SU836597A1 - Устройство дл измерени переменногоНАпР жЕНи - Google Patents

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и измерительной технике и может быть использоЬано, например, в переносных приборах высокого клас- _ са точности для измерения переменных ⁵ напряжений.

Известны измерительные устройства, содержащие усилитель, диодный выпрямитель и выходную нагрузку (индикаторный прибор), у которых диодный '^и выпрямитель и нагрузка включены в цепь параллельной или последовательной отрицательной обратной связи (ООС) [11 и [2]. При этом увеличивается линейность измерительной ха- 15 рактеристики и повышается ее стабильность при увеличении усиления усилителя и глубины обратной связи. Однако в известных устройствах увеличение коэффициента усиления и глуби- 20 ны обратной связи ограничены неустойчивостью усилителей. Применение для этих целей операционных усилителей с большим коэффициентом усиления затруднено в переносных измерительных приборах из-за неэкономичности их питания и из-за малого входного сопротивления при глубокой параллельной отрицательной обратной * связи (ООС). В связи с изложенным в 30 известных устройствах не удается обеспечить достаточную линейность и , стабильность измерительной характеристики .

Из известных измерительных устройств наиболее близким по техни- : ческой сущности к изобретению является устройство, содержащее входной транзистор с динамической нагрузкой в коллекторе, выполненной на транзисторе, инвертирующий усилитель, диодный выпрямитель и индикаторный прибор. Коллектор транзистора - динамической нагрузки подключен к коллектору входного транзистора и к входу усилителя [2]. База транзистора - динамической нагрузки соединена с цепями смещения и одним из концов конденсатора, другой конец которого подключен к общей шине. Диодный выпрямитель вместе с индикаторным прибором включен между выходом усилителя и эмиттером входного транзистора. Однако в известном устройстве не удается обеспечить глубину ООС более 200, что обычно недостаточно для обеспечения достаточной линейности и стабильности в приборах высокого класса точности.

Целью изобретения является уменьшение нелинейности и снижение погрешности при изменении напряжения питания и температуры.

Достигается это тем, что в устройство между выходом усилителя и с общей шиной включен делитель напряжения, средняя точка которого соединена с другим выводом конденсатора.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройст- , ва для измерения переменного напряжения.

Предлагаемое устройство для измерения содержит входной транзистор 1, динамическую нагрузку в его коллекторе , выполненную на транзисторе 2 с цепями смещения на резисторах 3, 4 в его базе, конденсатор 5, подключенный однйм концом к базе транзистора 2, инвертирующий усилитель 6, диодный выпрямитель, состоящий из диодов 7, 8 и резисторов 9, 10, выполненный по мостовой схеме и подключенный между выходом усилителя 6 и эмиттером транзистора 1, индикаторный прибор 11, включенный в диагональ выпрямительного моста, резистор 12, включенный в эмиттер транзистора 1. Между выходом усилителя 6 и общей шиной включен делитель напряжения на резисторах 13, 14, средняя точка которого соединена с другим выводом конденсатора 5.

Устройство работает следующим образом.

Входное переменное напряжение поступает на базу транзистора 1, выделяется после усиления на динамической нагрузке, выполненной в виде транзистора 2 в его коллекторе, и через инвертирующий усилитель 6 подается на диоды 7 и 8 мостового_ выпрямителя. Выпрямленный ток поступает через индикаторный прибор 11 и резисторы 9, 10 в эмиттер транзистора 1. На резисторе 12 формируется напряжение отрицательной обратной связи путем противофазного суммирования выпрямленного тока в отдельные полупериоды. Переменное напряжение со средней точки делителя на резисторах 13, 14 подается.через конденсатор 5 на базу транзистора 2 и увеличивает величину динамического сопротивления. При этом происходит нейтрализация нелинейности и нестабильности выпрямительной характеристики .

Нетрудно показать, что выпрямленный ток, протекающий через индикаторный прибор 11, равен * (1) где k - ---5/2---, ^44

Ч D- ,_)Λ'

K₄, K₂ и к₆. - коэффициенты усиления транзисторов 1, 2 и усилителя 6 соответственно; сопротивления ре9 ° 43 ⁴⁴ _{зисторов 9/ 10 и} плеч делителя на резисторах 13, 14 соответственно;

R_flp- внутреннее сопротивление индикаторного прибора 11,‘

Rg - прямое (нелинейное) сопротивление диода 7 (8).

общем случае зависимость З_прот

В общем случае зависимость З_прот U_8Х нелинейна и нестабильна из-за нелинейности и нестабильности Rg. Если выбрать сопротивление плеч делителя на резисторах 13, 14 так, чтобы 1-К^К₆ Д = 0, то выражение (1) переходит в следующее:

Νβχ/Κπρ ^Пр” *40 В этом выражении 3_Пр не Rg и линейно зависит от

Таким образом, изобретение при использовании его для измерения пере- , менного напряжения позволяет существенно уменьшить нелинейность и снизить погрешность при изменении напряжения питания и температуры.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к радиоэлектронике и измерительной технике и может быть использойано, например в переносных приборах высокого класса точности дл  измерени  переменных напр жений. Известны измерительные устройства содержащие усилитель, диодный выпр митель и выходную нагрузку (индикаторный прибор), у которых диодный выпр митель и нагрузка включены в цепь параллельной или последователь ной отрицательной обратной св зи (ООС) i и 2. При этом увеличиваетс  линейность измерительной характеристики и повышаетс  ее стабил ность при увеличении усилени  усилител  и глубины обратной св зи. Однако в известных устройствах увеличение коэффициента усилени  и глуби ны обратной св зи ограничены неустойчивостью усилителей. Применение дл  этих целей операционных усилите лей с большим коэффициентом, усилени  затруднено в переносных измери тельных приборах из-за неэкономичности их питани  и из-за малого вх ного сопротивлени  при глубокой параллельной отрицательной обратной св зи (ООС). В св зи с изложенным известных устройствах не удаетс  обеспечить достаточную линейность и стабильность измерительной характеристики . Из известных измерительных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство, содержащее входной транзистор с динамической нагрузкой в коллекторе, выполненной на транзисторе , инвертирующий усилитель, диодный выпр митель и индикаторный прибор . Коллектор транзистора - динамической нагрузки подключен к коллектору входного транзистора и к входу усилител  f2. База транзистора - динамической нагрузки соединена с цеп ми смещени  и одним из концов конденсатора, другой конец которого подключен к общей шине. Диодный выпр митель вместе с индикаторным прибором включен между выходом усилител  и эмиттером входного транзистора . Однако в известном устройстве не удаетс  обеспечить глубину ООС более 200, что обычно недостаточно дл  обеспечени  достаточной линейности и стабильности в приборах вы-сокого класса точности. Целью изобретени   вл етс  умень шение нелинейности и снижение погрешности при изменении напр жени  питани  и температуры. Достигаетс  это тем, что в устройство между выходом усилител  и общей шиной включен делитель напр жени , средн   точка которого соединена с другим выводом конденсатор На чертеже изображена принципиальна  электрическа  схема устройст ва дл  измерени  переменного напр жени . Предлагаемое устройство дл  измерени  содержит входной транзистор 1, динамическую нагрузку в его коллекторе , выполненную на транзисторе 2 с цеп ми смещени  на резисторах 3, 4 в его базе, конденсатор 5, под ключенный одним концом к базе транзистора 2, инвертирующий усилитель б, диодный выпр митель, состо щий из диодов 7, 8 и резисторов 9, 10, выполненный по мостовой схеме и подключенный между выходом .усилител  6 и эмиттером транзистора 1, индикаторный прибор 11, включенный в диапэналь выпр мительного моста, резистор 12, включенный в эмиттер транзистора 1. Между выходом усили тел  б и общей шиной включен делитель напр жени  на резисторах 13, 14, средн   точка которого соедине с другим выводом конденсатора 5. Устройство работает следующим образом. Входное переменное напр жение п тупает на базу транзистора 1, выде -л етс  после усилени  на динамичес кой нагрузке, выполненной в виде транзистора 2 в его коллекторе, и через инвертирующий усилитель б по даетс  на диоды 7 и 8 мостового выпр мител . Выпр мленный ток пост пает через индикаторный прибор 11 и резисторы 9, 10 в эмиттер транзистора 1. На резисторе 12 формируетс напр жение отрицательной обратной св зи путем противофазного суммиро вани  выпр мленного тока в отдельные полупериоды. Переменное напр жение со средней точки делител  на резисторах 13, 14 подаетс .чере конденсатор 5 на базу транзистора 2 и увеличивает величину динамичес кого сопротивлени . При этом проис ходит нейтрализаци  нелинейности и нестабильности выпр мительной ха рактеристики . Нетрудно показать, что выпр мленный ток, протекающий через инди торный прибор 11, равен ., ( Р .оЧ«пр МЧГ vi 35 R.-vH К, Кд И Kg.- коэффициенты усилени  транзисторов 1, 2 и усилител  .. 6 соответственно/ R м RQ,R и R - сопротивлени  ре зисторов 9, 10 и плеч делител  на резисторах 13, 14 соответственно; Rjip- внутреннее сопротивление индикаторного прибора 11; Rg пр мое (нелинейное) сопротивление диода 7 (8). В общем случае зависимость Эпрот Ugx нелинейна и нестабильна из-за нелинейности и нестабильности Rg. Если выбрать сопротивление плеч делител  на резисторах 13, 14 так, чтобы Д О, то выражение (1) переходит в следующее: В этом выражении Зф не зависит от R и линейно зависит от Ugx Таким образом, изобретение при использовании его дл  измерени  пере- , менного напр жени  позвол ет существенно уменьшить нелинейность и снизить погрешность при изменении напр жени  питани  и температуры. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  переменного напр жени , содержащее входной транзистор с динамической нагрузкой, выполненной на транзисторе, коллектор которого подключен к коллектору входного транзистора, база подключена к цеп м смещени  и к одному из выводов конденсатора, инвертирующий усилитель, вход которого подключен к коллектору входного транзистора, а выход - к одному из входов диодного выпр мител , другой вход которого соединен с эмиттером входного транзистора, на выходе -выпр мител  включен индикаторный прибор, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  нелинейности и снижени  погрешности при изменении напр жени  питани  и температуры, между выходом усилител  и общей шиной включён делатель напр жени , средн   точка которого соединена с Другим выводом конденсатора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Волгин Л.И. Линейные электрические преобразователи дл  измерительных приборов и систем, -м.: Советское радио, 1971, с. 150.
2. 2.Вопросы улучшени  технических параметров выпр мительных и транзисторных приборов.-Сб. материалов II Всесоюзной НТК по измерительным приборам ВНИИЭП. - л.: 1970, с. 121 (прототип).