Стабилизатор двухфазного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/44 

(5) СТАБИЛИЗАТОР ДВУХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области создания прецизионных источников многофазных гармонических колебаний.

Известно устройство для генерирования и стабилизации двухфазного напряжения, содержащее последовательно включенные фазосдвигающее звено, усилитель-повторитель напряжения и интегратор, причем выход интегратора соединен с входом фазосдвигающего звена, а стабилизация амплитуды осуществляется с помощью изменения постоянной времени фазосдвигакяцего звена 11.

Такое включение контура стабили;зации приводит к изменению частоты генерации при стабилизации амплитуды и, что более существенно, к нестабильности напряжения на выходе интегратора, что является значительными недостатками этого устройства.

Наиболее близким по .-технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит колебательное звено, состоящее из фазосдвигающего звена, включакхцего дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен со своим выходом, а через второй резистор - с входом фа,Q зосдвигающего звена, последний также соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя через RC-цепь, и интегратора, вход и выход которого соединены соответственно с

,5 выходом .и входом фазосдвигакхцего

звена, и цеаь стабилизации амплитуды, вход которой соединен с выходом интегратора, а выход с управляющим входом регулирующего элемента, сиг20 нальный вход которого также подключен к выходу интегратора колебательного звена, а выход к неинвертирующему входу усилителя интегратора, при этом одна выходная клемма подключена к выходу интегратора, а другая - к выходу фазосдвигающего звена С J В этом устройстве стабилизация амплитуды выходного напряжения интегратора, происходящая с помощью изменения глубины положительной обрат ной связи усилителя интегратора, ухуд шает точность квадратуры и стабильнос квадратурного выходного напряжения. Цель изобретения - повышение томности квадратуры и-, стабильности выходных напряжений. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее колебательное звено, состоящее из фазосдвигающего звена, включающего дифференциальный -усилитель, инвертирующий вхо которого через первый резистор соеди нен со своим выходом, а через вто рой резистор - с входом фазосдвигающего звена, последний также соединён неинвертирующим входом дифференциаль ного усилителя через RC-цепь, и интегратора, В5«0д и выход которого соединены соответственно с выходом и входом фазосдвигающего звена, и цепь стабилизации амплитуды, вход которой соединен с выходом интегратора, а выход с управляющим входом регулирующего элемента, сигнальный вход кото рого также подключен к выходу интегратора колебательного звена, введен преобразователь напряжение-ток, вход которого связан с сигнальным выходом регулирующего элемента, а выход с ин вертирующим входом дифференциального усилителя фазосдаигающего звена. Преобразователь напряжение-ток вы полнен на основе операционного усилителя с параллельными отрицательной и положительной обратными связями. На чертеже представлена структурная схема стабилизатора двухфазного напряжения. Стабилизатор двухфазного напряжения содержит колебательное звено 1, состоящее из фазосдвигающего звена 2 включающего дифференциальный усилитель 3, инвертирующий эход которого через первый резистор if соединен со СЕзоим выходом, я через второй резистор 5 с входом 6 фазосдвигающего звена 2, последний также соединен с неинвертирующим входом дифференциаль ного усилителя 3 через RC-цепь 7, и интегратор 8, вход и выход которого соедии -ны соответственно с выходом и 1 14 входом фазосдвигающего звена 2, и цепь стабилизации амплитуды 9, вход которой соединен с выходом интегратора 8, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента 10, сигнальный вход которого также подключен к выходу интегратора 8 коле бательного звена 1 , а выход через преобразователь напряжение-ток 11 - с инвертирующим входом усилителя 3 фазосдвигающего звена 2. Работа устройства стабилизации начинается с возникновением условий самовозбуждения, выполняющихся на частоте, при которой фазовый сдвиг фазосдвигающего звена 2 равен 90 , а коэффициент передачи интегратора 8 равен единице. В стационарном режиме непь стабилизации 9 вырабатывает такой сигнал управления, при котором дополнительный регулирующий ток с выхода преобразователя напряжение-ток 11 приближается к нулю. Если постоянные времени фазосдвигающего звена 2 и интегратора 8 обоз,начить через 1 и ТГ, а произведение коэффициента передачи регулирующего элемента 10 и коэффициента преобразования преобразователя напряжение-ток 11 через 2f то уравнение, описывающее работу устройства стабилизации, примет следующий вид ,-T,(p)lt№.o, Н -Ь, , ,R о - ТИГо причем R - сопротивление равных,первого 4 и второго 5 резисторов, а R,-выходное сопротивление преобразователя напряжение-ток 11. Исследование этого уравнения (1) при возникновении дестабилизирукидих возмущений, которые можно задать, например, в виде неравенства постоянных времени Т Т, f- сЯг) позволяет определить Соотношение выходных напряжений интегратора Uj и фааосдвигающего звена U U juJVp(, (2) Уравнение (2) позволяет сделать аыеод о том, что при , что выполняется при включении преобразователя напряжение-ток, оба выходных квадратурных напряжения практически равны- и стабильны. u --jOi U(dT)/a (ъ) 51 Например, если Of 3%, то изменение выходного напряжение ,045o Кроме того, стабилизация амплитуды не влияет на частоту колебаний колебательного звена L1 1 Так как выход регулирующего элемента 10 соединен не с неинвертирующим входом усилителя интегратора 8, как в устройстве-прототипе, а через введенный преобразователь напряжение ток 11 с инвертирующим входом усилителя 3 фазосдвигающего звена 2, стабилизация амплитуды не влияет на точность квадратуры выходных напряжений и существенно повышает стабиль ность квадратурного напряжения, что является преимуществом предлагаемого стабилизатора двухфазного напряжения При использовании качественных резистора и конденсатора в интеграторе льшом коэффициенте усиления усилителя интегратора, выходные напряжени устройства стабилизации будут сдвину по фазе друг относительно друга томн на угол 90, Экспериментальные исследования по казали, что погрешность квадратуры выходных напряжений стабилизатора в диапазоне частот от 10 Гц до 10 кГц не превышает +0,03, а нестабильност за час 0,OU. Итак, предлагаемый стабилизатор позволяет получить два стабильных и точно квадратурных напряжения/ благодаря чему он найдет широкое применение, например в измерительной технике. Так, использование предлагаемого устройства в многофазных измерительных .генераторах и генератора калибраторах амплитуды и фазы позволит в некоторых применениях отказать ся от дополнительной петли стабилиза ции фазы или амплитуды в этих приборах, что значительно упроститьих и снизит их стоимость. Формула изобретения 1.Стабилизатор двухфазного напряжения, содержащий колебательное звено, состоящее из фазосдвигающего звена, включающего дифференциальный усилитель инвертирующий вход которого через первый резистор соединен со своим выходом, а через второй резистор с входом фазосдвигающего звена, последний также соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя через RC-цепь, и интегратора, вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом фазосдвигающего звена, и цепь стабилизации амплитуды, вход которой соединен с выходом интегратора, а выход с управляющим входом регулирующего элемента, сигнальный вход которого также подключен к выходу интегратора колебательного звена, при этом одна выходная клемма подключена к выходу интегратора, а другая - к выходу фазосдвигающего звена, отличающийся тем, что, с целью повышения точности квадратуры и стабильности выходных напряжений, в него введен преобразователь напряжение-ток вход которого связан с сигнальным выходом регулирующего элемента, а выход с инвертирующим входом дифференциального усилителя фазосдвигающего звена. 2.Стабилизатор двухфазного напряжения ПОП.1, отличающийся тем, что преобразователь напряжениеток выполнен на основе операционного усилителя с параллельными отрицательной и положительной обратными связями. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Патент США № 3894291 , кл. G 05 F , 1975. 2. Патент США If 33824б1 , кл. G 05 F и, 1968.