Усилитель постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H03F3/38 

Дта

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нанопольтметрах постоянного напряжения.

Цель изобретения - сохранение быстродействия при изменении выходного сопротивления источника входного сигнала.

На фиг, представлена структурная электрическая схема усилителя постоянного напряжения; на фиг.2 - эпюры напряжения, поясняющие принцип работы усилителя постоянного напряжения.

Усилитель постоянного напряжения содержит входной модулятор 1, трансформатор 2,усилитель 3 переменного напряжения, полосовой фильтр 4, синхронный демодулятор 5, выходной интегрирующий элемент. 6, цепь 7 обратной связи, первый 8 н второй 9 управляемые ключи, генератор 10 переменнс - го напряжения, дифференциальный усилитель 11 и усилитель 12 с регулируемым коэффициентом усиления, входящие в состав усилителя 3 переменного напряжения, амплитудный детектор 13, компаратор 14 напряжения, элемент ИЛИ 15, RS-триггер 16, тактовый генератор 17, счетчик |8, дешифратор 19, третий 20 и четвертый 21 управляеь1ые ключи.

Усилитель работает следующим об- разом.

Входной сигнал поступает через входной модулятор 1 и трансформатор 2 на вход усилителя 3 переменного напряжения и усиливается в нем. В полосовом фильтре 4 вьделяется первая гармоника переменного напряжения. На выходе синхронного демодулятора 5 выделяется о гибающая входного сигнала, которая после сглаживания выходным интегрирующим элементом 6 поступает на выход устройства. Цепь 7 обратной связи передает часть выходного напряжения устройства на его вход для стабилизации коэффициента передачи усилителя постоянного напряжения.

На фиг.2а,б,в,г,д представлены эпюры напряжения соответственно на входах управления входного модулятора 1, на входах управления первого и второго управляемых ключей 8, 9 и на R-входе RS-триггера 16.

При изменении выходного сопротивления источника входного сигнала изменяется коэффициент передачи входного модулятора 1, так как переменное

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 определяется током, протекающим через источник входного сигнала. Из-за этого при увеличении . выходного сопротивления источника входного сигнала уменьщается коэффициент передачи тракта усиления, охваченного цепью 7 обратной связи, что приводит к уменьшению быстродействия усилителя постоянного тока.

Для устранения этого недостатка в усилителе постоянного напряжения предусмотрена периодическая коррекция коэффициента передачи усилителя 12 с регулируемым коэффициентом усиления.

В режиме коррекции выходное напря- жение генератора 10, которое представляет собой напряжение синусоидальной формы с несущей частотой порядка 5 кГц, подается через одно плечо входного модулятора 1 и половину первичной обмотки трансформатора 2 на источник входного сигнала. Формируемое при этом переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 усиливается дифференциальным усилителем 11 и усилителем 12 с регулируемым коэффициентом усиления, вь1ходное напряжение которого не проходит через полосовой фильтр 4, так как он настроен на частоту модуляции равную 85 Гц. Выходной интегрирующий элемент 6 при этом работает в режиме запоминания, запоминая значение выходного сигнала.

Выходное переменное напряжение усилителя 12 с регулируемым коэффициентом усиления детектируется ампли- туднь1М детектором 13 и поступает на вход компаратора 14, где оно сравнивается с опорным напряжением. Если выходное напряжение амплитудного детектора 13 меньше опорного, то по мере увеличения цифрового кода счетчика 18 увеличивается выходное напряжение усилителя 12 с регулируемым коэффициентом усиления до тех пор, пока не сработает компаратор 14. После срабатывания компаратора 14 его выходное напряжение через элемент ИЛИ 15 и RS-триггер 16 поступает на вход тактового генератора 17, закрывая его и останавливая счетчик 18. То же самое происходит при переполнении счетчика 18. Благодаря этому осуществляется н еобходимая подстройка коэффициента усиления усилительного тракта усилителем постоянного напряжения под выходное сопротивление источника входного сигнала.

В реальном усилителе постоянного напряжения время коррекции коэффициента передачи усилительного тракта не превышает 10 мс. Периодичность коррекции устанавливается в зависимости от скорости изменения выходного сопротивления источника входного сигнала.

В качестве управляемых ключей 8, 20 и 21 могут быть использованы фоторезистивные коммутаторы.

, Необходимое быстродействие усилителя постоянного- напряжения обеспечивается при увеличении выходного сопротивления источника входного сигнала .до 1 МОм.

Ф.ормулаизобретения

Усилитель постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные входной модулятор, трансформатор усилитель переменного напряжения, полосовой фильтр, синхронный демодулятор и выходной интегрирующий элемент, цепь обратной связи, вход которой включен между выходом выходного интегрирующего элемента и обшей ши- йой, а выход соединен со средним выводом первичной обмотки трансформатора через управляемый ключ, отличающийся тем, что, с целью сохранения быстродействия при изменении выходного сопротивления источника входного сигнала, введен генератор переменного напряжения, выход которого через второй управляемый ключ соединен со средним выводом первичной обмотки трансформатора, а усилитель

переменного напряжения выполнен на последовательно соединенных дифференциальном усилителе и усилителе с регулируемым коэффициентом усиления, последовательно соединенных амплитудном детекторе, компараторе напряже-: ния, элементе ИЛИ, RS-триггере, тактовом генераторе и счетчике, дешифраторе, при этом вход амплитудного детектора соединен с выходом усилителя

с регулируемым коэффициентом усиления, второй вход компаратора напряжения соединен с источником опорного напряжения, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом счетчика, R-вход RSтриггера образует первый вход управления усилителя постоянного напряжения, выходные шины счетчика соединены с ИННОЙ управления усилителя с регу- лируемьм коэффициентом усиления через дешифратор, а вход управления второго управляемого ключа соединен с входом управления первого управляемого ключа и образует второй вход управления усилителя постоянного напряжения .

Изобретение относится к измерительной технике и м.б. использовано в нанЬвольтметрах постоянного напряжения. Цель изобретения - сохранение быстродействия при изменении выходного постоянного напряжения. Усилитель постоянного напряжения содержит входной модулятор 1, тр-р 2, у-ль 3 переменного напряжения, полосовой фильтр4, синхронный демодулятор 5, выходной интегрирующий элемент 6, цепь ОС 7, управляемые ключи 8, 9, 20, 21, г-р 10 переменного напряжения дифференциальный у-ль I1 и у-ль 12 с регулируемым коэф.усиления, входящие в состав упомянутого у-ля 3 переменного напряжения, амплитудный детектор 13, компаратор 14 напряжения, элемент ИЛИ 15, RS-триггер 16, тактовый г-р 17, счетчик 18, дешифратор 19. Для устранения уменьшения быстродействия в устр-ве предусмотрена периодическая коррекция коэф. передачи у-ля 12. Периодичность коррекции устанавливается в зависимости от скорости изменения выходного сопротивления источника входного сигнала. Необходимое быстродействие у-ля постоянного напряжения обеспечивается увеличением выходного сопротивления источника входного сигнала до } МОм. 2 ил. i (Л