Имитатор реактивности Советский патент 1983 года по МПК H03H11/00 

Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться для построения образцовых мер емкойти и индуктивнести. По основному авт. св. W известен имитатор реактивности, содержащий операционный усилитель, два образцовых элемента, первый из которых включен в цепь обратной свя зи операционного усилителя, а второ одним выводом соединен с его входом усилитель напряжения, первый вход которого через делитель напряжения соедин с его выходом, и образцовый резистор, включенный между входом имитатора реактивности и выходом, усилителя напряжения, а также два дополнительных резистора, одни выводы которых соединены с вторым входом усилителя напряжения, а другие подключены к выходу операционно го усилителя и входу имитатора реактивности t 1 3. Однако при построении имитаторов регулируемых значений реактивности, когда требуется регулирование сопротивлений элементов, включенных на входе и в цепи обратной связи оперэ ционного усилителя, возникают существенные нежелательные емкостные про водимости между входами имитатора и операционного усилителя и корпусом прибора, заземляемого при включении имигатора реактивности в цепь переменного ток. При этом возникают .существенные погрешности, эквивалентной реактивности имитатора.; Цель изобретения - увеличение точности формирования эквивалентной реактивности. Поставленная цель достигается тем, что-в имитатор реактивности дополнительно введен усилитель напряжения, вход которого соединен с входом имитатора, а выход через два дополнительных конденсатора подключен

соответственно к входу имитатора и входу операционного усилителя.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого имитатора.

Предлагаемый -имитатор реактивности содержит операционный усилитель 1, первый 2 и второй 3 образцовые элементы, усилитель k напряжения, делитель напряжения, состоящий из резисторов 5 и 6, образцовый резистор 7, дополнительные резисторы 6 и 9, дополнительный усилитель 10 напряжения и два дополнительных конденсатора 11 и 12.

, Имитатор реактивности работает следующим образом.

Усилитель А напряжения является неинвертирующим сумматором прямого сло кения напряжений. Если сопротивления резисторов 8 и 9 рарны между собой, то поступающее на вход усилителя 4 напряжение равно полусумме двух напряжений : входного напряжения имитатора и выходного напря)кения операционного усилителя. На выходе усилителя 4 при этом формируется напряжение, равное сумме упомянутых напряжений. К образцовому резистору 7 приложена разность двух напряжений: входного напряжения имитатора и выходного напряжения, усилителя А. Поскольку выходное напряжение состоит из суммы напряжений, то результирующее напряжение, приложенное к образцовому резистору 7, равно выходному напряжению операционного усилителя. Ток через образцовый резистор 7 равный ВХОДНОМУ току имитатора, определяется только выходным напряжением операционного усилителя. Если на операционном усилителе 1 собран интегратор, то входной ток является чистх) индуктивным током. При этом эквивалентное входное сопротивление имитатора является индуктивным.

При построении имитаторов регулируемой реактивности обычно регулируются величины образцовых элементов 2 и 3. Эти регулировки осуществляются посредством контактов реле или ДРУГИХ переключающих устройств.- Емкости контактов при этом сосредоточены в узловых точках на входе имитатора и на входеоперационногсГ усйлителя 1. При включении имитатора в плечо измерительного моста, один из узлов которого обычно заземлен, заземляется и корпус имитатора, вхоа

операционного усилителя устройства оказьшается под напряжением относительно заземленного корпуса и через .возникшую паразитную емкость протекает теперь часть тока. В результате возникает погрешность коэффициента передачи операционного усилителя 1, что приводит кпогрешности формирования эквивалентной индуктивности

имитатора. Через входную паразитную емкость также происходит утечка части тока, что тоже приводит к погрешности формирования эквивалентной индуктивности. Для компенсации влияния паразитной емкости между входом операционного усилителя 1 и корпусом прибора, а также между выходом дополнительного усилителя 10 и входом операционного усилителя 1 включен

конденсатор 12. К выводам этого конденсатора приложена разность выходного напряжения дополнительного усилителя 10 и входного напряжения имитатора, в результате чего формируется дополнительный ток, пропускаемый через вход операционного усилителя 1. При условии, что значение паразитной емкости равно .емкости дополнительного конденсатора 12, погрешность в выходном напряжении операционного усилителя 1 исключается. Поскольку характер утечки через паразитную емкость и компенсирующий конденсатор одинаков, компенсация погрешности практически не зависит от частоты и сохраняется при работе устройства на любой частоте питающего напряжения. В реальных условиях утечка имеет комп-пексный характер. В этом случае для ее компенсации последовательно с .конденсатором 12 включается дополнительный резистор. Однако влияние активной составляющей существенно меньше емкостной и практически компенсация остается частотнонезависимой.

Для компенсации влияния входной паразитной емкости между выходом дополнительного усилителя 10 и входом

имитатора включен дополнительный кон.т денсатор 11,

При построении имитаторов емкости в качестве образцового элемента 3 на входе операционного усилителя 1

включается конденсатор, а в качестве образцового элемента 2 в цепи обратной связи операционного усилителя 1 включается резистор. Применение данного способа компе сации погрешностей позволяет повысить точность имитаторов примерно на порядок и обеспечить класс 0,1 для имитаторов Р 5085. Таким образом, предлагаемый имитатор по сравнению с известным обладает лучшей точност.ыо формирования эквивалентной реактивности благодаря компенсации влияния нежелательных утечек тока через нежелател ные связи узлов на корпус и заземленную шину прибора; Формула изобретения Имитатор реактивности по авт. св № отличающийся 9 Тем, 410, с целью увеличения точности формирования эквивалентной реактивности, в него введен дополнительный усилитель, напряжения, вход которого соединен с входом цмитатора, а выход через два дополнительных конденсатора подключен соответствен.но к входу имитатора и входу операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Г , кл. Н 03 Н 11/00, 31.07.78 (прототип).