CS230537B1 - Zapojení pro měření logaritmu efektivní hodnoty střídavého napětí - Google Patents

Description

Vynález řeší zapojení pro.měření logaritmu efektivní hodnoty střídavého napětí se stejnosměrným magnetoelektrickým měřicím přístrojem.

V elektroakustických zařízeních, kde se vyskytuje potřeba měřit efektivní hodnotu střídavého napětí přístrojem s logaritmickou stupnicí se dosud užívá zapojení s operačním zesilovačem, v jehož zpětné vazbě je zařazena jedna nebo několik diod s různými sériovými odpory. Výhodou zapojení s operačním zesilovačem je linearita převodu logaritmu efektivního vstupního napětí na stejnosměrné napětí výstupní ve velkém intervalu ystupních hodnot napětí. Nevýhodou je poměrně velké množství použitých součástí a potřebá symetrického zdroje.

Úkolem vynálezu je vyřešení převodu logaritmu efektivní hodnoty střídavého napětí na stejnosměrný proud zapojením obsahujícím jediný tranzistor.

Vytýčený úkol splňuje zapojení pro měření logaritmu efektivní hodnoty střídavého napětí se stejnosměrným magnetoelektrickým měřicím přístrojem podle vynáleíu. Jeho podstata spočívá v tom, že jedna svorka magnetoelektrického měřicího přístroje j|e přes regulovatelný odpor připojena na výstup napěťového zesilovače. K tomuto výstupu námětového zesilovače je dále připojena katoda germániové diody a přes předřazený odpor anoda křemíkové diody, jejichž druhé elektrody, jakožto i druhá svorka magnetoelektrického měřicího přístroje jsou uzemněny.

Vynález je blíže objasněn na příkladu provedení pomocí přiložených výkresů, na nichž obr 1 znázorňuje konkrétní zapojení, obr. 2 časový průběh signálu přiváděného na magnetoelektrický měřicí přístroj a obr. 3 závislost proudu, na efektivní hodnotě napětí.

V zapojení pro měření logaritmu efektivní hodnoty střídavého MJfttí podle obr. 1 je napěťový zesilovač s velkým ziskem tvořen tranzistorem JT s emitorpvým a kolektorovým odporem a £g. Mezi bázi a kolektor tranzistoru T, jsou zapojeny sěřiově spojené zpětnovazební odpory R^ a R^, do jejichž uzlu je připojen kondenzátor Cg. Vsltup a výstup napěťového zesilovače J. je opatřen vazebními kondenzátory C., a Cy K výstupní svorce A napěťového zesilovače'J. je připojena katoda germéniové diody D₁1a přes přejdřazený odpor R^ anoda křemíkové diody Dg a déle je na tuto výstupní svorku £ přes regulovatelný odpor Rg připojena jedna svorka magnetoelektrického měřicího přístroje M. Jeho druhá svorka, stejně jako druhé elektrody obou diod D, a Dg jsou uzemněny.'

Při dostatečně velkých amplitudách vstupního napětí - nad 1,5 mV - dochází k oboustranné limitaci střídavého napětí na kolektoru tranzistoru JT. Kladná půlvlna je omezena odporovým napěťovým děličem, jehož jednu větev tvoří kolektorový odpor R,, druhou sériová zapojený předřazený odpor Rg se stejnosměrným odporem křemíkové diody Dg. Vzhledem k nelinearitě voltampérové charakteristiky křemíkové diody Dg se dělicí poměr popsaného děliče dynamicky mění s velikostí amplitudy vstupního signálu. Záporné půlvlna je omezena germániovou diodou D, s malým difúzním napětím.^

Vzhledem k předřazenému odporu Rg a k vyěšímu difůznímu napětí křemíkové diody Dg, oproti germéniové diodě D,, je na výstupní svorce A napěťového zesilovače 2 kledná střední hodnota napětí, která vyvolá proud protékající magnetoelektrickým měřicím přístrojem M a regulovatelným odporem .Rg, jehož velikosti lze přizpůsobit použitý magnetoelektrický měřicí přístroj M velikosti středního napětí na výstupní svorce A napěťového zesilovače J_.

Jestliže zesílené střídavé napětí na kolektoru tranzistoru 2 má nižěí amplitudu než je difúzní napětí křemíkové diody Dg, bude omezena jen záporná půlvlna, a zapojení pracuje jako jednoeestný usměrňovač.

I

Vysoké napěťové zesílení, nelineárnost odporu obou diod a Dg a rozdíl jejich di — fúzních napětí způsobují přeměnu původně harmonického střídavého napětí na vstupu na střídavý' signál podle obr. 2 na výstupní svorce A. S rostoucím vstupním signálem se zvětšuje čas jLj limitace kladné půlvlny a amplituda _hj kladné části signálu. Snižuje se čas lg limitace záporné půlvlny a nepatrně se zvětšuje amplituda h^, záporné části signálu. Stejnosměrný proud, který proteče magnetoelektrickým měřicím přístrojem M je úměrný rozdílu ploch kladné a záporné části signálu podle obr. 2. Uvedené nelinearity způsobují, že stejnosměrný proud je přibližně úměrný logaritmu efektivní hodnoty vstupního harmonického napětí.

Konkrétní zapojení podle vynálezu na obr. 1 je osazeno součástmi podle následujícího přehledu:

H1

=

15

k Ω

TR

112

a

C1

= 1 μ

F/70

V TE

988

Rg

=

33 Ω

' TR

112

a

C2

3

24

F/35

V TE

986

«3

=

330

k Ω

TR

112

a

C3

=

54

F/35

V . TE

986

«4

=

330

k Ω

TR

112

a

D,

=

GA

204

S6

820

Ω

TR

112

a

»2

=

KA

501

10

k Ω

TP

041

T

=

KC

509

M

3

MP

120,

100 μ A.

K napájecí svorce je připojeno kladné napětí 24 V.

S uvedenými součástmi jsou odchylky od převodního vztahu I = C.log U, kde I je stejnosměrný proud protékající magnetoelektrickým měřicím přístrojem M, C je konstanta a U efektivní hodnota vstupního harmonického napětí, v rozmezí U = 0,15 V až U = 1,5.V menši než 5 %, v rozmezí U = 0,015 V až U = 0,15 V jsou menší než 15 %· Naměřená závislost proudu I na efektivní hodnotě napětí U je na obr. 3· Závislost, byla měřena pro kmitočet 1 kHz, v pásmu 30 Hz až 20 kHz jsou odchylky od změřené závislosti pro 1 kHz menší než 5 % maximální hodnoty.

Vzhledem k jednoduchosti je výhodné použít zapojení k měření napětí v elektroakustice. Vynález lze nejvýhodněji užít k indikaci okamžitého výkonu nízkofrekvenčních zesilovačů, jestliže lze připojenou impedanci považovat za kmitočtově nezávislou. Popisované zapojení se pak připojí přes odporový dělič k výstupu zesilovače tak, aby efektivní hodnota napětí odpovídající maximálnímu výkonu klesla na vstupu zapojení na 1,5 V. Na ocejchované stupnici mikroampérmetru pak lze odečítat výkony například od 100 μ W - asi v jedné dvacetině stupni ce - do 100 W - konec stupnice.

Claims (1)

1. Zapojení pro měření logaritmu efektivní hodnoty střídavého napětí se stejnosměrným magnetoelektrickým měřicím přístrojem, vyznačené tím, že jedna svorka magnetoelektrického měřicího přístroje (M) je přes regulovatelný odpor (Rg) připojena na výstup napěťového zesi lovače (1) a k tomuto výstupu napěťového zesilovače (1) je dále připojena katoda germániové diody (Dj> a přes předřazený odpor (R^) anoda křemíkové diody (Dg), jejichž druhé elektrody jakožto i druhá svorka magnetoelektrického měřicího přístroje (M) jsou uzemněny.