Усилитель с гальванической развязкой Советский патент 1987 года по МПК H03F3/38 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве усилителя аналоговых сигналов постоянного тока с ослабленной чувствительностью к помехам общего вида.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона входных сигналов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя с гальванической развязкой.

Предлагаемый усилитель содержит входной операционный усилитель 1, трансформатор 2, инвертирующий сумматор 3, выполненный на выходном операционном усилителе 4, первьй 5 и второй 6 однополупериодные выпрямитеСигнал с выхода первого однополу- периодного выпрямителя 5 является сигналом обратной связи для входного операционного усилителя . Второй ключ 10 вьтолняет роль восстановителя уровня - снижает величину обратного выброса напряжения, возникающего при размыкании первого ключа 9 в первичной обмотке трансформатора 2. Аналогично происходит работа при положительном входном сигнале. В этом случае на выходах третьего 7 и четвертого 8 однополупериодных выпрямителей образуется выпрямленное напряжение отрицательной полярности, величина которого существенно превышает выпрямленное напряжение положительной полярности на выходах первого 5 и второго 6 однополупериодных

йи одной полярности и третий 7 и чет-20 ..выпрямителей. В результате на выходе

вертый 8 однополупериодные выпрямители другой полярности, первый 9 и второй 10 ключи, генератор 11 импульсов, выполненный в виде несимметрич- ного мультивибратора с инверсным выходом, первый 12, второй 13 и третий 14 резисторы, входную 15 и выходную 16 общие шины.. i Устройство работает следующим об- разом.

Входной сигнал постоянного тока, например, отрицательной полярности проходит через первьй резистор 12, вызывает на выходе входного операционного усилителя 1 появление положительного постоянного напряжения. Это напряжение с помощью генератора 11 импульсов и первого 9 и второго Ю ключей модулируется и превра щается в обмотках трансформатора 2 в импульсное напряжение, имеющее положительную и отрицательную составляющие. Из-за того, что генератор 11 импульсов выполнен в виде несиммет- ричного мультивибратора, амплитуды этих составляюшзнх оказьшаются существенно различными, поэтому на выходах первого 5 и второго 6 однополупериодных выпрямителей образуется выпрям- ленное напряжение положительной полярности, величина которого существено превышает выпрямленное напряжение отрицательной полярности на выходах третьего 7 и четвертого 8 однополу- периодных выпрямителей. В результате на выходе инвертирующего сумматора 3 появляется постоянное выходное напряжение отрицательной полярности.

Сигнал с выхода первого однополу- периодного выпрямителя 5 является сигналом обратной связи для входного операционного усилителя . Второй ключ 10 вьтолняет роль восстановителя уровня - снижает величину обратного выброса напряжения, возникающего при размыкании первого ключа 9 в первичной обмотке трансформатора 2. Аналогично происходит работа при положительном входном сигнале. В этом случае на выходах третьего 7 и четвертого 8 однополупериодных выпрямителей образуется выпрямленное напряжение отрицательной полярности, величина которого существенно превышает выпрямленное напряжение положительной полярности на выходах первого 5 и второго 6 однополупериодных

..выпрямителей. В результате на выходе

5

0

5

0 5 ;о 5

усилителя с гальванической развязкой образуется выходное напряжение положительной полярности.

Для того, чтобы коэффициент усиления усилителя с гальванической развязкой определялся отношением сопротивления первого 12 и второго 13 резисторов, необходимо, чтобы трансформатор 2 имел обмотки с равным числом витков и чтобы второй 13 и третий 14 резисторы имели сопротивления, равные, сопротивлением соответствующих входов инвертирующего сумматора 3.

Предлагаемый усилитель с гальва- ., н ичёской развязкой обеспечивает У С.и- ление двухполярных сигналов, при этом нелинейность передаточной характеристики ф1ределяется неидентичностью диодов однополупериодных вы- 1прямителей, а стабильность коэффициента усиления - стабильностью резисторов.

Формула изобретения

Усилитель с гальванической развяз- ,кой, содержащий входной, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен непосредственно с первым выводом первого резистора и через второй резистор с выходом первого од- нополупериодного вьшрямителя одной полярности, общая точка которого соединена с входной общей шиной, а вход которого присоединен непосредственно к первому выводу первичной обмотки трансформатора и через первый ключ - к выходу входного операционно

31

го усилителя, неинвертирующий вход которого объединен с вторым выводом первичной обмотки трансформатора.и подключен к входной общей шине, первый выврд вторичной обмотки трансформатора соединен с входом второго од- нополупериоднрго выпрямителя той же полярности, что и первый, общая точка которого объединена с. вторым выводом вторичной обмотки трансформатора и подключена к выходной общей шине, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом первого ключа, а второй вывод первого резистора является входом усилителя с гальванической развязкой, отличающи с я тем, что, с целью увеличения динамического диапазона входных сигналов, введены инвертирующий сумматор, выполненный на выходном операционном усилителе, третий и четвертый одно- полупериодные выпрямители другой полярности, второй ключ и третий резистор, а генератор импульсов -вьшол- нен в виде несимметричного мульти

Составитель В. Серов Редактор А. Шишкина Техред мГходанич

Заказ 7533/55 Тираж 899Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4,

0

5

0

5

вибратора с инверсным выходом, причем второй ключ подключен между первым и вторым выводами первичной обмотки трансформатора, входы третьего и четвертого однополупериодных выпрямителей подключены соответственно к входам первого и второго однополупериодных вьшрямителей, выход третьего однополупериодного выпрямителя через третий резистор подключен к первому выводу первого резистора, выходы второго и четвертого однополупериодных выпрямителей соединены с входами инвертирующего сумматора, выход которого является выходом усилителя с гальванической развязкой, инверсный выход генератора импульсов подключен к управляющему входу второго ключа, общая то чка третьего однополупериодного выпрямителя сосди- . нена с входной общей шиной, а общие , точки инвертирующего сумматора и четвертого однополупериодного выпрямителя объединены и соединены с выходной общей шиной.

Корректор Н. Король

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение динамического диапазона входных сигналов. Усилитель содержит входной операционный усилитель (ОУ) I, трансформатор 2, инвертирующий сумматор (НС) 3, выполненный на выходном ОУ 4, четыре однополупериодных выпрямителя (в) 5 и 6 одной полярности и 7и 8 другой полярности, два ключа 9 и 10, г-р- 11 импульсов, выполненный в виде несимметричного мультивибрато- . ра с инверсным выходом, три резистора 12, 13, и 14 и входную и выходную общие щины 15 и 16. Данная совокупность элементов обеспечивает усиление двухполярныХ сигналов. При этом нелинейность передаточной х-ки определяется неидентичностью диодов В .5-8, а стабильность коэф. усиления определяется стабильностью резисторов 12 и 13. Цель достигается введением ИСЗ, 85-8, ключа 10 и резистора 14. 1 ил. W г Сд СП о: