SU1631453A1

SU1631453A1 - Среднеквадратический преобразователь

Info

Publication number: SU1631453A1
Application number: SU894675730A
Authority: SU
Inventors: Адильжан Джакипбекович Джангозин; Сабиржан Джакипбекович Джангозин
Original assignee: Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1991-02-28

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано в аналоговых и цифровых вольтметрах переменного напр жени , а также инфор4 мационно-измерительных системах различного назначени . Цель изобретени - повышение точности измерени сигналов малого уровн . Устройство, основанное на методе не вного вычислени среднеквадратиче- ского значени напр жени , содержит элементы 1,2 с управл емой проводимостью, усилитель 3 разбаланса, резисторы 4 и 7, инвертирующий усилитель 6 и фильтр 8 нижних частот. Введение усилител 13 разбаланса , источника 16 опорного напр жени , резистора 17, элементов 14, 15 с управл емой проводимостью и неинвертирующего усилител 18 обеспечивает указанное повышение точности, а следовательно, и расширение динамического диапазона за счет стабилизации петлевого усилени в цепи отрицательной обратной св зи в контуре, образованном усилителем 3 разбаланса, неинвертирующим усилителем 18 и элементом 1 с управл емой проводимостью 1 ил. со с

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в аналоговых и цифровых вольтметрах переменного напряжения, а также информационно-измерительных системах различного назначения.

Цель изобретения - повышение точности-измерения сигналов малого уровня.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Среднеквадратический преобразователь содержит первый и второй элементы 1 и 2 с управляемой проводимостью, первый усилитель 3 разбаланса, вход которого соединен с выходом элемента 1 и через первый резистор 4 с входной клеммой 5 устройства и информационным входам элемента 2, выход которого через последовательно соеди.ненные инвертирующий усилитель 6 с вторым резистором 7 в цепи обратной связи и фильтр 8 низких частот соединен с выходной клеммой 9 устройства и информационным входом элемента 1. Элементы 1 и 2 с управляемой проводимостью содержат соответственно инвертирующие усилители

10.1 и 10.2, полевые транзисторы 11.1 и 11.2 и резисторы 12.1 и 12.2. Информационным входом элемента 1 (2) является объединенные между собой вход инвертирующего усилителя 10.1 (10.2) и первый вывод резистора

12.1 (12.2), выходом - объединенные между собой второй вывод резистора 12.1 (12.2) и исток транзистора 11.1 (11.2), а входом управления - затвор транзистора 11.1 (11.2). Устройство содержит также второй усилитель 13 разбаланса, третий и четвертый элементы 14 и 15 с управляемой проводимостью, источник 16 опорного напряжения, третий резистор 17 и неинвертирующий усилитель 18, выход которого подключен к управляющим входам элементов 1 и 2, а вход - к объединенным выходам усилителя 3 элемента 14, информационный вход которого соединен с входом усилителя

3. Входы управления элементов 14 и 15 объединены и подключены через усилитель к первому выводу резистора 17 и выходу элемента 15, информационный вход которого подключен к источнику 16. Второй вывод резистора 17 соединен с выходом фильтра 8.

В связи с тем, что с выходов источника 16 опорного напряжения и фильтра 8 низких частот на вход элемента 15 с управляемой проводимостью и на второй вывод третьего резистора 17 соответственно поступают постоянные напряжения, отпадает необходимость в компенсации постоянной составляющей проводимости элементов 15 и с управляемой проводимостью. Поэтому в качестве этих элементов можно использовать полевые транзисторы. В этом случае информационными входами, выходами и входами управления являются стоки, истоки и затворы полевых транзисторов соответственно.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает входное напряжение U_x, которое через резистор 4 подается на вход усилителя 3 разбаланса. На этот же вход усилителя 3 через элемент с управляемой проводимостью поступает постоянное напряжение U_B с выхода фильтра 8 низких частот. Разность токов, протекающих через резистр 4 и элемент 1, усиливается усилителем 3 разбаланеа и неинвертирующим усилителем 18 и далее поступает на входы управления элементов 1 и с управляемой проводимостью. Напряжение Uy управления с выхода неинвертирующего усилителя 18 вызывает модуляцию проводимости элемента 1. Одновременно при этом изменяется проводимость элемента 2. Связь величины модуляции проводимости канала элемента 1 с величинами поступающих входного напряжения U_x и выходного напряжения U_B можно определить из следующего уравнения:

(U<-A)G4 = (Аз~ U_B)gi + + (Аз - Διβ) gi4.

где G4 - проводимость резистора 4;

gi,gi4 - проводимости элементов 1. 14: л - Διβ

Аз =--7=- - напряжение недокомпенсации на входе усилителя 3 разбаланса:

a U_y

Δΐθ = - напряжение недокомпенсаKl8 ции на входе усилителя 18:

Кз, К.18 - коэффициенты усиления усилителей 3 и усилителя 18 в разомкнутом состоянии;

Uy - напряжение управления.

Проводимость элемента 14 можно определить, исходя из того, что связь между проводимостью gis элемёнта 15. опорным напряжением U_o и выходным напряжением U_B определяется из уравнения:

U_B „ gi5 = -TT- · Gi7 . Uo где G17 - проводимость резистора 17.

Так как проводимости элементов 14, 15 равны между собой, т.е. выполняется условие gis = gi4, то, подставляя значения g 14, а также значения напряжений недокомпенсации Аз и Δΐ8 в уравнение (1), можно определить проводимость элемента 1 · ____U_x + (Uy/Кз · К₁₈) _г ⁹ U_B + (Uy/Кз · Kis) ^G1<1

Uy [(1/Кз · U18) + 1/К18] U_B „ U_B + (Uy/Кз · Kis) Uo

Выходное напряжение инвертирующего усилителя 75

U7 = -Ux где дг и G7 - проводимости элемента 1 и резистора 7.10

Проводимости gi и дг элементов 1, 2 равны между собой, так полевые транзисторы 11,2 и 11,2 размещены на одном кристалле,.коэффициенты передачи инвертирующих усилителей 10.1 и 10.2 равны и равны проводимости резисторов 12.1 и 12.2. Тогда, подставив значение проводимости дг из формулы (2) в формулу (3), получим

Ux + (Uy/Кз · Kis) G4 20

U_B + (Uy/Кз · Kis) G?

, U< Uy[(1/K₃ · Kis) + (1/Kis)] ·. Ub . G17

U_B + (Uy/Кз - Kis) Uo G₇

После усреднения фильтром 8 низких частот, пренебрегая величинами второго порядка малости (имеющих в своем составе произведение Кз · Κιβ), получим

U_B = = 1} θΐ ή +. ^Ub . . θιζ \ _dt

Τ 0 Ub G₇ \ Uo Κ18 Ux G₄ /

Учитывая, что Ux = CU_B, где С - коэффициент передачи, и приняв К_о = 4m/G7 ,

V 4 т ~

Ki = G17/G4 и Uxcx =? 4/Ux²dt , 40 ¹ о получим

U_B = KoUxcx Л+Л cUo Kis

Разлагая подкоренное выражение в ряд и ограничиваясь величинами первого порядка малости, получим

Ua = Ко Uxck

Таким образом, выходное напряжение преобразователя пропорционально среднеквадратическому значению входного напряжения. При этом ошибка статизма не зависит от уровня входного сигнала и значительно уменьшается.

Claims

Формула изобретения

Среднеквадратический преобразователь, содержащий первый и второй элементы с управляемой проводимостью, входы управления которых объединены, первый усилитель разбаланса, вход которого соединен с выходом первого элемента с управляемой проводимостью и через первый резистор - с входной клеммой устройства и информационным входом второго элемента с управляемой проводимостью, выход которого через инвертирующий усилитель с вторым резистором в цепи обратной связи и фильтр низких частот соединен с выходной клеммой устройства и информационным входом первого элемента с управляемой проводимостью, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сигналов малого уровня, в него введены второй усилитель разбаланса, третий и четвертый элементы с управляемой проводимостью, третий резистор, источник опорного напряжения и неинвертирующий усилитель, выход которого подключен к объединенным входам управления первого и второго элементов с управляемой проводимостью, а вход - к выходу первого усилителя разбаланса и к выходу третьего элемента с управляемой проводимостью, информационный вход которого соединен с входом первого усилителя разбаланса, входы управления третьего и четвертого элементов с управляемой проводимостью объединены и подключены через второй усилитель разбаланса к первому выводу третьего резистора и выходу четвертого элемента с управляемой проводимостью, информационный вход которого подключен к источнику опорного напряжения, второй вывод третьего резистора соединен с выходом фильтра низких частот.