коллектор и база транзистора 20 соединены с входной клеммой Ь, иквертирующим входом операционного усилителя 19, прямой вход45которого соединен с общей шиной, приэтом выход опеоационного усилителя16 соединен с вторым выводом резисто ра 17, входом блока 4 потенцирования,который выполнен на транзисторе 21,50коллектор которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 22 и через резистор 23 с выходомоперационного усилителя 22, являкг.щимся выходом блока 4 потенцчрования,который соединен с первым выводом55вольтметра 5, второй вывод которогосоединен с общей шиной и прямым входом операционного усилителя 22, при этом блок 8 переключения пределов измерения выполнен на четырех транзисторных ключах 24-27 входы которыхподключены к резисторному делителюопорного напряжения, которьп выполнен на резисторах 28-30, причем первый вывод резистора 28 соединен собщей шиной, а выходы транзисторныхключей 24 27 объединены, а управляющие входы ключей соединены с выходми блока 9 выбора пределовэие,"еия,выполненного на компараторах 31-33напряжения, инвертруощие входы которых объелнень иэдключены к ходублока 4 потенцирования, а ньходь соединены с входам логических элементов ТОЖДЕСТВЕНОЕ 1"И 34-37, причемвыход компамтора 3 соединен с вторыи входом логического элемента 34 ипервым входом элемента 35, а выходкомпаратора 32 - с вторим входом элемента 35 и первым входом элемента 36а выход компаратора 33 - с вторьивходом элемента 36 и первым входомэлемента 37, второй вход которогосоедине с истоцком опорного напряжея, а гервый вход логического элемента 34 - с обшей шиной, при этомвыходы логических эленетоп ТОЖДЕСТВЕННОЕ ИЛИ являются выходами блока 9выбора и; следов змерения, причемпрямые входы компар торов напряжения соечинены с реэсторым делителем опорного напряжения, вьполненньмна резисторах 38-40, при этом первыйвывод резистора 38 соединен с общейшиной, а точки соединения резисторов38 и 39, 40 и 39 соединень с прямымивходами коипараторов 33 и 32 напряжения, а грямо вход коипаратора 31напряжения соединен через резистор40 с прмым входом компаратора 32напряжения, при этом блок О опорного напряжения выполнен на операционном усилителе 41, выход которого яв-ляется выходом блока 10 опорного напряжения, прямой вход операционногоусилителя 41 соединен с общей .шиной,первым выводом источника 42 опорногонапряжения, второй вывод которогочерез резистор 43 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 41, введенным во второй блок 11опорного напряжения, выполненный натранзисторе 44 и операционном усилителе 45, инвертирующий вход которогочерез резистор 46 .соединен с общейшиной и через резистор 17 с входом(2) ие 50 пряженияоперационного усилителя 6, которыичерез резистор 18 соепинец с выходомоперационного усилителя 41 ицн рти"рующим входом компардтора 31 цдпрл 5жения, эмиттердмз трацзсторон 47и 44, причем колпектор и блад трапзисторов 47 и 44 соединены соответственно с инвертирующим и прямым входа"ми операционных усилителей 4 и 45,причем прямой вход операционного усилителя 45 через резистор 48 соедицес вторым выводом источника.42 оцорцго напряжения, при этом иннертирующий вход операционного усилителя 45чепез резистор 49 соесес выходомоперационного усилителя 45, входомключа 27, блока 8 переключешя пределов измерения, при этом нход клю,)24 соединен с обцео, д объеднепные выходы всех ключей эдс;с)чепк базе транзистора 21, эмттер которого соединен с еррувходами компара.горон 31-33 цл:рнжешлВаттметр работает слез)у)обрдзом,Пусть требуется измерть мощностьИзмеряемый ток 1 посупает н, клемму 6 ваттметрд3 д;м этот гок ло,ри 1)мическим усилитл м 1 тока пр образуется н зпре)с)логчоизмеряемое напряжение 1 ,отулетна клемму 7 наттметрд3 дт.м здрлжение поступает н логлр;мическийусилитель 2 напряженияВыходные шпряжеция лог ариями че скх ус лтел с ии 2 тока и напрлжепя соотзетстзецгде Ц - темпердтурцый потешиал:ТЭсф1 ЭО 2 - обРдтньток эмиттеРа т рдффзисторон 20 и 13;К - сопротинлеше ре зс гора 14Для устранения ощибок и.-зд дреи"фа, возникающего вследстние перегрева, используетсн температурна стабилиэация, которая направлена накомпенсацию температурных коэффициентон логари)мических усилителей ипотенцирун)щего устройстваДля компенсации используются два температурно зависимых источника опорного на" 11 ерный источник оорог) ззэ)ж = ния (ИОН) предцлзц)цец длл )жецзл теерлтурой погрешности, зосмой лосри 1)мирук)мусзтезлмтока и напряженияВходное цлпряжецие ерного ИО 11 составляет где 1 - обрл гй ток эмиттс рд ндГрнжецл 47;1, д - опорцс)е илпрлжеци;К, - сопротилеце ре.зисторл 43;темердтурцый сод 11)зсезт,Для компенсдци обрд гцых токов 1 эои 1 эд 2 логлРп 1 Р) юппх тРдц зистоРо20 13 ыходцое ,ржее 1.) ерзо.го ИОИ поступдет цд ход сумматора,где склддывдетсн с ходцыми цдпряжециями зоглрфру)3 х усилителейГ Б . Вьходое дцрлжеие блока 3суммировд)ил рдво В результате цолуч;ц тел цд,яжеие, пропорпиоцдльцое логлриФму произведения цдпрлжл 1токас уч- том нэз)о)0 о лряж.и 1 п, Ото ,цряжее ост, идет д нер тру)й вход- го комп рдто ), где сргзетс)с лрлжешямГ,=К 13 э, Гоступ)з)ерс 3 делтс. с 1 пря жеши с ерного Исй, Тем сзмлкомпецсируетсн температурный од 1)р- ецт Ц и оредс пецо бол е точое знлчс циеыходоэ л)р)жс шзл суг мдторд 11Длн исключения т мп )зтуэозависимости дпрнжецця 1 - выходного7напряжения блокапотеццирондшн цд выходе блока 8 1 орм уетсн зпрние =р,ае (-, -1 эсэ(5)1 эоФК.где 9 = 1+ - коэ 1)1)з;ет усиленияКусилителя, выполненного и ОУ ц резистор,х 49 и 46;К, К - сопротивления резисторо 43 и 48;Эс ф 1 Эсц - с)бр з гш е гокэмиттеРо траззсторон 47и 44При срабатывании -го комздратора его выходное напряжение через логический элемент ТОЖДЕСТВЕ 1 ОЕ ИЛИ зд"мыкает 1-й ключ, На базу потенцирую щего транзистора через делитель напряжения поступает напряженое ц второго ИОН, кото ое с учетом коэф 5 фициента деления делителя равноб(6) Выражение для коллекторного тока по- . тенцирующего транзистора можно за- писать эо 5 ехр(" ) )Щ Чт(7) где 1- обратный ток эмиттера 15транзистора 21;Цз - напРЯжение база - эмиттеРтранзистора 21, равноеЦ 4 Цб Ц 4 1 Ц (8)Сделав подстановку (3) в выражение 20(10) 35 ЕопЦ -ЧтЬ --- - )2 эоз где Е- напряжение источника 42,Напряженые Ц зависит от темпера3туры аналогично напряжениям ц и ц 2,поэтому выбор пределов измерения оттемпературы не зависит, С компаратоПри выполнении равенства 1 =1 зо 2= 25зо 1 1 эоз = 1 эо+= 1 обеспечиваетсяЭонизкое значение погрешности измерения в широком диапазоне температур, а выражение (9) принимает видК 2 К Й 1- ( - )Изготовлечие транзисторов на одной подложке позволяет получать практически одинаковую их температуру и равенство их обратных токов в широком диапазоне температурИз выражения (10) следует, что для изменения предела измерений необходимо переключить коэффициент де ления делителя напряжения в блоке 8 Предел измерения выбирается блоком 9, который состоит иэ компараторов 31-33 напряжения, сравнивающих напряжение блока 3 суммирования с по ,роговыми напряжениями делителя напряжения, собранного на резисторах 38-40, который питается от первого источника опорного напряжения на ОУ 41 блока 10Выходное напряжение 50 ров напряжения выходные логические сигналы поступают на входы элементов 34-37, на выходе которых формируются сигналы, соответствующие измеряемому диапазону, Этн сигналы поступают в блок 8 переключения пределов измере ния, где замыкают один иэ ключей 24- 27, через который напряжение с делителя опорного напряжения, выполненно го на резисторах 28 30, поступает на вход блока 4 потенцирования, Делитель опорного напряжени . питается с входа блока 11, выходное напряжение которого зависит от температуры, Это позволяет исключить влияние температуры на погрешность измерения электронного ваттметраВаттметр может быть использованв цифровых и аналоговых приборах с автоматическим выбором пределов изме рения мощности,Формула изобретения1. Ваттметр, содержащий логарифм.мический усилитель тока и логарифмический усилитель напряжения, входыкоторых являются входами устройства,а выходы соединены с первым и вторымвходами сумматора, подключенного выходом к первому входу блока потенцирования и первому вхоцу блока выбора пределов измерения, второй входкоторого соединен с выходом первогоблока опорного напряжения, выходыблока выбора пределов измерения со единены с управляющими входами блока переключения пределов измерения,подключенного выходом к второму входу блока потенцнрования, выход которого соединен с входом вольтметра, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет кои. пенсации влияния изменения темпера туры окружающей среды, в него введен второй блок опорного напряжения, соединенный первым входом с выходом первого блока опорного напряжения, а вторым - с вторым выходом первого блока опорного напряжения, выход вто рого блока опорного напряжения соединен с входом блока переключения ппеделов измерения"Ваттметр по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что второй, блок опорного напряжения содержит операционный усилитель, неинверти" рующий вход которого соединен.с1 б 2 Ы 72 Составитель С,ХромовТехред И.Дидык Корректор НвРевская Редактор И,Горная Заказ 275 Тираж 407 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская еаб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул . Гагарина, 101 объедццсцными базой ц коллектором трацзцстора, эмиттер которого является первым входом второго блока оцорцого цацряжеция, ццвертирующцц вход операциоццого усилителя соедц" цец с объедццеццьми выводами первоговторого резисторов, второй вывод первого резистора соединен с общей шивой, цеццеертцрунщци вход опер,"ццоццого усилителя через третий резистор подключая к второму входувторого блока опорного еапряжеиия,выход которого является выходом операицоццого усилителя, объединенногос вторым выводом второго резистора