Автогенератор прямоугольного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования постоянного напряжения в переменное прямоугольной формы, снимаемое с вторичной обмотки выходного трансформатора, преимущественно в системах автоматики, например, в индуктивных датчиках перемещения с подвижным магнитопроводом указанного трансформатора. Известны автогенераторы прямоугол ного напряжения.с выходным трансформатором, выполняющим роль индуктивного датчика перемещения, в которых используются транзисторные усилители и двухполярный ограничитель напряжения, шунтирующий первичную обмотку выходного трансформатора Ll, Автогенераторы данного типа имеют невысокую температурную стабильность амтглитуды и частоты выходного напряжения и не могут запускаться при медлен ном нарастании питающего напряжения. Известны автогенераторы прямоугол ного напряжения, в которых в качестве усилителей использованы дифференциальные операционные усилители, причем на и.х выходе включены токоэадающие резисторы, а цепь питания соединена с однополярным выходом бтюка питания, при этом выходной трансформатор имеет дополнительно обмотки положительной обратной связи обеспечивающие лавинообразный характер переключения усилителей в автогенераторном режиме C2L . Недостатком известных автогенераторов является наличие на трансформаторе дополнительных обмоток положительной обратной связи, что увеличивает его массу и габариты. Наиболее близким к предлагаемому является автогенератор прямоугольного напряжения, который содержит два дифференциальных операционных усилителя , питающие выводы которых подклю чены к входным выводам автогенератора, а выходные выводы соединены через основную последовательную цепочку, состоящую из первого и второго резисторов и двухполярного стабилизатора напряжения, расположен ного между этими резисторами и шунтированного первичной обмоткой выходного трансформатора. Кроме того, автогенератор содержит еще два операционных усилителя и такую же после цовательную цепочку, включенную |1ежду их выходными выводами Сз1. Такая совокупность элементов в указанном устройстве обеспечивает нысокий коэффициент стабилизации частоты и амплитуды напряжения на обмотку трансформатора, однако такие с1втогенераторы сложны из-за большого числа дифференциальных операционных усилителей и прецизионных резисторов используемых в их схеме. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности автогенератора. Указанная цель достигается тем, что в автогенератор прямоугольного напряжения, содержащий два дифференциальных операционных усилителя, питающие выводы которых подключены к входным выводам автогенератора, а выходные выводы соединены через основную последовательную цепочку, состоящую из первого и второго резисторов и первого двухполярного стабилизатора напряжения, включенного между, этими резисторами и шунтированного первичной обмоткой выходного трансформатора, параллельно основной последовательной цепочке включена вспомогательная последовательная цепочка, состоящая из второго и третьего двухполярных стабилизаторов напряжения и третьего резистора, включенного между ними, причем неинвертирующий вход каждого усилителя соединен через стабилизатор вспомогательной цепочки с выходом другого усилителя, а инвертирующий вход каждого усилителя соединен через резистор основной цепочки с выходом другого усилителя. На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого автогенератора . К выходу блока 1 питания иодключены питающие выводы двух дифференциальных операционных усилителей 2 и 3. Выходы усилителей соединены между собой через две последовательные цепочки, включенные параллельно. Основная последовательная цепочка состоит из первого резистора 4, первого двухполярного стабилизатора 5 напряжения и второго резистора 6. Стабилизатор 5 расположен между резисторами 4 и б, и шунтирован первичной обмоткой выходного трансформатора 7, имеющего, например, подвижный магнитопровод 8. Измерительная обмотка трансформатора может быть соединена через синхронный ключ с фильтром 9. Вспомогательная последовательная цепочка состоит из второго двухполярного стабилизатора 10 напряжения, третьего резистора 11 и третьего двухполярного стабилизатора 12. Резистор 11 расположен между стабилизаторами 10 и 12. Инвертируквдий вход усилителя 2 соединен через резистор б выходом усилителя 3, а инвертирующий вход усилителя 3 соединен через резистор 4 с выходом усилителя 2, Неинвертирующий вход усилителя 2 соединен через стабилизатор 12 с выходом усилителя 3, а неинвертирующий вход усилителя 3 через стабилизатор 10 - с выходом усилителя 2. Устройство работает следующим образом. При подключении питания к усилителям на их выходах появляется напря жение вследствие цепей смещения. Ввиду несимметрии постоянных времени усилителей предположим, что выходное напряжение усилителя 2 опережает это же напряжение усилителя 3. Предположим также, что это напряжение положительно. Так как это напряжение пока еще невелико, то стабилизатор 5 закрыт, и, следовательно, все выходное напряжение усилителя 2 чере резистор 4 приложено к инвертирующем входу усилителя 3. Проинвертированно и усиленное, оно оказывается приложенным через резистор б к инвертирую щему входу собственного усилителя и еще более увеличивает собственное выходное напряжение. Таким образом, осуществляется положительная обратная связь. В результате выходное напряжение усилителей противофазно и нарастает лавинообразно. В момент времени, когда разность напряжений на выходах усилителей достигнет вели чины напряжения стабилизации стабили затора 5, стабилизатор застабилизирует напряжение на инвертирующих входах и положительная обратная связь перейдет в отрицательную. К концу формирования фронта окажется что ток во вспомогательной цепочке стабилизируется напряжением стабилизатора 5, а ток в основной цепочке стабилизируется стабилизаторами 10 и 12, что еще болы11е стабилизирует напряжение стабилизатора 5. Происходит кольцевая стабилизация напряжений, как в прототипе, только с меньшим числом элементов в схеме. После окончания фронта импульса ток через первичную обмотку трансформатора нарастает только за счет уменьшения тока через стабилизатор 5. Суммарный ток через резистор 4 и 8 остается постоянным. Поэтому в момент времени, когда ток через обмотку трансформатора окажется равным току через указанные резисторы, стабилизатор 5 закроется, в результате чего а обмотке трансформатора возникает скачок ЭДС самоиндукции противоположной полярности. Это приводит к скачкообразной инверсии выходных напряжений усилителей и вышеописанный процесс повторяется. В результате к обмотке трансформатора будет приложено прямоугольное напряжение высокостабильной амплитуды и частоты, а постоянное напряжение, снимаемое с фильтра, будет однозначно связано с положением подвижной части магнитопровода трансформатора. Благодаря малому температурному дрейфу выходного тока операционных усилителей стабильность частоты и амплитуды автогенератора поддерживается в широком интервале температур. Кроме того, в-отличие от прототипа, предлагаемая схема автогенератора значительно проще, ибо число усилителей в схеме в два раза меньше. Меньше также число прецизионных резисторов, следовательно, предлагаемый автогенератор следует считать более надежным.

АВТОГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два дифференциальных операционных усилителя, питаюаше выводы которых подключены к входньви выводам автогенератора, а выходные выводы соединены через основную последовательную цепочку, состоящую из первого и второго резисторов и первого двухполярного стабилизатора напряжения, включенного между этими резисторами и шунтированного первичной обмоткой выходного трансформатора, отличаюшийс я тем, что, с целью упрощения и повьшения надежности, параллельно основной последоЁательной цепочке включена вспомогательная последовательная цепочка, состоящая из второго и третьего двухполярных стабилизаторов напряжения и третьего резистора, включенного между ними, причем неинвертиругаций вход каждого усилителя соединен через стабилизатор всполюгательной цепочки с выходом (Л другого усилителя, а инвертирующий вход каждого усилителя соединен с: через резистор основной цепочки с выходом другого усилителя. оо со 4 ю