Преобразователь параметров комплексных сопротивлений в напряжение Советский патент 1990 года по МПК G01R27/00 

сд

ч1

ся

00 1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматике и может быть использовано при преобразовании, измерении и допусковом контроле параметров элементов сложных электрических цепей, а также при построении высокочастотных решающих усилителей. Цель изобретения - повышение точности преобразования - достигается путем создания устойчивого усилителя с общей глубокой отрицательной обратной связью и большим собственным коэффициентом усиления в широком диапазоне частот. Устройство содержит усилитель 1 сопротивления, перестраиваемый резонансный усилитель 2, образцовый резистор 3 и комплексное сопротивление 4 и представляет собой многокаскадный перестраиваемый избирательный усилитель, охваченный общей отрицательной обратной связью. Особенностью устройства является отсутствие динамической погрешности. 2 ил.

Т

Г

Фиг.1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматике и может быть использовано при преобразовании, измерении и допуско- вом контроле параметров элементов сложных электрических цепей, а также при построении высокоточных решающих усилителей.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя комплексных сопротивлений в напряжение за счет создания устойчивого усилителя с общей глубокой отрицательной обратной связью и большим собственным коэффициентом усиления в широком диапазоне частот. При этом достигается повышение помехозащищенности устройства .

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя параметров комплексных сопротивлений в напряжение; на фиг.2 - то же, вариант.

Преобразователь содержит усилитель 1 сопротивления, перестраиваемый резонансный усилитель 2, образцовый резистор 3 и комплексное сопротивление 4, которое подключено к входу усилителя 1 сопротивления, выход которого соединен с входом перестраиваемого резонансного усилителя 2. Образцовый резистор 3 включен в цепь общей отрицательной обратной связи между входом усилителя 1 сопротивления и выходом перестраиваемого резонансного усилителя 2. Усилитель 1 сопротивления представляет собой усилитель , у которого входной величиной является ток, а выходной - напряжение, размер-ность его коэффициента передачи выражается в омах. При этом усилитель обладает низкими входным и выходным сопротивлениями. Например, он может быть выполнен на основе транзисторного каскада с общей базой или с помощью обычного операционного усилителя (фиг,2). В частности, преобразователь может содержать стандартные операционные усилители 5-7, резисторы 8-10, катушки 11 и 12 индуктивности и переменные конденсаторы 13 и 14. Перестраиваемый резонансный усилитель может быть собран на операционных усилителях 6 и 7 (включение неинвертирующее), в цепи отрицательных обратных связей которых включены параллельные колебательные контуры на катушках 11 и 12 индуктивности и спаренных переменных конденсаторах 1 3

10

И

768704

и 14. Усилитель сопротивления собран на операционном усилителе 5, низкое входное сопротивление которого обеспечивается глубокой отрицательной об- J ратной связью при помощи резистора 8.

Преобразователь работает следующим образом.

Регулировкой переменных конденсаторов 13 и 14, проградуированных в единицах частоты, резонансный усилитель 2 настраивается на частоту входного сигнала. Входное напряжение поступает на преобразуемое комплексное сопротивление 4. При этом ток, протекающий через комплексное сопротивление 4, преобразуется /(с коэффициентом передачи, равным значению резистора 8J с помощью усилителя 1 сопротивления в напряжение, которое очень сильно усиливается резонансным усилителем 2. Цепь отрицательной обратной связи (резистор 3) стабилизирует работу преобразователя и обеспечивает высокую точность преобразования на данной частоте. Следовательно, выходное напряжение преобразователя пропорционально значению комплексного сопротивления 4.

Реальный коэффициент передачи преобразователя К имеет вид

20

25

30

5

0

5

К

где U

.Lb-fil - 0

1

вх

ZjV+ Z«

RSK R

R.

ВЫ

ex

г„ и R8 - К выходное напряжение преобразователя ;

входное напряжение преобразователя;

комплексное сопротивление исследуемого двухполюсника;

соответственно сопротив- ления резисторов -3 и 8; собственный коэффициент усилителя 2 на резонансной частоте.

Поскольку идеальный коэффициент передачи преобразователя имеет вид Kn R,/R4, то относительная погрешность о коэффициента передачи равна

f- -100%.

(О

8-р

Сравним статическую погрешность предлагаемого преобразователя с такой же погрешностью серийно выпускаемого операционного усилителя (ОУ).

51576870

естно, что его погрешность статиз

5 „у имеет

вид

п

б

м ( н м в

&

1

де К

И

.„ с

к

к;

(2)

D1

-oyf5 04 - собственный коэффициент

усиления ОУ; |3 - коэффициент обратной связи. читывая выражения (1) и (2), получим

&e4aj ji-.L,. (3)

R8KtK

Q(J

Для простоты введем следующие соотношения

KZ

0,1Z

ч

4

- ког

(4) (5) (6)

В соотношении (5) множитель 0,1 означает, что усилитель 1 может являться усилителем сопротивления только при наличии глубокой отрицательной обратной связи в усилителе 5 (фиг.2) Выражение (6) справедливо только на резонансной частоте. Поскольку усилители 6 и 7 практически имеют бесконечно большое сопротивление в цепи

обратной связи, то их общий коэффи

циент усиления равен ляя (4), (5) и (6) в

Ko«j- (3),

Подстав- получим

С

.0 оч.

(7)

Из выражения 7) следует, что статическая погрешность предлагаемого

. м

.

10

15

25

30

35

преобразователя меньше погрешности

базового устройства в 0,fK

°S

Напри-i20

мер, при использовании микросхемы ОУ (К544УД2 ) на частоте 10 кГц погрешность предлагаемого преобразователя меньше погрешности базового объекта в 300 раз.

Существенной особенностью предлагаемого преобразователя является отсутствие динамической погрешности. Предлагаемый преобразователь сохраняет свою устойчивость, поскольку на резонансной частоте не выполняется условие баланса фаз, на других же частотах не выполняется условие баланса амплитуд.

Формула изобретения

Преобразователь параметров комплексных сопротивлений в напряжение, содержащий перестраиваемый резонансный усилитель, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены усилитель сопротивления и образцовый резистор, причем комплексное сопротивление подключено к входу усилителя сопротивления, выход которого соединен с входом перестраиваемого резонансного усилителя, а образцовый резистор включен в цепь общей отрицательной обратной связи между выходом перестраиваемого резонансного усилителя и входом усилителя сопротивления.

Составитель В.Бобров Редактор И.Горная Техред М.Дидык

Заказ 1845

Тираж 558

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ C(JCP 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фаг. 2

Корректор Э.Лончакова

Подписное