bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-1-30-38bsuir-3855Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSПрецизионный преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значенияPrecision RMS-to-DC ConverterГалкинЯ. Д.GalkinY. D.

Галкин Ярослав Денисович, асп.; мл. науч. сотр. лаб. электронных методов и средств эксперимента

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 25 725-07-75

Galkin Yaroslav Denisovich, Postgraduate; Junior Researcher of Electronic Methods and Experiment Means Laboratory

220013, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 25 725-07-75

galkinyaroslav@gmail.comДворниковО. В.DvornikovO. V.

д-р техн. наук, доц., гл. науч. сотр.

г. Минск

Dr. of Sci. (Tech.), Associate Professor, Principal Researcher

Minsk

ЧеховскийВ. А.TchekhovskiV. А.

зав. лаб. электронных методов и средств эксперимента

г. Минск

Head of the Electronic Methods and Experiment Means Laboratory

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники; Институт ядерных проблем Белорусского государственного университетаBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics; Institute for Nuclear Problems of Belarusian State UniversityОАО «Минский научно-исследовательский приборостроительный институт»JSC“Minsk Research Instrument-Making Institute”Институт ядерных проблем Белорусского государственного университетаInstitute for Nuclear Problems of Belarusian State University2024280220242213038Copyright © Галкин Я.Д., Дворников О.В., Чеховский В.А., 20242024Галкин Я.Д., Дворников О.В., Чеховский В.А.Galkin Y.D., Dvornikov O.V., Tchekhovski V.А.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3855

Рассмотрены разработанная модель резистивно-транзисторного термоэлектрического преобразователя, методика идентификации ее параметров и результаты схемотехнического моделирования с применением предложенной модели преобразователя переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения. Приведена электрическая схема преобразователя переменного напряжения в постоянное, полученная при схемотехническом моделировании зависимости погрешности преобразования от уровня входного напряжения, на основании которой сформулированы основные требования для уменьшения погрешности. Применение ранее разработанных на базовом матричном кристалле МН2ХА031 операционных усилителей типа OAmp11.2 с входными полевыми транзисторами, управляемыми p–n-переходом, позволяет реализовать прецизионный преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения в виде микросборки, содержащей два кристалла термоэлектрического преобразователя ПН001, один кристалл МН2ХА031 со схемой обработки сигналов и внешние фильтрующие конденсаторы. Схемотехническое моделирование показало, что такой преобразователь сохраняет работоспособность при поглощенной дозе гамма-излучения, равной 1 Мрад, и воздействии флюенса нейтронов 1 ⋅ 1013 н/см2

The developed model of a resistive-transistor thermoelectric converter, the technique for identifying its parameters and the results of circuit simulation using the proposed model of an RMS-DC converter are considered. The electrical circuit of the RMS-DC converter is given, the dependences of the conversion error on the input voltage level obtained by circuit modeling, on the basis of which the main requirements for reducing the error are formulated. The application of operational amplifiers of the OAmp11.2 type with input junction field-effect transistors, previously developed on the master slice array МН2ХА031, makes it possible to implement a precision RMS-DC converter in the form of a microassembly containing two crystals of the ПН001 thermoelectric converter, one МН2ХА031 crystal with a signal processing circuit and external filter capacitors. Circuit simulation showed that such a converter remains operational at an absorbed dose of gamma radiation equal to 1 Mrad and exposure to a neutron fluence of 1 ⋅ 1013 n/cm2 .

термоэлектрический преобразовательпреобразователь переменного напряжения в постоянноеизмерение среднеквадратического значенияизмерение переменного напряжениярадиационно-стойкие операционные усилителиthermoelectrical converterRMS-DC converterRMS measurementAC voltage measurementradiation hardened operational amplifiersReferencesДворников, О. В. Микроэлектронные преобразователи переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения. Ч. 1. Преобразователи с экспоненциально-логарифмической обратной связью / О. В. Дворников, В. А. Чеховский, Ю. Ф. Шульгевич // Компоненты и технологии. 2004. № 9. C. 62–69.Dvornikov O. V., Tchekhovsky V. A., Shulgevich U. F. (2004) Microelectronic Converters of Alternating Voltage to Direct Voltage Based on the Level of the Root Mean Square Value. Part 1. Converters with Exponential-Logarithmic Feedback. Components and Technologies. (9), 62–69 (in Russian).Дворников, О. В. Микроэлектронные преобразователи переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения. Ч. 2. Преобразователи на аналоговых умножителях напряжения / О. В. Дворников, В. А. Чеховский, Ю. Ф. Шульгевич // Компоненты и технологии. 2005. № 1. С. 34–39.Dvornikov O. V., Tchekhovsky V. A., Shulgevich U. F. (2005) Microelectronic Converters of Alternating Voltage to Direct Voltage Based on the Level of the Root Mean Square Value. Part 2. Converters Based on Analog Voltage Multipliers. Components and Technologies. (1), 34–39 (in Russian).Yoon, E. A Wideband Monolithic RMS-DC Converter Using Micromachined Diaphragm Structures / E. Yoon, K. D. Wise // IEEE Transactions on Electron Devices. 1994. Vol. 41, No 9. Р. 1666–1668. DOI: 10.1109/16.310122.Yoon E., Wise K. D. (1994) A Wideband Monolithic RMS-DC Converter Using Micromachined Diaphragm Structures. IEEE Transactions on Electron Devices. 41 (9), 1666–1668. DOI: 10.1109/16.310122.Дворников, О. В. Измерительный преобразователь для широкополосных вольтметров переменного тока / О. В. Дворников, В. А. Чеховский, Ю. Ф. Шульгевич // Новости науки и технологий. 2007. Т. 2, № 6. С. 13–17.Dvornikov O. V., Tchekhovsky V. A., Shulgevich U. F (2007) Measuring Transducer for Wideband AC Voltmeters. Science and Technology News. 2 (6), 13–17 (in Russian).Проектирование аналоговых микросхем для экстремальных условий эксплуатации на основе базового матричного кристалла МН2ХА031 / О. В. Дворников [и др.] // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. 2021. № 2. С. 37–46. DOI: 10.31114/2078-7707-2021-2-37-46.Dvornikov O. V., Tchekhovsky V. A., Prokopenko N. N., Galkin Y. D., Kunts A. V., Chumakov V. E. (2021) Analog Integrated Circuits Design for Extreme Environmental Conditions on the Base of Master Slice Array MH2XA031. Problems of Advanced Micro- and Nanoelectronic Systems Development. (2), 37–46. DOI:10.31114/2078-7707-2021-2-37-46 (in Russian).Ott, W. E. A New Technique of Thermal RMS Measurement / W. E. Ott // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1974. Vol. 9, No 6. Р. 374–380. DOI: 10.1109/JSSC.1974.1050530.Ott W. E. (1974) A New Technique of Thermal RMS Measurement. IEEE Journal of Solid-State Circuits. 9 (6), 374–380. DOI: 10.1109/JSSC.1974.1050530.Прокопенко, Н. Н. Проектирование низкотемпературных и радиационно-стойких аналоговых микросхем для обработки сигналов датчиков / Н. Н. Прокопенко, О. В. Дворников, А. В. Бугакова. М.: СОЛОН-Пресс, 2021.Prokopenko N. N., Dvornikov O. V., Bugakova A. V. (2021) Design of Low-Temperature and RadiationResistant Analog Microcircuits for Processing Sensor Signals. Moscow, SOLON-Press Publ. (in Russian).

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