Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1985 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное преимущественно для напряжений, поступающих от источников малой мощности.

Цель изобретения - повышение точности и стабильности преобразователя.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя, обеспечивающего однополупериодное выпрямление входного сигнала; на фиг. 2 - схема преобра.зователя, обеспечивающего двухполупериодное выпрямление входного сигнала; на фиг. 3 - схема выполнения корректирующего канала преобразователя , вариант.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное фиг. 1) содержит дифференциальный усилитель , диодно-резисторный мост 2, корректирующий канал 3, эквивалент нагрузки 4 и масштабирующий элемент в виде дополнительного резистора 5. Неинвертирующий вход усилителя 1 соединен с входным выводом 6. Инвертирующий вход усилителя через масщтабирующий элемент 5 соединен с входным выводом 7, соединенным с общим выводом 8

Разноименные выводы электродов диодов 9 и 10 моста 2 соединены с выходом усилителя 1. Общая точка соединения резисторов 11, 12 и 5 подключена к инвертирунлдему входу усилителя 1. Точки соединения диодов 9 и 10 с резисторами 11 и 12 служат парафазными выходами преобразователя образуя выходные выводы 3 и 14. Вы ходной вьшод 15 соединен с общим выводом. Выходные выводы 13 и 14 соединены с входами 16 и 17 соответственно корректирующего канала 3, выход 18 которого соединен с корректируKoafttt входом 19 усилителя 1. Эквивалент нагрузки 4 подключен к одному из выходных выводов (13 или 14). преобразователя , т.е. есхш нагрузка преобразователя подключена к выходным выводам 13 и 15, то эквивалент нагрузки 4 подключается к выводам 14 и 15 и наоборот. Вдаолнение эквивалента нагрузки зависит от типа нагрузки преобразователя при обяз.ательном выполнении условия, что полное сопротивление эквивалента нагрузки равно полному сопротивлению внешней нагрузки.

Устройство по фиг. 2. отличается от устройства . 1 тем, что масштабирующий элемент 5 выполнен в виде двух резисторов 20 и 21, общая точка соединения которых подключена к входному выводу 7, а их свободные вьшоды подключены соответственно к точкам соединения диодов 9 и 10 с резисторами И и 12. Общий

вывод 8 соединен с входным выводом 6.

Корректирующий канал, согласно фиг. 3, состоит из последовательно соединенных сумматора 22, высокочастотного фильтру 23, астатического

звена 24 и масштабного элемента 25. Входы сумматора 22 служат входами 16 и 17 корректирующего канала 3 фиг. 1 и 2.). Выход масштабного элемента 25 служит выходом 18 корректирующёго канала 3.

Сумматор 22 может быть выполнен по стандартной схеме суммирующего операционного усилителя, в простейшем случае - в виде двух резисторов

26 и 27, одни выводы которых объединены. Фильтр 23 может быть выполнен в виде ЕС-фильтра или в виде конденсатора 28, одна обкладка которого соединена с входом и выходом фильтра 23, а другая - с общим выводом. В этом случае резисторы 26, 27 и конденсатор 28 выполняют функции сумматора и высокочастотного фильтра. Астатическое звено 24 может быть выполнено, в частности, в виде интегрирующего усилителя 29 с конденсатором 30 и резистором 31 в цепи отрицательной обратной связи.

Масштабный элемент 25 может быть

выполнен, в частности, в виде резистора 32.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное работает следующим образом..,

Источник входного сигнала Uj,( переменного . тока может быть подключен либо к выводам 6,8 (вывод 8 в этом случае соединен с выводом 7), либо к выводам 7,8 (вывод 6 в этом случае соединен с выводом 8). Нагрузка может быть подключена либо к выводам , либо к выводам 14, 15.

Пусть источник входного сигнала подключен к выводам 6,8, а нагрузка к выводам ГЗ, 15. Напряжение переменного тока с вывода 6 (фиг. 1) поступает на ненивертируюо й вход усилителя 1, а с вывода 8 - на вывод 7

и через резистор 5 на инвертирующий вход усилителя I.

С выхода усилителя 1 положительная полуволна напряжения проходит через диод IО моста 2 и поступает в нагрузку, а через резисторы 12 и 5 - на общий вывод (общую шину). Отрицательная полуволна напряжения с выхода усилителя 1 проходит через диод 9 и поступает на эквивалент нагрузки 4, а через резисторы 11 и 5 - на общую шину. Падение напряжения на резисторе 5 представляет собой напряжение обратной связи, которое поступает на инвертирующий вход усилителя 1 и определяет его коэффициент передачи.

Напряжения с парафазных выходов 13 и 14 поступают на входы 16 и 17 корректирующего канала 3 и после суммирования сумматором 22 (фиг.З), фильтра:ции высокочастотным фильтром 23 сигнал подвергается интегрированию статическим звеном 24, после чего через масштабный элемент 25 с выхода 18 корректирующего канала 3 полученный сигнал поступает на корректирующий вход 19 усилителя 1. Этот сигнал корректирует выходной сигнал усилителя I до тех пор, пока среднее значение сигнала на входе 16 корректирующего канала 3 не станет равным среднему значению сигнала на его входе 17, т.е. регулирует выходной сигнал усилителя 1 до тех пор, пока в нем не будет постоянной составляющей вызванной смещением нуля усилителя или неидентичностью параметров диодов 9 и 10. Наличие эквивалента нагрузки 4 уравнивает токи, текущие с выхода усилителя 1 через диод 10 в нагрузку и с выхода усилителя 1 через диод 9 - в эквивалент нагрузки. Это позволяет более точно осуществлять коррекцию, так как диоды 9 и 10 всегда работают при равных токах, т.е. в одной точке вольтамперной характеристики. I

При вьтолнении преобразователя

по фиг.2, он работает следующим образом. Источник входного сигнала Ugjj , подключенный к выводам 7 и 8, соединен с неинвертирующим входом . усилителя 1 и через резисторы 20 и 21, 11 и 12 - с инвертирующим входом усилителя 1. Одна полуволна входного переменного напряжения, например положительная, через резисторы 20 и 11 поступает на инвертирующий вход усилителя 1 и .с выхода этого усилителя инвертированная (отрицательная) полуволна через

диод 9 поступает на выход 14. Вторая полуволна (отрицательная) через резистор 20 непосредственно проходит на выход 14. Аналогичным образом формируется выпрямленный сигнал на выходе 13. Положительная полуволна входного напряжения через резистор 21. проходит на выход 13. Отрицательная полуволна входного напряжения через резисторы 21 и 12 поступает

на инвертирующий вход усилителя 1 и с выхода этого усилителя инвертированная (положительная) полуволна через диод 10 также поступает на выход 13.

Одновременно выходные парафазные напряжения с выходов 13 и 14 поступают на входы 16 и 17 корректирующего канала 3, выходной сигнал которого поступает на вход 19 усилителя 1, корректируя его выходиой сигнал до тех пор, пока в нем не будет постоянной составляющей, вызванной смещением нуля усилителя I или неидентичностью параметров диодов 9

и 10. Работа корректирующего канала не отличается от его работы в устройстве по фиг. 1 .

Устройство по фиг. 1 предпо,чтительно использовать в тех случаях,когда необходимо работать с источником сигнала переменного тока, имеющим значительное выходное сопротивление. В этом случае для уменьшения погрешности преобразователя необходимо иметь, преобразователь с доста.

точно высоким входным сопротивлением, что и обеспечивается подачей входного сигнала на неинвертирующий вход усилителя 1 и соединением инвертирующего входа с общей шиной.

В тек случаях, когда необходимо иметь двухполупериодное выпрямление сигнала, предпочтительно использовать схему по фиг. 2, Однако эта

схема имеет низкое входное сопротивление, что обусловлено подачей входного сигнала на инвертирующий вход усилителя 1 и соединением неинвертирующего входа усилителя 1 с общей шиной..

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий