Устройство для преобразования тока в напряжение Советский патент 1984 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и предназначено для использования при исследовании переменных токов с широким диапазоном изменения частоты. Известно устройство для -преобразования тока в напряжение, содержащее усилитель и трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, первая из которьк соединена с входом усилителя, а вторая включена в выход ную цепь усилителя последовательно с резистором съема выходного напряжения ll. Недостаток устройства - невысокая точность преобразования, обусловленная зависимостью выходного напряжения от сопротивления нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразования тока в напряжение, содержащее усилитель и трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, первая из которых соединена с входом усилителя,а вторая через ограничительный резистор подключена к его выходу 2 Параллельное подключение к выходу усилителя второй вторичной обмотки позволяет устранить зависимость выходного напряжения преобразователя от сопротивления нагрузки. Однако подобное устранение оказывается возможным только при мальпс значениях индуктивного сопротивления второй вторичной обмотки. Во избежание шунтирования нагрузк ток во второй вторичной обмоткедолжен быть ниже тока нагрузки и, следовательно, значительно ниже первичного тока. Как известно, магнитодвижущая сила, создаваемая второй вторичной обмоткой, практически равна магнитодвижущей силе первичной обмотки.. В связи с этим число витков в-торой вторичной обмотки должно значительно превышать число витков первичной обмотки, т.е. индуктивное сопротивле ние в цепи обратной связи усилителя принципиально не может быть малым, а точность преобразования - высокой при повьш1енных частотах преобразуемо го тока. Цель изобретения - расширение час тотного диапазона преобразования при сохранении приемлемой точности путем исключения зависимости сопротивления цепи обратной связи усилителя от час тоты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования тока в напряжение, содержащее усилитель и трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, первая из которых соединена с входом усилителя, а вторая одним из выводов через ограничительный резистор подключена к одной из его выходных клемм,, введены подстроечный резистор, регулируемый конденсатор и индикатор, а ограничительный резистор вьшолнен регулируемым, причем подстроечный резистор включен между другим выводом второй вторичной обмотки и другой выходной клеммой усилителя, а параллельно соединенные рехулируемый конденсатор и индикатор - между несвязанными один с другим выводами второй вторичной обмотки и подстроечного резистора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для преобразования тока в напряжение. Устройство содержит усилитель 1, трансформатор с первичной 2, первой вторичной 3 и второй вторичной 4 обмотками, регулируемый ограничи- тельный резистор 5, регулируемый подстроечный резистор 6, регулируемый конденсатор 7 и индикатор 8. Вторичная обмотка 3 соединена с входом усилителя 1, а вторичная обмотка 4подключена через ограничительный 5и подстроечный 6 резисторы параллельно его выходу. Параллельно соединенные конденсатор 7 и индикатор 8 включены между несвязанными один с другим выводами вторичной обмотки 4 и подстроечного резистора 6. Устройство работает следующим образом. Преобразуемый переменный ток I протекает через первичную обмотку 2 трансформатора. Магнитодвижущая сила, создаваемая этим током, уравновешивается магнитодвижущей силой, создаваемой током вторичной обмотки 4. Разность магнитодвижущих сил в магнитопроводе трансформатора, созданных токами обмоток 2 и 4, предопределяет магнитный поток рассогласования, который наводит электродвижущую силу во вторичной обмотке 3 трансформатора. Напряжение между зажимами обмотки 3, усиленное усилителем 1, создает ток в цепи обратной связи, содержащей ограничительный резистор 5 и .параллельный контур, обрааованный индуктивностью вторичной обмотки 4 и емкостью конденсатора 7. На низких частотах индуктивность вторичной обмотки 4 практически не проявляется и при большом коэффициенте усиления усилителя 1 выходное напряжение U последнего следует закону изменения тока I в первичной обмотке 2.

На частотах порядка несколько десятков килогерц индуктивное сопротивление вторичной обмотки 4 становится соизмеримым с сопротивлением с1граничительного резистора 5. В известном устройстве 21 это привело бы к существенным погрешностям преобразования тока в напряжение. В предлагаемом же устройстве наличие конденсатора 7 позволяет компенсировать индуктивное сопротивление вторичной обмотки 4 путем настройки параллельного контура в резонанс, который фиксируется индикатором 8, При этом полно сопротивление параллельного контура является чисто активным и равно его резонансному сопротивлению. При изменении емкости конденсатора 7 изме.няется и добротность контура, а следовательно, и величина тока, протекающего через вторичную обмотку 4.

Чтобы этого избежать, необходимо одновременно с изменением-емкости конденсатора 7 соответственно изменять и сопротивление подстроечного резистора 6. Добротность контура при этом остается постоянной. При изменении частоты входного сигнала, кроме изменения добротности контура, меняется вместе с тем и его резонансное сопротивление, что приводит к изменежоо. тока в неразветвленной части 1{еяи обратной связи усилителя 1. При постоянной добротности это опять же обусловливает изменение тока, протекающего через вторичною обмотку 4. Для того, чтобы компенсировать изменение резонансного сопротивления контура, необ-г ходимо в соответствующую сторону изменять сопротивление ограничительного резистора 5.

Таким образом, в предлагаемом устройстве общее сопротивление цепи обратной связи усилителя, складывающееся из сопротивления ограничительного резистора и резонансного сопротивления контура, образованного индуктивностью вторичной обмотки и емкостью конденсатора, оказывается независимым от частоты. Это в конечном счете и обеспечивает расширение частотного диапазона преобразования.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТОКА В НАПРЯЖЕНИЕ, содержащее усилитель и трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, первая из которых соединена с входом О- f усилителя, а вторая одним из выводов через ограничительный резистор подключена к одной из его выходных клемм, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона преобразования, в него введены подстроечный резистор, регулируемый конденсатор и индикатор, а ограничительный резистор выполнен регулируемым, причем подстроечный резистор включен между другим выводом второй вторичной обмотки и другой выходной клеммой усилителя, а параллельно соединенные регулируемый конденсатор и индикатор - между несвязанными i один с другим вьгаодами второй вторичной обмотки и подстроечного резистора. (Л i С с е © J ND N9 ;о со If