Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/44 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.

Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий основной и корректирующий тракты. Основной тракт .содержит задающий генератор и усилитель с управляемым коэффициентом передачи и предназначен для подведения- синусоидальных колебаний к нагрузке. Корректирующий тракт состоит из усилителя постоянного напряжения, перемножителя, блока сравнения. В стабилизатор входят также усилитель-ограничитель и нагрузка. Из разностного сигнала, полученного сравнением стабилизируемоr t напряжения с опорным прямоугольным сигналом, при помощи перемножителя выделяется напряжение, пропорциональное отклонению выходного сигнала от номинального, который после усиления используется для изменения коэффициента передачи управляемого усилителя и тем поддерживается заданное значение стабилизируемой величины 1.

Наиболее близким технически решением к данному изобретению является устройство, содержащее задающий генератор, выходом подключенный ко входу регулируемого усилителя, выход которого соединен с выходной клеммой и со входом усилителя-огранич теля, выходом подключенного к первому входу блока сравнения, вто10рой вход которого соединен с выходной клеммой, выход блока сравнения подключен ко входу перемножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, усилитель постоян15ного тока, выходом подключенный к управляющему входу регулирующего усилителя и инвертор 2.

Недостатком известных устройств является низкая точность стабилизации

20 в широком диапазоне частот за счет погрешности системы, вызванной несовпадением моментов перехода через нулевой уровень стабилизируемого и опорного прямоугольного

25 напряжения.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации в широком диапазоне частот.

. Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор иеременного напряжения введен дополнительный перемножитель , первый вход которого подключен к входу усилителя-ограничителя, второй вход - к выходу блока сравнения, а выход - ко второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом введенного дополнительного сумматора непосредственно, а со вторым входом того же сумматора ijfepes инвертор, выход дополнительнЬго сумматора подключен ко входу усилителя постоянного тока,

На чертеже приведена блок-схема

стабилизатора переменного напряже.ния, :

I Схема стабилизатора содержит задющий генератор 1, выход которого содинен со входом регулируемого усили.теля 2 с управляемым коэффициентом передачи. Выход последнего соединен со входами усилителя-ограничителя 3 блока 4 сравнения, перемножителя 5 нагрузкой 6, подключенной к выходньм клеммам. Выход усилителя-ограничителя подведен к дополнительному перемножителю 7 и блоку 4 сравнения. Выход блока сравнения соединен со входами перемножителей 5 и 7, выходы которых подведены к сумматору 8, связанному-со входами инвертора 9 и дополнительного сумматора 10. Выход последнего соединен с регулируемым усилителем с управляемым коэффициентом передачи.

В основу работы данного устройст положен принцип непрерывного сравнения первых гармоник выходного синусоидального и прямоугольного опорного напряжений. В качестве источника опорного сигнала используется усилитель-ограничитель 3, подключенный к выходу стабилизатора. Разностный сигнал, полученный сравнением стабилизируемого напряжения с прямоугольным опорным сигналом, снимается с блока 4 сравнения и подается на перемножители 5 и 7, на второй вход перемножителя 5 поступает синусоидальное напряжение с выхода стабилизатора, а на второй вход перемножителя 7 подводится прямоугольное опорное напряжение с выходе усилителя-ограничителя. Выходные сигналы перемножителей подводятся к сумматору 8, на выходе которого получают напряжение слож ной ;формы, постоянная составляющая KOTCjporo не зависит от фазового сдвига сравниваемых колебаний.

Постояннаясоставляющая выходног напряжения перемножителя 5 равна

5(U3-U,K,V; aKsKaUgmUsn V K9Uim ,..

- зс ° г i

где. Ч - угол сдвига фаз между

сравниваемыми колебаниями U/j и

коэффициенты передачи

блока сравнения и перемножителя 5 ;

г - напряжение на выходе стабилизатора;

напряжение с выхода усилителя-ограничителя;

U.mмаксимальное значение напряжения на выходе стабилизатора;

- максимальное значение н апряжения на выходе усилителя-ограничителя. В выражении (1) первый член связан с углом сдвига фаз М , что обуславливает фазовую погрешность стабилизатора, так как угол Ц меняется в зависимости от частоты стабилизируемого напряжения.

Постоянная составляющая выходного напряжения перемножителя 7, обусловленная перемножением разностного сигнала и первой гармоники прямоугольного опорного напряжения, имеет

u,4u-jU,)u,-«,V

8КаКУизт 2K8K9U rT U3m,.

где Kg - коэффициент передачи умножителя 7.

При этом в выходном сигнале перемножителя 7 будет также постоянная составляющая, обусловленная перемножением высших гармонических составляющих разностного сигнала и прямоугольного опорного напряжения, однако данная составляющая перёмножителя 7 имеет постоянное значение, поэтому влияние высших гармонических составляющих можно-учесть и компенсировать при настройке схемы.

Суммируя постоянные составляющие 0 выходных напряжений перемножителей и при равенстве коэффициентов перё-i. дачи, т.е. при Kg Kg,получим

..

(3)

5 где UQ - напряжение на выходе сумI матора 8..

Из последнего выражения следует, что в предлагаемой схеме отсутствует фазовая погрешность, обусловленная

0 несовпадением Моментов перехода че-« рез нулевой уровень сравниваемых колебаний в диапазоне частот.

Полезный сигнал(медленно меняющаяся постоянная составляющая ) от

5 выходного сигнала сумматора 8 отделяется путем компенсации высших составляющих спектра. Это достигается благодаря тому/ что переменная составляющая спектра Подается на инвертор 9 периодического напряжения,

0 необходимый для изменения ее фазы на 180 градусов. Затем выходные сигналы инвертора 9 и сумматора 8 суммируются на сумматоре 10. Результатом такого сложения является исключение

5 высших гармоник и выделение постоянного напряжения, которое подается на усилитель с управляемым коэффициентом передачи и используется для восстановления номинального значения стабилизируемого сигнала с высокой точностью.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий задакиций генератор, выходом подключенный ко входу регулируемого усилителя, выход которого соединен с выходной клеммой и со входом усилителя-ограничителя выходом подключенного к первому «ходу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходной клеммой, выход блока сравнения подключен ко входу перемножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, усилитель постоянного , выходом подключенный к управляющему входу регулирующего усилителя и инвертор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации в широком диапазоне частот, в него введен дополнительный перемножитель, первый вход которого подключён к выходу усилителя-ограничителя, второй вход к выходу блока сравнения, а выход ко второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом введенного дополнительного сумматора непосредственно, а со вторым входом этого же сумматора через инвертор, выход дополнительного сумматора подключен ко входу усилителя постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторскоесвидетельство СССР 20 № 431497, Q 05F 1/44, 1972.

I 2. Авторское свидетельство СССР I 450146 Q 05 F 1/56, 1973.