Усилитель постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H03F3/38 

(St) УСИЛИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к усилителям постоянного тока для усиления малых постоянных напряжений от источников, имеющих широкий врзможный диапазон внутренних сопротивлений.

Известен усилитель постоянного тока, содержащий последовательно соединенные входной фильтр низкой частоты, модулятор, усилитель переменного тока, демодулятор, а также генерато(э управления, первый выход которого подключен к входам управления модулятора и демодулятора, и источник компенсационного тока, выход которого подключен к входу модулятора, а первый вход управле ния - к второму выходу генератора управления 1 }.

Недостатком известного усилителя постоянного тока является низкая точность, обусловленная тем, что выходной компенсационный ток цепи обратной связи создается пропорционально средневыпрямленному значению пульсации на выходе демодулятора и косинуса фазового сдвига между первыми гармониками пульсации на выходе демодулятора и импульсов на выходе генератора управления, не заграждено попадание постоянного напряжения с выхода демодулятора на вход

10 управления источника компенсационного тока, не заграждено проникновение на выход цели обратной связи мгновенных значений напряжения на выходе демодулятора втечение полу15периодов сигнала на выходе генератора управления.

Цель изобретения - повышение точности путем уменьшения дрейфа нуля

20 за счет устранения указанных недостатков

Поставленная цель достигается тем,что в усилитель постоянного тока - 39 введен блок детектирования пульсаций вход которого подключен к выходу демодулятора, выход - к второму входу управления источника компенсационного тока, а вход управления - к вто рому выходу генератора управления. Кроме того, блок детектирования пульсаций состоит из последовательно включенных между его входом и одним из входов коммутатора первых инвертора, фиксатора уровня и узла выборки и хранения, а также пос ледовательно включенных между его входом и другим входом коммутатора вторых фиксатора уровня и узла выбор км и хранения, причем выход коммутатора является выходом блока детектирования пульсаций, объединенные входы управления первых фиксатора уровня, узла выборки и хранения и коммутатора подключены к входу управления блока детектирования пульсаций, а через второй инвертор - к объединенным входам управления вторых фиксатора уровня и узла выборки и хранения. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого усилителя. Усилитель содержит входной фильтр 1 низкой частоты, подключенный к вхо ду модулятора/(мод) 2, к входу управления которого подключен выход ге нератора управления (ГУ) 3, выход МОД 2 подключен к входу усилителя переменного напряжения (УПН) , выхо которого в свою очередь подключен к входу демодулятора (. Вход управ ления ДМ 5 подключен к первому выходу ГУ 3. Выход ДМ 5 является выходом всего усилителя постоянного тока. Блок 6 детектирования размаха пульсации (ДРП), вход которого соединен с выходом ДМ 5, источник 7 компенсационного тока (ИКТ), выход которого подключен к входу МОД 2, а два входа - соответственно к второ/ выходу ГУ 3 и выходу блока 6 ДРП,блок 6 ДРП,содержит коммутатор 8,последовательно включены между входом блока ДРП 6 и одним из входов коммутатора 8 первых инвертора 9, фиксатора 10 уровня (ФУ) и узла 11 выборки и хранения (УВХ), а также последовательно включение между входом блока ДРП 6 л другим входом коммутатора вторых ФУ 12 и УВХ 13, причем выход коммутатора является выходом блока 6 ДРП, объединенные входы управления первых 4 ФУ 10, УВХ 11 и коммутатора 8 под-ключены к входу управления блока 6 ДРП, и второму выходу ГУ 3, а через второй инвертор Н - к объединенным входам управления вторых ФУ 12 и УВХ 13. Усили7ель работает следующим образом. При скачкообразном увеличении сопротивления источника сигнала до некоторого высокого значения на входе МОД 2 появляется периодически пульсирующий дрейф нуля, наложенный на входнбе напряжение и вызванный действием входного остаточного тока, Одновременно накладывается пульсация и на выходное напряжение, при . этом размах пульсации превышает размах пульсации на входе в коэффициент усиления УПТ раз. Сумма пульсации и выходного постоянного напряжения подается на вход блока 6 ДРП. С задержкой в половину периода пульсации на выходе блока 6 ДРП и на входе ИКТ 7 появляется постоянное напряжение, значение которого в точности равно размаху пул1Г сации, т.е. разнице .предельных значений пульсации, наблюдаемых в моменты чередования полупериодов напряжения на втором выходе ГУ 3. Размах пульсации может иметь разные полярности, в зависимости от полярности входного остаточного тока. Полярность размаха пульсации, а следовательно полярность постоянного напряжения на входе ИКТ 7, устанавливается посредством подачи напряжения на вход управления блока 6 ДРП. Компенсационный ток на выходе ИКТ 7, подаваемый на вход МОД 2, пропорционален постоянному напряжению на первом входе НКТ 7. Одновременно происходит периодическая манипуляция значением этого тока путем подачи напряжения со второго выхода ГУ 3, на второй вход ИКТ 7. Этот ток периодически принимает два значения, и обеспечивается подача большего тока в полупериоды высокой частоты модуляции. На выходе блока 6 ДРП появляется сигнал напряжения, образованный из Чередующихся постоянных сигналов напряжения, причем значение одного постоянного напряжения равно размаху пульсаций на входе блока 6 ДРП, 5 а другого - размаху пульсаций с обратным знаком, кроме того, упомянутый сигнал напряжения задержан отно сительно пульсации на половину периода.. Фазовые соотношения в контуре обратной связи выбраны таким, при которых пульсирующий входной остаточный ток модулятора 2 почти полностью компенсируется пульсирующим компенсационным током ИКТ 7. Тем самым происходит существенное умень шение дрейфа нуля УПТ при работе его с высокоомными источниками сигнала. Таким образом, в предлагаемом УПТ достигается существенное уменьшение временного дрейфа нуля и почт стократное уменьшение температурног дрейфа нуля (i-0,005 при сопро тивлениях источника сигнала вплоть до 100 МОм. Формула изобретения 1. Усилитель постоянного тока, содержащий последовательно соединен ные входной фильтр низкой частоты, модулятор, усилитель переменного то ка, демодулятор, а также генератор управления, первый выход которого подключен к входам управления модулятора и демодулятора, и источник компенсационного тока, выход которо го подключен к входу модулятора, а первый вход управления - ко второму ВЫХОДУ генератора управления, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения дрейфа нуля, введен блок детектирования пульсаций, вход которого подключен к выходу демодулятора, выход - к второму входу управления источника компенсационного тока, а вход управления - к второму выходу генератора управления. 2i Усилитель постоянного тока по п.I, отличающийся тем, что блок детектирования пульсаций состоит И последовательно включенных между его входом и одним из входов коммутатора первых инвертора, фиксатора уровня и узла выборки и хранения , а также последовательно включенных между его входом и другим входом коммутатора вторых фиксатора уровня и узла выборки и хранения, причем выход коммутатора является выходом блока детектирования пульсации , объединенные входы управления первых фиксатора уровня, узла выборки и хранения и коммутатора подключены к входу управления блока детектирования пульсаций, а через второй инвертор - к объединенным входам управления, вторых фиксатора уровня и узла выборки и хранения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i. Авторское свидетельство СССР № 5982Й, кл. Н 03 F 3/38, 197, (прототип).