Измерительный усилитель Советский патент 1984 года по МПК H03G3/20 

И:и.)брете ие относится к электрорадиоизмерите.мьнор технике, а именно к созданию прецизионных измерительных усилителей переменного напряжения. Оно может быть использовано при разработке измерителБных усилителей в измерительных схемах гювышенного уровня точности. Известен измерительный усилитель с самонастройкой коэффициента передачи, содержащий усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, масштабные звенья, устройство вычитания и регулятор, выход которого подключен к управляющему входу усилителя 1. Этот усилитель обладает ограниченной точностью стабилизации вследствие чувствительности цепи стабилизации к фазовым сдвигам регулируемого усилителя. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измерительный усилитель, содержащий регулируемый усилитель, к выходу которого подключен делитель напряжения, последовательно соединенные переключатель, перемножитель, усилитель ошибки, фазочувствительный выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, а также коммутационный генератор, выходы которого подключены соответственно к управляющему входу переключателя и к опорному входу фазочувствительного выпрямителя, при этом первый и второй входы переключателя соединены с выходом делителя напряжения и входом регулируемого усилителя соответственно. В данном устройстве в качестве корректирующего воздействия, которое приводит коэффициент передачи усилительного блока к номинальному значению, используется разностный сигнал, полученный в результате сравнения входного и части выходного напряжения 2. Однако данный измерительный усилитель обладает низкой стабильностью коэффициента передачи регулируемого усилителя, Это обусловлено тем, что в течение такта коммутирующего напряжения изменение передаточных характеристик звеньев тракта сравнения, расположенных до усилитетя ошибки, в частности, мультипликативная погрешность перемножителя, вызывает появление в выходном напряжении фазочувствительного выпрямителя дополнительной составляющей, приводящей к нестабильности номинального коэффициента передачи усилительного блока. При этом, входное и выходное U t напряжения измерительного усилителя равны, UBx Vcosurt/j) U -KU(6)cos()J2) где - относительная погрешность коэффициента передачи; If - фазовый сдвиг регулируемого усилителя. :сли обозначить мультипликативную погрещность перемножителя через „, то после нескольких преобразований относительный вклад о в корректирующее воздействие можно получить в виде при if О 8 И (3) Таким образом, стабильность коэффициента передачи измерительного усилителя зависит от отнощения&/сГ. Цель изобретения - повыщение стабильности коэффициента передачи. Цель достигается тем, что в измерительный усилитель, содержащий регулируемый усилитель, к выходу которого подключен делитель напряжения, последовательно соединенные переключатель, перемножитель, усилитель ощибки, фазочувствительный выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, а также коммутационный генератор, выходы которого подключены соответственно к управляющему входу переключателя и к опорному входу фазочувствительного выпрямителя, при этом первый и второй входы переключателя соединены с выходом делителя напряжения и входом регулируемого усилителя соответственно, введен сумматор, входы которого подключены к входу регулируемого усилителя и к выходу делителя напряжения соответственно, а выход к второму входу перемножителя. На чертеже представлена структурная электрическая схема измерительного усилителя. Измерительный усилитель содержит регулируемый усилитель 1, делитель 2 напряжения, сумматор 3, переключатель 4, пере.множитель 5, усилитель ощибки 6, фазочувствительный выпрямитель 7, коммутационный генератор 8 и фильтр 9 нижних частот. Устройство работает следующим образом. Входное напряжение УЬХ усиливается регулируемым усилителем 1 до значения U, . Выходное напряжение делителя 2, имеющего коэффициент передачи, обратный номинальному коэффициенту передачи К регулируемого усилителя 1, равно U-, -и () co5(wi + lf), (4) Разность мгновенных значений напряжений Ubx и и ана выходе сумматора 3 можно представить как U,Vl()cos(f- cosiKi-U(i 8}sinifs (5) S/n vJi Напряжение U 3 подается на вход перемножителя 5, на другой вход которого поочередно воздействует входное напряжение Uux и напряжение U г с выхода делителя 2 через переключатель 4. Последний управляется коммутационным генератором 8. На выходе перемножителя 5 образуется напряжение частоты коммутации. При этом в течение одного полупериода коммутирующего напряжения величина постоянного напряжения на выходе перемножителя 5 может быть найдена как,гг о

U;-Uex-Ui f (bOJcoslp-l)(6)

В другой полупериод

Us U,)cosif(u5)cos(/M((7)

X sinifРазность напряжений Us и UJ пропорциональна разности действующих значений Ubx-H напряжения U а После усиления в усилителе 6 напряжение частоты коммутации выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 7 и через фильтр 9 подается в качестве корректирующего на управляющий вход регулируемого усилителя 1, изменяя коэффициент передачи блока до номинального значения. Можно показать, что напряжение на выходе фильтра 9 представляется в виде ,„ f

u,--cLVsii4,(8)

где а коэффициент пропорциональности.

Как следует из выражения 8, величина напряжения коррекции не зависит от фазовых сдвигов в регулируемом усилителе 1.

Основным преимуществом предлагаемого усилителя является меньшее влияние на корректирующее воздействие мультипликативной погрещности 5 перемножителя за один период частоты коммутации. С учетом So напряжение на выходе фильтра нижних частот равно

)S(l(S)(li-S-cosif)S., (9) откуда можно определить.Тогда при малых ФР

(10)

Таким образом, в предложенном измерительном усилителе по сравнению с прототипом нестабильность коэффициента передачи, обусловленная мультипликативной погрешностью перемножителя, снижена в и определяется собственно 8о

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий регулируемый усилитель, к выходу которого подключен делитель напряжения, последовательно соединенные переключатель, перемножитель, усилитель ошибки, фазочувствительный выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, а также коммутационный генератор, выходы которого подключены соответственно к управяющему входу переключателя и к опорному входу фазочувствительного выпрямителя, при этом первый и второй входы переключателя соединены с выходом делителя напряжения и входом регулируемого усилителя соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности коэффициента передачи, в него введен сумматор, входы которого под- , ключены соответственно к входу регулируемого усилителя и к выходу делителя напряжения, а выход - к второму входу перемно(Л жителя. оо со ел