SU951158A1

SU951158A1 - Voltage effective value converter

Info

Publication number: SU951158A1
Application number: SU802955781A
Authority: SU
Inventors: Владимир Сергеевич Попов; Вячеслав Иванович Исаев
Original assignee: Московский Ордена Ленина Энергетический Институт
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1982-08-15

Description

1one

Изобретение предназначено дл использоваг ки в электроизмерительной технике, в частности дл построени аналоговых и цифровых вольтметров действующего значени переменного напр жени .The invention is intended for use in electrical measuring equipment, in particular, for the construction of analog and digital voltmeters of the effective value of alternating voltage.

Известен преобразователь действующего значени переменного напр жени , содержащий соединенные последовательно двухполупериодный вьшр митель, кусочно-линейный квадратический преобразователь и фильтр нижних частот 1.A known variable voltage transducer is known, comprising a full-wave full-height coupler connected in series, a piecewise linear quadratic converter and a low-pass filter 1.

Однако у известного устройства недостаточна точность преобразовани при сложном конструктивном вьшолнешга устройства.However, the known device lacks the accuracy of the conversion with a complex constructive execution of the device.

Из известных преобразователей действующего значени наиболее близким по техническ9р сущности вл етс преобразователь действующего значени напр жени , содержащий усилитель рассогласовани , инвертирующий вход которого соединен с первыми выводами первой управл емой проводимости, первого и второго резисторов, а выход - с управл ющими входами первой и второй управл емых проводимостей, инвертир тощийOf the known actual value converters, the closest in technical essence is an effective voltage value converter, containing a error amplifier, the inverting input of which is connected to the first terminals of the first controlled conductivity, the first and second resistors, and the output to the control inputs of the first and second control inverse conductance

усилитель, вход которого через вторую управл емую проводимость соединен с входной щиной устройства и вторым выводом первого резистора, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь и вычислительный блок - с выходной щиной устройства 2.the amplifier, whose input through the second controlled conductance is connected to the input width of the device and the second output of the first resistor, and the output through the series-connected low-pass filter, analog-to-digital converter and computing unit to the output thickness of the device 2.

Недостатком этого устройства вл етс по вление на входе фильтра нижних частот составл ющих , пропорциональных первой степени переменной и посто нной частей входного шпр жени , что в свою очередь, приводит к резкому уменьщению точнбсти преобразовани и снижению быстродействи при подавлении переменной составл ющей ttstпр жени увеличением посто нной времени фильтра нижних частот.A disadvantage of this device is the appearance of components at the input of the low-pass filter that are proportional to the first degree of the variable and constant parts of the input shredding, which in turn leads to a sharp decrease in the accuracy of conversion and a decrease in speed when suppressing the variable component of ttst-shaving by increasing This time low pass filter.

Цел изобретени - повьпиение быстродей2 (j стви преобразовател при сохранении точности преобразовани .The purpose of the invention is to build a fast 2 (j transducer while maintaining the accuracy of the conversion.

Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь действующего значени напр жени , содержащий усилитель рассогласовани .The goal is achieved by the fact that the actual voltage value of the transducer contains an error amplifier.

инвертирующий вход которого соединен с певыми вьтодами первой управл емой проводимости , первого и второго резисторов, а выход - с управл ющими входами первой и второй управл емых проводимостей, инвертирующий усилитель, вход которого через вторую управл емую проводимость соединен с входной шиной устройства и вторым выводом первого резистора, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних часто аналого-цифровой преобразователь и вычислительный блок - с выходной шиной устроства , дополнительно введены инвертирующий преобразователь напр жени в тЬк и два разнопол рных источника опорных напр жейий , причем источник отрицательного опорного напр жени соединен со вторым выводом первой управл емой проводимости, источник положительного опорного напр жени соединен со вторым выводом второго резистора, а инвертирзтощий преобразователь напр жени в ток включен между входной шиной устройства и входом инвертирующего усилител .an inverting input of which is connected to the singe inputs of the first controlled conductance, the first and second resistors, and the output to the control inputs of the first and second controlled conductances, an inverting amplifier whose input is connected to the input bus of the device and the second output of the first through the second controlled conductance resistor, and the output through the serially connected lower filter is often an analog-to-digital converter and a computing unit — with the output bus of the device; an inverting transducer is additionally introduced A voltage supply in TB and two different polarity sources of reference voltages, with a negative reference voltage source connected to the second output of the first controlled conductivity, a positive reference voltage source connected to the second output of the second resistor, and an inverter voltage converter in the current connected between input bus device and the input of the inverting amplifier.

На чертеже представлена блок-схема устройства .The drawing shows the block diagram of the device.

Преобразователь действующего значени напр жени содержит входную шину 1, резистор 2, включенный между входной шиной 1 и инвертирующим входом усилител 3 рассогласовани , резистор 4, включенный между выходом опорного источника 5 положительного напр жени и инвертирующим входом усилител 3j две идентичные управл емые проводимости 6 и 7, перва из которыхThe effective voltage transducer contains an input bus 1, a resistor 2 connected between the input bus 1 and the inverting input of the error amplifier 3, a resistor 4 connected between the output of the positive reference source 5 and the inverting input of the amplifier 3j two identical controlled conductivities 6 and 7 the first of which

(6) представл ет собой проводимость канала полевого транзистора 8, включенного между выходом опорного источника 9 отрицательного напр жени и инвертирующим входом усилител 3 и управл емого через цепочку линеаризирующих резисторов 10 и 11, включенную между выходом усилител 3 и выходом источника 9, а втора (7) предстаЭл ет собой проводимость канала полевого транзистора 12, включенного между входной пшной 1 и входом инвертирующего усилител 13 (усилитель 14 с резистором 15 в цепи ООС по напр жению) и управл емого через цепочку линеаризирующих резисторов 16 и 17, включенную между выходом усилител 3 и входной шиной 1, юшертирующий преобразоратель напр жени в ток 18 (содержащий и усилитель 19, и соединенные последовательно резисторы 20-22, объединенные: выводы которых подключены соответственно к входу и выходу усилител ), включенный между входной щиной 1 входом инвертирующего усилител 13, к выходу которого подключены последовательно соединенные(6) represents the conductance of the field-effect transistor 8 channel connected between the output of the negative voltage reference source 9 and the inverting input of the amplifier 3 and controlled through a chain of linearizing resistors 10 and 11 connected between the output of the amplifier 3 and the output of the source 9, and the second ( 7) represents the conductivity of the channel of the field-effect transistor 12 connected between the input pshnoy 1 and the input of the inverting amplifier 13 (amplifier 14 with a resistor 15 in the circuit of the OOS voltage) and controlled through a chain of linearizing resistors 16 and 17, connected between the output of the amplifier 3 and the input bus 1, the drawing voltage converter to the current 18 (containing both the amplifier 19 and the series-connected resistors 20-22, combined: the terminals of which are connected respectively to the input and output of the amplifier), connected between the input width 1 input inverting amplifier 13, the output of which is connected in series

фильтр 23 нижних частот (ФНЧ), аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 24, вьгшслительный блок (ВБ) 25.23 low-pass filter (LPF), analog-to-digital converter (ADC) 24, exponential unit (WB) 25.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Под действием выходного напр жени усилител рассогласовани 3 проводимости двух идентичных полевых транзисторов 8 и 12 модулируютс таким образом, чтобы сохранить напр жение на инвертирующем входе усилител 3 близким к нулю, т.е. компенсировать приращение напр жени на входе усилител за счет тока, протекающего через резистор 2 и пропорционального входному напр жению путем изменени тока, протекающего через канал полевого транзистора 8.Under the action of the output voltage of the error amplifier 3, the conductances of two identical field-effect transistors 8 and 12 are modulated so as to keep the voltage at the inverting input of the amplifier 3 close to zero, i.e. compensate for the voltage increment at the input of the amplifier due to the current flowing through the resistor 2 and proportional to the input voltage by changing the current flowing through the channel of the FET 8.

В результате переменна составл юща проводимости канала транзистора 8 определ етс из выражени As a result, the variable conductivity component of the channel of the transistor 8 is determined from the expression

&Х- (1) R1E & X- (1) R1E

где Е - напр жение опорного источникаwhere E is the voltage of the reference source

отрицательного напр жени ; R1- сопротивление резистора 2. Посто нна составл юща напр жени на выходе фильтра 23 ФНЧ возникает за счет модул щш управл емой проводимости канала транзистора 12переменным входным, напр жением. Посто нна составл юща тока пропорциональна квадрату действующего значени входного напр жени Ugx и протекающа через канал транзистора 12 равна Этот ток преобразуетс преобразователем 13 в посто нное напр жениеnegative voltage; R1 is the resistance of the resistor 2. The constant component of the voltage at the output of the filter 23 of the low-pass filter arises due to the modulus of the controlled conduction of the channel of the transistor 12 by an alternating input voltage. The constant current component is proportional to the square of the effective value of the input voltage Ugx and flowing through the channel of the transistor 12 is equal to. This current is converted by the converter 13 to a constant voltage.

Ug,,jj-IR15-(J()5Отсюда с учетомUg ,, jj-IR15- (J () 5From this, given

(I) получаем УВЫХ(I) get alar

- ЕИ. QSX- EI. QSX

иand

112. Е112. E

bblXbblX

где М5 - сопротивление резистора 15.where M5 is the resistance of the resistor 15.

После аналого-цифрового преобразовани и извлечени корн квадратного с помощью ВБ 25 окончательно получаем числовой результат, указьгоающий действующее значение входного напр жени .After analog-to-digital conversion and square root extraction using HP 25, we finally get a numerical result indicating the effective value of the input voltage.

Введение инвертирующего преобразовани напр жени в ток позвол ет увеличить быстродействие преобразовател (в 2 раза) и одновременно расширить его функциональные возможности, исключает дополнительную составл ющую погрешности преобразовани , вызванную наличием в измер емом переменном напр жении посто нной составл ющей.The introduction of inverting voltage-to-current conversion allows the transmitter to increase its speed (by a factor of 2) and at the same time expand its functionality, eliminating the additional component of conversion error caused by the presence of a constant component in the measured AC voltage.

Claims

Claim Inventory Actual Voltage Transmitter Containing Amplifier