pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2025-16-1-35-46pimi-922Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsКонструктивно-схемотехнические особенности синтеза измерительных преобразователей напряженияDesign and Circuitry Features of the Measuring Voltage Converters SynthesisДворниковО. B.DvornikovO. V.

Адрес для переписки:Дворников О.В.–Минский научно-исследовательский приборостроительный институт,ул. Я. Коласа, 73, г. Минск 220113, Беларусьe-mail: oleg_dvornikov@tut.by

Address for correspondence:Dvornikov O.V. –Minsk Research Instrument-Making Institut,Ya. Kolas str., 73, Minsk 220113, Belaruse-mail: oleg_dvornikov@tut.by

oleg_dvornikov@tut.byБахурВ. Н.BakhurU. N.

ул. Я. Коласа, 73, г. Минск 220113

Ya. Kolas str., 73, Minsk 220113

БахирА. Г.BakhirA. G.

ул. Я. Коласа, 73, г. Минск 220113

Ya. Kolas str., 73, Minsk 220113

ЛозовскийВ. М.LazouskiU. M.

ул. Я. Коласа, 73, г. Минск 220113

Ya. Kolas str., 73, Minsk 220113

ЧеховскийВ. А.TchekhovskiV. A.

ул. Бобруйская, 11, г. Минск 220006

Bobruiskaya str., 11, Minsk 220006

Минский научно-исследовательский приборостроительный институтБеларусьMinsk Research Instrument-Making InstituteBelarusИнститут ядерных проблем Белорусского государственного университетаБеларусьInstitute for Nuclear Problems of Belarusian State UniversityBelarus2025260320251613546Copyright © Дворников О.B., Бахур В.Н., Бахир А.Г., Лозовский В.М., Чеховский В.А., 20252025Дворников О.B., Бахур В.Н., Бахир А.Г., Лозовский В.М., Чеховский В.А.Dvornikov O.V., Bakhur U.N., Bakhir A.G., Lazouski U.M., Tchekhovski V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/922

В радиоэлектронной аппаратуре часто необходимо оценивать уровень электрических сигналов различной формы, наиболее адекватной характеристикой которых является среднеквадратическое значение напряжения VRMS . Для определения VRMS  предпочтительно применение преобразователей переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения (ПСКЗ) на основе термоэлектрических преобразователей. Известны электрические схемы ПСКЗ с термоэлектрическими преобразователями и сформулированы рекомендации по выбору компонентов для минимизации погрешности преобразования. Однако малая величина погрешности преобразования не является единственным требованием, предъявляемым к ПСКЗ в радиоэлектронной аппаратуре. Обычно необходим поиск компромиссного сочетания набора параметров. Целью работы являлась выработка рекомендаций по схемотехническому и конструктивному синтезу ПСКЗ с разным сочетанием технико-экономических параметров. В статье приведены результаты оценки основных параметров компонентов ПСКЗ, определяющих погрешность, устойчивость к механическим и радиационным воздействиям, стоимость при малосерийном производстве. Сравнение компонентов проведено на основе экспериментальных данных и представлено в виде таблиц и графиков результатов измерений, использование которых позволяет провести синтез измерительных преобразователей напряжения с различным сочетанием технико-экономических показателей. Сформулированы конкретные рекомендации по проектированию трёх типов измерительных преобразователей: дешёвого со средним уровнем параметров, прецизионного, радиационно-стойкого.

In electronic equipment it is often necessary to estimate the level of electrical signals of various shapes, the most adequate characteristic of which is the root-mean-square value of voltage VRMS . It is preferable to use alternating current-to-direct current converters by the root-mean-square value (so called RMS-DC converter) based on thermoelectric converters to determine VRMS for which electrical circuits have been developed and recommendations for selecting components to minimize the conversion error have been formulated. However a small value of the conversion error is not the only requirement for the RMS-DC converters in electronic equipment. It is usually necessary to search for a сompromise combination of a set of parameters. The aim of the work is to develop recommendations for the circuit and design synthesis of RMS-DC converters with different combinations of technical and economic parameters. The article presents results of the RMS-DC converter components main parameters assessing that determine the error, resistance to mechanical and radiation effects, and the cost in small-scale production. Comparison of components is carried out on the basis of experimental data, presented in the form of tables and graphs based on the results of measurements, use of which allows for synthesis of measuring voltage converters with various combinations of technical and economic parameters. Specific recommendations for selection of components for three types of measuring converters: inexpensive with an average level of parameters, precision, radiation-resistant are formulated.

термоэлектрический преобразовательпреобразователь переменного напряжения в постоянноеизмерение среднеквадратического значенияизмерение переменного напряженияthermoelectrical converterRMS-DC converterRMS measurementAC voltage measurementReferencesДворников О.В. Измерительный преобразователь напряжения произвольной формы для широкополосного вольтметра переменного тока / О.В. Дворников [и др.] // Приборы и методы измерений. – 2024. – Т. 15. – № 3. – С. 174–185. DOI: 10.21122/2220-9506-2024-15-3-174-185Dvornikov OV, Bakhur UN, Bakhir AG, Lazouski UM, Tchekhovski VA. Arbitrary Wave-form Voltage Measuring Converter for Wideband AC Voltmeter. Devices and Methods of Measurements. 2024;15(3):174- 185. (In Russ.). DOI: 10.21122/2220-9506-2024-15-3-174-185Галкин Я.Д. Прецизионный преобразователь переменного напряжения в постоянноепо уровню среднеквадратического значения / Я.Д. Галкин, О.В. Дворников, В.А. Чеховский // Доклады БГУИР. – 2024. – Т. 22. – № 1. – С. 30–38. DOI: 10.35596/1729-7648-2024-22-1-30-38Galkin YAD, Dvornikov OV, Tchekhovski VА. Precision RMS-to-DC Converter. BSUIR Reports. 2024;22(1):30-38. (In Russ.). DOI: 10.35596/1729-7648-2024-22-1-30-38Benson R. Characterization and Analyses of RadHard-by-Design CMOS Quad Operational Amplifiers / R. Benson, P. Resch, R. Milanowski // 2013 IEEE Radiation Effects Data Workshop (REDW), San Francisco, CA, USA. – 2013. – Pp. 1–7. DOI: 10.1109/REDW.2013.6658185Benson R, Resch P, Milanowski R. Characterization and Analyses of RadHard-by-Design CMOS Quad Operational Amplifiers. 2013 IEEE Radiation Effects Data Workshop (REDW), San Francisco, CA, USA. 2013;1- 7. DOI: 10.1109/REDW.2013.6658185Agarwal V. A comparative study of gamma radiation effects on ultra-low input bias current linear circuits under biased conditions / V. Agarwal, V.P. Sundarsingh, V. Ramachandran // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2005. – Vol. 52. – No. 2. – Pp. 510–518. DOI: 10.1109/TNS.2005.846872Agarwal V, Sundarsingh VP, Ramachandran V. A comparative study of gamma radiation effects on ultra-low input bias current linear circuits under biased conditions. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2005;52(2):510- 518. DOI: 10.1109/TNS.2005.846872Myers B. ELDRS Characterization up to 100 krad of Texas Instruments' Dual Amplifier LM158 / B. Myers, K. Kruckmeyer, T. Trinh // 2017 IEEE Radiation Effects Data Workshop (REDW), New Orleans, LA. – 2017. – Pp. 1–5. DOI: 10.1109/NSREC.2017.8115458Myers B, Kruckmeyer K, Trinh T. ELDRS Characterization up to 100 krad of Texas Instruments' Dual Amplifier LM158. 2017 IEEE Radiation Effects Data Workshop (REDW), New Orleans, LA. 2017;1-5. DOI: 10.1109/NSREC.2017.8115458Прокопенко Н.Н. Проектирование низкотемпературных и радиационно-стойких аналоговых микросхем для обработки сигналов датчиков: монография / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, А.В. Бугакова. – М.: СОЛОН-Пресс, 2021. – 200 с.Prokopenko NN, Dvornikov OV, Bugakova AV. Design of low-temperature and radiation-resistant analog microcircuits for processing sensor signals. Moscow, SOLON-Press. 2021;200 p.Flament O. Enhanced total dose damage in junction field effect transistors and related linear integrated circuits / O. Flament, J.L. Autran, P. Roche, J.L. Leray, O. Musseau, R. Truche // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 1996. – Vol. 43, No. 6. – Pp. 3060–3067. DOI: 10.1109/23.556905Flament O, Autran JL, Roche P, Leray JL, Musseau O, Truche R. Enhanced total dose damage in junction field effect transistors and related linear integrated circuits. IEEE Transactions on Nuclear Science. 1996;43(6):3060- 3067. DOI: 10.1109/23.556905Pease R.L. Total dose induced increase in input offset voltage in JFET input operational amplifiers / R.L. Pease, J. Krieg, M. Gehlhausen, D. Platteter, J. Black // 1999 Fifth European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems. RADECS 99 (Cat. No.99TH8471), Fontevraud, France. – 1999. – Pp. 569– 572. DOI: 10.1109/RADECS.1999.85864Pease RL, Krieg J, Gehlhausen M, Platteter D, Black J. Total dose induced increase in input offset voltage in JFET input operational amplifiers. 1999 Fifth European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems. RADECS 99 (Cat. No.99TH8471), Fontevraud, France. 1999:569-572. DOI: 10.1109/RADECS.1999.858649Harris R.D. Degradation of RH1056 parameters at low total dose / R.D. Harris, B.G. Rax, S.S. McClure, A.H. Johnston // 2007 9th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems, Deauville, France. – 2007. – Pp. 1–5. DOI: 10.1109/RADECS.2007.5205557Harris RD, Rax BG, McClure SS, Johnston AH. Degradation of RH1056 parameters at low total dose. 2007 9th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems, Deauville, France. 2007:1-5. DOI: 10.1109/RADECS.2007.5205557Дворников О.В. Сравнительный анализ двухи однокаскадных BJT-JFET операционных усилителей / О.В. Дворников [и др.] // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2023. – № 4. – С. 230–240. DOI: 10.18522/2311-3103-2023-4-230-240Dvornikov OV, Chekhovsky VA, Prokopenko NN, Kunz AV, Chumakov VE. Comparative analysis of twoand single-stage BJT-JFET operational amplifiers. Bulletin of SFedU. Technical sciences. 2023;(4):230-240. (In Russ.). DOI: 10.18522/2311-3103-2023-4-230-240

The authors declare that there are no conflicts of interest present.