Индуктивный делитель напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R17/20 

(54) ИНДУКТИВНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к высокоточным масштабным преобразователям переменного напряжения в .частности делителям напряжения.

Известны индуктивные делители напряжения, содержащие трансформаторные или автотрансформаторную цепь с тесной индуктивной связью между об-. мотками ij.

Их недостатками являются частные Погрешности, возникающие с понижением частоты гармонического сигнала, а также искажения в области больших времен , проявляющиеся в виде спада вершин импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому является индуктивный делитель напряжения, содержащий Нс магничивгиощую обмотку, операционный усилитель, входну и выходную шины 2 .

Недостатком делителя является низкая стабильность работы, обусловленная наличием лишь отрицательной обратной связи по переменному току, которой охвачен операционный усилитель, а также пониженная устойчивость работы, обусловленная тем, что отрицательная обратная связь введена через трансформатор, который, в свою очередь, угхудшает амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики.

Цель изббретения - повышение стабильности работы устройства.

Цель достигается тем, что индуктивный делитель напряжения, содержащий намагничивающую обМотку, операционный усилитель, входную и выходную шиша, дополнительно содержит резистор

10 и резистивный делитель напряжения, включенный между выходом-операционного усилителя и его общим выводом, при этом к среднему выводу делителя напряжения подсоединен инвертирующий

15 вход операционного усилителя, а общий вывод операционного усилителя подсоединен к одному из концов дополнительного резистора, а другой конец резистора подсоединен к намагничивааощей

20 обмотке и к неинвертирующему входу опереодаонного усилителя, кроме того, входная шина для подключения источника сигнала присоединена к выходу one-. рационного усилителя, а намагничивающая обмотка выполнена с отводами, к одному- из которых присоединена выход- ная шина.

На чертеже изображено предлагаемое 30 устройство. Индуктивный делитель напряжения содержит намагничивающую обмотку 1, операционный усилитель 2, входную 3 и выходную 4 шины, дополнительный резистор 5 и резистивный делитель на пряжения 6 и 7, включенный между выходом операционного усилителя 2 и его общим выводом, при этом к средне му выводу делителя напряжения 6 и 7 подсоединен инвертирующий вход опера ционного усилителя 2, а общий вывод операционного усилителя подсоединен к одному из концов дополнительного резистора 5, а другой конец резистора 5 подсоединен к намагничива ощей обмотке 1 и к неинвертирующему входу операционного усилителя, кроме того, входная шина 3 для подключения источ ника сигнала присоединена к выходу операционного усилителя 2, а намагни чивающая обмотка 1 выполнена с отводами, к одному из которых присоедине на выходная шина 4. Устройство работает следующим образом. Пусть М1новенное значение напряжения источника сигнала таково, что к входной шине 3 индуктивного делите ля напряжения, т.к. к выходу операци онного усилителя 2, приложен плюс относительно общей шины. Тогда входной ток индуктивного делителя напряжения будет протекать в направлении от выходного сопротивления источника сигнала к выходу операционного усилителя .2, через его выходное сопротивление, через выходные сопротивления источников напряжений - Е, +Е2, через дополнительный резистор 5, далее через намагничивающую обмотку 1 автотрансформатора на общую шину устройства. Таким образом, электрическая цепь источника сигнала (намагничивающая об мотка автотрасиформатора) оказалась замкнутой. Протеканвдий входной ток от источника сигнала создает падение напряже ния на резисторе 5. Это падение напряжения приложено к неинвертирующем входу операционного усилителя 2, который усиливает этот уровень напряже ния и суммирует его с напряжением источника сигнала в противофазе. Сопротивление резистора 5 выбирают из условия, что оно должно быть значительно меньше, суммы выходного сопротивления источника сигнала и ак тивного сопротивления намагничивающе обмотки автотрансформатора. При этом предполагается, что выходное сопроти ление усилители 2 много меньше суммы сопротивлений указанных резисторов, что легко реализовать при использовании в качестве усилителя 2 современных микросхем операционных усилителей, что позволяет получить очень малые выходные .сопротивления, сравни ваемые с сопротивлением подводящих проводов. . Кроме того, применение микросхем операционных усилителей оправдано и потому, что они обладают сравнительно малым дрейфом выходного напряжения. В то же время максимальный уровень их выходного напряжения может быть небольшим, так как на их вход поступает лишь уровень напряжения, равный падению напряжения на дополнительном резисторе 5. Следовательно, вносимые линейные и нелинейные искажения операционным усилителем напЕ)яжения 2 в выходной уровень напряжения индуктивного делителя пренебрежимо малы. Требуемый коэффициент усиления усилителя 2 должен быть равен , к где u.Uc - величина спада напряжения индукти вного делителя- напряжения до компенсации; U(g - падение напряжения на резисторе 5. Описываемые признаки устройства позволяют повысить стабильность р1аботы операционного усилителя напряжения 2, а следовательно, и в целом стабильность работы устройства. Физически это можно пояснить следующим образом.. В устройстве использована схема простейшего неинвертирующего опер ционного усилителя 2. Входной cHrHaJ: подается на неинвертирующий вход с резистора 5. Цепь отрицательной обратной связи сосгоит из резистивного делителя напряжения на резисторах б и 7, подающего часть выходного напряжения операционного усилителя на его инвертирующий вход.В данном .случае усилитель 2 охвачен последовательной частотнонезависимой отрицательной обратной связью по напряжению. Коэффициент усиления такого усилителя определяется отношением сопротивлений резисторов 6 и 7; K- B6tBr 1+R /R, где R сопротивление резистора б; RY - сопротивление резистора 7. Таким образом, в устройстве операционный усилитель 2 охвачен отрицательной обратной связью по постоянному току, т.е. в нем реализована гальваническая (непосредственная) связь между входньпчи и выходными цепями. Это повышает стабильность его . работы. Устойчивость работы устройства достигается следующим образом. Индуктивный делитель нгшряжения не входит в цепь отрицательной обрат- ной связи операционного усилителя 2