Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M7/04 G05F1/56 G01R19/02 

(St) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

1

Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для использования при реализации точных аналоговых и цифровых вольтметров эффективных значений.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входной и выходной -термопреобразователи, потенциальные цепи которых соединены последовательно и включены между шиной нулевого потенциала и входом усилителя 1.

Недостаток известного устройства заключается в узком динамическом диапазоне входного сигнала, ограниченном, в частности, сверху перегрузочной способностью выходного термопреобразователя.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входной и выходной термопреобразователи, потенциальные цепи которых соединены последовательно и включены между шиной нулевого потенциала и входом усилителя, повторитель напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - к нагреватели выходного термопреобразователя и общему выходу устройства С..

В указанном устройстве повторитель напряжения обеспечивает защи10ту выходного термопреобразователя от перегрузок по току. Вместе с тем этот функциональный узел работает как элемент с однополярной проводимостью. При уменьшении напряжения на

15 выходном термопреобразователе ток через повторитель снижается и при нулевом выходном сигнале оказывается равным нулю. Это обусловливает 2Q уменьшение суммарного коэффициента усиления устройства и падение петлевого усиления, что влечет за собой резкое снижение тока покоя повторителя, его коэффициента передачи и в

конечном счете - уменьшение общей точности преобразования.

Целью изобретения является повышение точности подобного измерительного устройства при малых уровнях входного сигнала.,

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входной и выходной термопреобразователи , потенциальные цепи которых соединены последовательно и включены между шиной нулевого потенциала и входом усилителя, повторитель напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя, авыход - к нагревателю выходного термопреобразователя и общему выходу устройства, введены дополнительный усилитель, диод обратной связи, защитный диод и два резистора смещения, причем основной и дополнительный усилители выполнены дифференциальными, инвертирующие входы обоих усилителей через соответствующие резисторы смещения соединены с шиной нулевого потенциала, неинвертирующий вход дополнительного усилителя подключен к выходу повторителя напряжения, диод обратной связи включен между выходом дополнительного усилителя и инвертирующим входом основного, а защитный диод - между выходом и инвертирующим входом дополнительного.усилителя

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Устройство содержит входной 1 и выходной 2 термопреобразователи, потенциальные цепи которых соединены последовательно и включены между шиной нулевого потенциала и неинвертирующим входом основного дифференциального усилители 3 Инвертирующий вход усилителя 3 соединен с шиной нулевого потенциала через резистор ,Ц смещения К выходу усилителя 3 подключен вход повторителя 5 напряжения с транзистором 6, токоограничивающими резисторами 7 и 8 и токозадающим резистором 9 В состав устройства входит также дополнительный дифференциальный усилитель Ю, инвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала через резистор 11 смещения, а неинвертирующий вход подключен к выходу повторителя 5 напряжения. Диод 12 обратной связи включен между выходом усилителя 10 и инвертирующим входом усилителя 3 а защитный диод 13 между выходом и инвертирующим входом усилителя 10о На схеме показан также источник 14 питающего напряжения.

Работа устройства базируется на известном методе взаимообратных преобразований и предусматривает сравнение по эффективному значению входного напряжения с напряжением обратной связи, в качестве которого используется выходное напряжение, полученное путем усиления сигнала рассогласования о

Повторитель 5 напряжения реализован в устройстве с широким динамическим диапазоном, функционирует в области как положительных, так и отрицательных напряжений и обладает во всем диапазоне рабочих сигналов коэффициентом передачи, близким к единице;

Дополнительный усилитель 10 предотвращает появление на выходе устройства отрнцательНого напряжения,. Если имеют место предпосылки к указанному явлению, т.е. если на выходе возникает, небольшое нecкoлbкo десятков-сотен микровольт) отрицательное напряжение, то открывается диод 12 и через усилитель Зи повторитель 5 напряжения замыкается отрицательная обратная связь, обеспечивая изменение знака выходного напряжения Последнее не превышает в этом случае единицу милливольт и определяется напряжением смещения на инвертирующем входе усилителя 10„

Защитный диод 13 исключает появление на выходе усилителя 10 большого положительного напряжения (насыщение усилителя) при рабочих положительных напряжениях на общем выходе преобразователя

Повторитель 5 напряжения защищает выходной термопреобразователь 2 от перегрузок по току путем ограничения тока нагрева данного термопреобразователя резисторами 7 и 8. .. . При практическом использовании предлагаемого преобразователя обес.печивается, таким Образом, повышенное петлевое усиление в области малых входных напряжений, что позволяет получить высокую точность преоб{эазованиЯо