Широкополосный преобразователь тока с гальваническим разделением цепей Советский патент 1988 года по МПК H01F27/42 

г-л

со

00

ел ел

00

«

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании широкополосных высокоточных измерительных преобразователей тока с гальваническим разделением входной и выходной цепей.

Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение полосы рабочих частот преобразователя.

На чертеже представлена принципиальная схема широкополосного преобразователя тока с гальваническим разделением цепей.

Преобразователь содержит первый 1 и второй 2 усилители постоянного тока, трансформатор 3, содержаший входную обмотку 4, обмотку 5 обратной связи и компенсирующую обмотку 6, активные сопротивления 7 и 8, первый 9 и втор.ой 10 резисторы, конденсатор |1 и третий резис-, тор 12, при этом одноименные выводы обмотки 5 обратной связи и компен- сируюшей обмотки 6, имеюшие равное количество витков, соединены между сОт бой и подключены к выходу первого усилителя 1, второй конец обмотки 5 обратной связи подключен к неинвертирующему входу первого усилителя 1, а второй конец компенсирующей обмотки 6 соединен с общим проводом, выход второго усилителя 2 через первый резистор 9 подключен к инвертирующему входу первого усилителя 1, который через второй резистор 10 присоединен к выходу первого усилителя 1, причем выход второго усилителя 2 соединен через конденсатор 11 со своим инвертирующим входом, который через третий резистор 12 подключен к общему проводу.

Широкополосный преобразователь тока с гальваническим разделением цепей работает следующим образом.

Ток JBX, протекающий по входной обмотке 4, создает в магнитопроводе трансформатора 3 основной магнитный поток. В компенсирующей обмотке 6, замкнутой на собственное активное сопротивление 8 и пренебрежимо малое выходное сопротивление первого усилителя 1, возникает ток, обусловленный ЭДС взаимной индукции, который создает компенсирующий магнитный поток, направленный встречно основному потоку. При этом напряжение на выводах компенсирующей обмотки 6 уменьшается за счет падения напряжения на ее активном сопротивлении 8. Вследствие того, что обмотка 5 обратной связи нагружена на высокое входное сопротивление первого усилителя 1, напряжение на ее выводах равно ЭДС. Обмотки 5 и 6 включены последовательно и встречно по отношению к входу первого усилителя 1, поэтому на вход первого усилителя 1 поступает , разность напряжений, возникающая на выводах этих обмоток, т. е. падение напряжения на активном сопротивлении 8 компенсирующей обмотки 6.

Так как первый усилитель 1 имеет единичный коэффициент усиления, то на его выходе появляется напряжение, равное падению напряжения на активном сопротивлении 8 обмотки 6, которое суммируется с напряжением на выводах обмотки 6. Увеличивается ток, протекающий через компенсирующую обмотку 6, на ту величину, на которую он снижается из-за наличия активного сопротивления 8 этой обмотки: Соответственно увеличивается и компенсирующий магнитный поток, вследствие чего разность магнитных потоков в маг- нитопроводе трансформатора 3 становится равным нулю, что обеспечивает точное преобразование.

Выходное напряжение преобразователя равно падению напряжения на активном сопротивлении компенсирующей обмотки б и

0

0

точно соответствует изменению тока, протекающего через входную обмотку 4. Таким образом, трансформатор работает в режиме размагниченного магнитопровода.

Существенное влияние на работу преоб5 разователя оказывает напряжение смещения усилителя постоянного тока. Применение настройки нуля усилителя постоянного тока не является эффективным средством уменьшения влияния напряжения смещения, поскольку при изменении температуры окру0 жающей среды или по истечении определенного времени на выходе появляется дрейф напряжения смещения.

Вследствие того, что первый усилитель 1 охвачен обратными связями по инвертирующему и неинвертирующему входам, то по

5 постоянному току первый усилитель I работает без обратной связи и из-за наличия напряжения смещения находится в режиме насыщения в одной из полярностей. Для устранения влияния введен второй уси„ литель 2, выход которого соединен через конденсатор М со своим инвертирующим входом и через третий резистор 12 подключен к общему проводу. Такое устройство имеет передаточную функцию (1+

), где т - произведение сопротивления третьего резистора 12 и емкости конденсатора 11, и на определенных частотах является пропорциональным звеном и может передавать сигналы сложной формы без искажения. Подбором т можно обеспечить любой рабочий диапазон частот.

Преимущество предлагаемого технического рещения по сравнению с известным состоит в исключении вопросов обеспече- с ния устойчивости при высокой точности компенсации магнитных потоков,в магнитопроводе трансформатора. Последнее, в свою очередь, обеспечивает точность преобразования, не зависящую от параметров магнитопровода трансформатора. Абсолютная устойчивость преобразователя обусловлена тем, что усилитель имеет единичный коэффициент усиления по напряжению, поэтому если сам усилитель устойчив, то при этом устойчив и преобразователь. В простейшем случае функции усилителя может выполнять эмиттер- ный повторитель.

Кроме того, изобретение обеспечивает расширение частотного диапазона преобразователя. Это обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве эффективность компенсации падения напряжения на активном сопротивлении обмотки трансформатора, работающей в короткозамкнутом режиме, не зависит от частотной характеристики магнито- провода, работающего в размагниченном состоянии, а определяется только амплитудно-частотной характеристикой усилителя. Последнее обеспечивается за счет предлагаемых связей.

Преобразователь прост в настройке и надежен в эксплуатации, так как изменение параметров магнитопровода трансформатора как при сборке, так и в процессе эксплуатации не приводит к потере устойчивости и не ухудшает точность преобразования.

Формула изобретения

Широкополосный преобразователь тока с гальваническим разделением цепей, содержащий усилитель и трансформатор, имеющий входную обмотку, обмотку обратной связи и компенсирующую обмотку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования и расширение рабочей полосы частот, в него введены второй

0 усилитель постоянного тока, первый, второй и третий резисторы, конденсатор, а первый усилитель выполнен по схеме усилителя постоянного тока, при этом одноименные выводы компенсирующей обмотки и обмотки обратной связи соединены между собой и подключены к выходу первого усилителя и неинвертирующему входу второго усилителя, второй конец обмотки обратной связи подключен к неинвертирующему входу первого усилителя, а второй конец компенсирующей

0 обмотки соединен с общим проводом, выход второго усилителя через первый резистор подключен к инвертирующему входу первого усилителя, который через второй резистор присоединен к выходу первого усилителя, причем выход второго усилителя через конденсатор соединен со своим инвертирующим входом, который через третий резистор подключен к общему проводу.

5

5

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение полосы рабочих частот преобразователя. Преобразователь содержит два усилителя 1, 2 постоянного тока, трансформатор 3, имеющий входную обмотку 4, обмотку 5 обратной связи и компенсирующую обмотку 6, три резистора 9, 10, 12, конденсатор 11. Обмотка обратной связи подсоединена через сопротивления 7, 9, 10 к усилителям 1 и 2, благодаря чему в преобразователе эффективность компенсации падения напряжения на активном сопротивлении обмотки трансформатора, работающей в короткозамкнутом режиме, не зависит от частотной характеристики магнитопровода, работающего в размагниченном состоянии, а определяется только амплитудно-частотной характеристикой. 1 ил. $ (Л