Стабилизатор электрического сигнала Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в стабилизаторах тока и напряжения прецизионных интегрирующих аналогоцифровых преобразователей (ток-частота, напряжение-сигнал широтноймпульсной модуляции и т.п.) и др, устройств. Известен стабилизатор электричес кого сигнала, содержащий включенные последовательно регулятор и преобра зователь сигнала обратной связи, выход которого подключен к входу ус лителя сигнала рассогласования, диф ференциальный вход которого соединен с выходом источника опорного си нала, а выход - с управляющим входо .регулятора Ll}. Недостатком такого стабилизатора электрического сигнала является неЬтабильность выходного сигнала, обу уловленная дрейфом сигнала смещения иуля усилителя сигнала рассогласова ния. 1 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор электрического сигнала содержащий включенные последователь но регулятор и преобразователь сигнала обратной связи/ выход которого через первый прерыватель соединен с входом усилителя сигнала рассогласования, подключенным к выходу источника опорною сигнала через второй прерыватель, управляющий вход котоjporo соединен с прямым выходом блока управления, подключенного по инверсному выходу к управляющему входу первого прерывателя. В этом устройстве выход усилителя сигнала рассогласования соединен с управляющим входом регулятора через последовательно включенные двухПолупериодный фазовый детектор и фильтр/ причем опорные входы фазового детектора подключены к соответствующим выходам блока управления 2J Недостатком такого стабилизатора является низкая точность стабилизации среднего значения электрического сигнала, обусловленная инерционностью контура регулирования, определяемой фильтром, а также относительно низким значением коэффициента усиления усилителя сигнала рассогласования/ йри котором обеспечивается устойчивость контура регулирования. Кроме того, стремление к минимизации габаритно-массовых характеристик блока управления диктует необхо симость повьшения частоты работы элект ронных прерывателей, что также ведет к потере точности стабилизации. Цель изобретения - повышение точности стабилизации среднего значения Электрического сигнала. Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор электрического Сигнала, содержащий включенные последовательно регулятор и преобразователь сигнала обратной связи, выход которого через первый прерыватель соединен с входом усилителя сигнала рассогласования, подключенным к выходу источника опорного сигнала через второй прерыватель, управляющий вход которого соединен с прямым выходом блока управления, подключенного инверсным выходом к управляющему входу первого прерывателя, введены третий и четвертый прерыватели, а усилитель сигнала рассогласования выполнен с управляемым реверсом фаэы, и его дифференциальный вход подключен к выходу источника опорного сигнала через третий прерыватель и к выходу преобразователя сигнала обратной связи через четвертый прерыватель, управляющий вход которого соединен с прярФлм выходом блока управления, управляющий вход третьего .прерывателя соединен с инверсным выходом блока управления, управляющий вход регулятора подключен к выходу усилителя сигнала рассогласования, вход управления реверсом фазы которого соединен с соответствующим выходом блока .управления. Положительный эффект при этом достигается благодаря изменению знака сигнала смещения нуля усидителя сигнала рассогласования по отношению К опорному сигналу в полупериоды нахождения во включенном состоянии четных и нечетных прерывателей, что обеспечивает автокомпенсацию влияния дрейфа сигнала смещения нуля усилителя сигнала рассогласования на среднее значение электрического сигнала. На чертеже представлена функциональная схема стабилизатора электрического сигнала. Схема содержит включенные последовательно преобразователь 1 сигнала .обратной связи и регулятор 2, управляющий вход которого подключен к выходу усилителя 3 сигнала рассогласования, выполненного с управляемым реверсом фазы, источник 4 опорного сигнала, первый прерыватель 5, второй прерыватель 6, третий прерыватель 7, четвертый прерыватель 8 и блок 9 управления. Прямой выход блока 9 управления подключен к управляющим входам второго б и четвертого 8 прерывателей, а инверсный - к управляющим входам первого 5 :и третьего 7 прерывателей. Первый прерыватель 5 соединяет выход преобразователя 1 сигнала обратной связи с одним из входов (инвертирующим для приведенного чертежа) усилителя сигнала рассогласования, третий прерыватель 7 соединяет дифференциальный (неинвертирующий) вход этого же усилителя 3 с выходом источника 4 опорного сигнала. Второй пре рыватель 6 соегиняет вход (инвертирующий) усилителя 3 сигнала, рассогласования с выходом источника 4 опорного сигнала, а четвертый прерыватель 8 соединяет дифференциальный вход усилителя 3 с выходом источника 1 опорного сигнала . Для при веденного на чертеже варианта реали зации управления реверсом фазы усилителя 3 сигнала рассогласования с помощью инвертирующего усилителя с единичным коэффициентом усиления и переключателя {при изображенном состоянии ключей) вход управления реверсом фазы усилителя 3 должен быть поключен к инверсному выходу блока управления. Фазировка усилителя 3 сигнала рассогласования, указанная на чертеже, соответствует неинвертируюиему регулятору 2. В случае стабилизатора напряжени нагрузка подключается параллельно входу преобразователя 1 сигнала обратной связи, а в случае стабилизатора тока - к входной клемме, после довательно с регулятором 2 и преобразователем 1 сигнала обратной связ Стабилизатор электрического сигнала работает следующим образом. Регулятор 2 электрического сигна ла при большой величине коэффициента передачи усилителя 3 сигнала рассогласования автоматически поддерживает электрический сигнал на таком уровне, при котором выходной сигнал преобразователя 1 сигнала обратной связи (в варианте простейшего стабилизатора тока - падение напряжения на измерительном резисто ре ) практически равен выходному сиг налу источника 4 опорного сигнала с поправкой на величину сигнала смещения нуля усилителя 3 сигнала рассогласования. И если во включенном со стоянии первого 5 и третьего 7 прерывателей сигнал смещения нуля усилителя 3 приводит к увеличению выходного электрического сигнала на некоторую величину д (по сравне нию со случаем нулевого значения сигнала смещения нуля) , то во включ ном состоянии второго б и четвертого 8 прерывателей он будет приводит к уменьшению выходного электрическо го сигнала на такую же величину Д. При этом изменение фазы сигнала рассогласования на 180° из-за перекоммутации входов усилителя 3 сигнала рассогласования компенсируется синхронным реверсом фазы (изменением фазы на 180) в усилителе 3 сигнала рассогласования за счет подачи с выхода блока. 9 управления сигнала на вход управления реверсом фазы усилителя 3. Это обеспечивав ссхранение условия устойчивости системы регулирования электрического сигнала. Вследствие изложенного при равных временах пребывания нечетных и четных пар прерывателей во включенном состо янии имеет место практически полная компенсация дестабилизирующего действия сигнала смещения нуля усилителя 3 сигнала рассогласования, а, следовательно, И его др&йфа (обуслов-ч ленного различными причинами) на величину среднего значения выходного электрического сигнала. Причем при равенстве выходных сопротивлений источника 4 опорного сигнала и преобразователя 1 сигнала обратной связи (с учетом сопротивлений прерывателей) имеет место компенсация дестабилизирую1цего действия как величин входных токов усилителя 3 сигнала рассогласования, так и их разности. Таким образом, предлагаемый стабилизатор, по сравнению с прототипом, обеспечивает значительное повышение точности стабилизации среднего значения электрического сигнгша вследствие исключения дестабилизирующего влияния практически всех компонент (к по напряжению, и по току) сигнала смещения нуля усилителя сигнала рассогласования. Технико-экономический эффект от реализации изобретения по сравнению с решениями, основанными на- запоминании аналогового сигнала смещения нуля на емкости, состоит в возможности реализации его в интегральном исполнении без использования внешних конденсаторов значительной емкости и практическом снятии ограничения по допустимому снижению .частоты работы прерывателей.

/ f

СТАБИЛИЗАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащий включенные последовательно регулятор и пре бразователь сигнала обратной связи, выход которого через первый прерыватель соединен с входом усилителя сигнала рассогласования, подключенным к выходу источника опорного сигнала через второй прерыватель, управляющий вход которого соединен с прямым выходом блока управления, подключенного инверсным выходом к управляющему входу первого прерывателя, о тличающийся теМу что, с целью повышения точности стабилизации среднего значения электрического сигнала, в него введены третий и четвертый прерыватели, а усилитель сигнала рассогласования выполнен с управляемым реверсом.фазы, и его дифференциальный вход подключен к выходу источника опорного сигнала через третий прерыватель и к аыходу преобразователя сигнала обратной связи через четвертый прерыватель, управляквдий вход которого соединен с прямым выходом блока управления, управляющий вход третьего прерыватедя соединен с инверсным выходом бло(Л ка управления, управляющий вход регулятора подключен к выходу усилитес: ля сигнала рассогласования, вход управления реверсом Фазы которого I соединен с соответствуюедим выходом блока управления. о СО: ю 4:ii Р1