Преобразователь параметров пассивных двухполюсников

Преобразователь параметров пассивных двухполюсников

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХДОЛЮСНИКОВ, содержащий источник опорного напряжения, первый и второй операционные усили-тели , два опорных сопротивления обратной связи, сумматор и клеммы для подключения исследуемого двухполюсника , в котором выход первого операционного усилителя через первое опорное сопротивление обратной связи соединен со своим входом, а также с одним из входов сумматора, выход которого через второе опорное сопротивление обратной связи соединен с входом второго операционного усилителя. выход которого соединен-с вторым входом сумматора, причем исследуемьй двухполюсник включен на входе второго операционного усилителя, а выходом преобразователя является выход сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциоиаль- . ных возможностей, в него допол:;1ительно введены первый и второй вычитатели напряжений, масштабирующий пре;образовательj первое и второе образцовые сопротивления, причем выход сумматора через масштабирующий преобразователь соединен с одним из входов с первого вычитателя напряжений, выход которого соединен с одним из входов сл . второго вычитателя напряжений, а через первое образцовое сопротивлениес одной из клемм для подключения исследуемого двухполюсника и с вторым входом второго вычитателя напряжений, выход которого соединен через второе образцовое сопротивление о оо IQO ю ю с входом первого операционного усилителя , выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого вычитателя напряжений.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

3(59 С О1 R 27 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в !

1 (21) 3544132/18-21 (22) 21, 01. 83 (46) 23.04.84. Бюл. 9 15 (72)А.И. Мартяшин, Б.В.Цыпин и В.Н.Чайковский (71) Пензенский политехнический институт (53) 621.317.73 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

h: 492828,кл.G 01 R 27/00,1975.

2. Авторское свидетельство СССР

81 540225, кл. С 01 R 27/00, 19?6 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХНОЛ10СНИКОВ, со- держащий источник опорного напряжения, первый и второй операционные усилители, два опорных сопротивления обратной связи, сумматор и клеммы для подключения исследуемого двухполюсника, в котором выход первого операционного усилителя через первое опорное сопротивление обратной связи соединен со своим входом, а также с одним из входов сумматора, выход которого через второе опорное сопротивление обратной связи соединен с входом второго операционного усилителя, выход которого соединен. с вторым входом сумматора, причем исследуемый двухполюсник включен на входе второго операционного усилителя, а выходом преобразователя является выход . сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональ- . ных возможностей, в него дополнительно введены первый и второй вычитатели напряжений, масштабирующий пре образователь, первое и второе образ цовые сопротивления, причем выход сумматора через масштабирующий преобразователь соединен с одним из входов. первого вычитателя напряжений, выход . С2 которого соединен с одним из входов второго вычитателя напряжений, а через гервое образцовое сопротивлениес одной из клемм для подключения исследуемого двухполюсника и с вторым входом второго вычитателя напряжений, выход которого соединен через второе образцовое сопротивление с входом первого операционного усилителя, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого вычитателя напряжений.

I 087922

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле параметров пассивных четырехполюсников.

Известен преобразователь парамет- 5 ров комплексных сопротивлений в электрический сигнал, содержащий источник напряжения, выход которого через преобразуемОе сопротивление соединен со входом основного усилителя, в

1О цель обратной связи которого включено первое образцовое сопротивление, а через дополнительное сопротивление, равное номинальному значению преобразуемого, соединен со входом дополнительного усилителя со вторым образцовым сопротивлением в цепи обратной связи, причем выход дополнительного усилителя соединен одновременно со входом основного усиЛителя через 20 третье образцовое сопротивление и с первым входом сумматора, второй вход которого подсоединен к выходу основного усилителя (!)

Недостатком преобразователя является необходимость включать в дополнительный канал сопротивление, равное номинальному значению преобраз ".мого, что на практике не всегда удается сделать. 30

Наиболее близким к предлагаемому по,технической сущности является преобразователь параметров элементов электрических цепей в напряжение, содержащий источник напряжения, выход которого через образцовый элемент подключен к входу первого усилителя, соединенному также с первой клеммой преобразуемого элемента, второй усилитель, в цепи обрат о 40 ной связи которого включен элемент, аналогичный преобразуемому, а между входом усилителя и выходом источника напряжения включен элемент, анало.гичный образцовому, сумматор, входы которого соединены с выходами усилителей, фазочувствительный индикатор, один вход которого соединен с выходом источника напряжения, а -другой,с выходом первого усилителя, выход индикатора подключен к управляющему входу элемента в цепи обратной связи второго усилителя, а вторая клемма преобразуемого элемента соединена с выходом сумматора 12),.

Недостатками известного преобра. зователя является наличие в нем контура автоматического регулирования, в связи с чем быстродействие преобразователя резко ограничено, а также невозможность измерения параметров комплексных сопротивлений пассивных двухполюсников со сложной, многоэлементной структурой, так как необходимо устанавливать регулируемое сопротивление точно равным по всем параметрам измеряемому.

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных, возможностей, Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь параметров пассивных двухполюсников, содержа" щий источник опорного напряжения, первый и второй операционные усилители, два опорных сопротивления обратной с язи, сумматор и клеммы для подклюI чения исследуемого двухполюсника, в котором выход первого операционно,го усилителя через первое опорное сопротивление обратной связи соединен с своим входом, а также с одним из входов сумматора, выход которого через второе опорное сопротивление обратной связи соединен с входом второго операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, причем исследуемый двухполюсник включен на входе второго операционного усилителя, а выходом преобразователя является выход сумматора, дополнительно введены первый и второй вычитатели напряжений, масштабирующий преобразователь, первое и второе образцовые сопротивления, причем выход сумматора через масштабирующий преобразователь соединен с одним из входов первого вычитателя напряжений, выход которого соединен с одн1м из входов второго вычитателя напряжений, а через первое об- разцовое сопротивление- с одной из клемм для подключения исследуемого двухполюсника и с вторым входом второго вычитателя напряжений, выход которого соединен через второе образцовое сопротивление с входом первого операционного усилителя, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого вычитателя напряжений °

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь параметров пассивных двухполюсников содержит источник 1 опорного напряжения, первый 2 и второй 3 операционные усилители, 3

1087922 сумматор 4, первый 5 и второй 6 вычитатели напряжений, масштабирующий преобразователь 7, первое 8 и второе 9 образцовые сопротивления, исследуемый двухполюсник 10, первое ll .и второе 12 опорные сопротивления обратной связи, причем выход первого операционного усилителя 2 через первое опорное сопротивление 11 обратной связи соединен с своим вхо- 10 дом, а также с одним из входов сумматора 4, выход которого через второе опорное сопротивление 12 обратной связи соединен с входом второго операционного усилителя 3, выход ко- 15 торого соединен с другим входом сумматора 4, исследуемый двухполюсник 10 включен на входе второго операционного усилителя 3. Выход сумматора 4 является выходом преобра- 28 зователя.

Выход сумматора 4 через масштабирующий преобразователь 7 соединен с одним входом первого вычитателя 5 напряжений, выход которого соединен с одним входом второго вычитателя 6. напряжений, а через первое образцовое сопротивление 8 соединен с исследуемым двухполюсником 10 и с вторым входом второго вычитателя 6 напряжений, выход которого соединен через второе образцовое сопротивление 9 .с входом первого операци-. онного усилителя 2. Выход источника l опорного напряжения соединен с другим входом первого вычитателя 5 напряжений.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче на вход первого вычитателя 5 напряжений опорного напря40 жения амплитуды U, после окончания

О переходных процессов в преобразователе, выходное напряжение первого вычита, теля 5 напряжений устанавливается

45 равным

" "о 8b® где К -коэффициент передачи масштаЧ бирующего преобразователя 7, причем

К устанавливается равным Е8 /212

Напряжение 11 поступает на вход опера"5О ционного усилителя 3 через последовательно включенные сопротивления 8, . двухполюсник 10 и одновременно на первый вход второго вычитателя 6 напряжений. На выходе вычитателя Ь напря- 5 жений устанавливается напряжение 8 1 8Р8+ « «21

"ь-о 0 ае Овых7

12 равное падению напряжения на образцовом сопротивлении 8. При этом на выходе операционного усилителя 2 возникает напряжение

z> z>t.z >3 2р

0 > о ь О RqUo

С с. 2

01 =28« «01<12

"2 У„,(4+ «(Кр)

Ч 11 где

К - коэффициент усиления операционного усилителя 2.

Выходное напряжение операционного усилителя 3 равно 10

3 g" 0 а ""ebl>P

Г где К - коэффициент усиления операционного усилителя 3.

Выходное напряжение преобразователя, определяемое как .сумма напряжений U2 и U3 с учетом равен«ства

Z«< и Z«2, 78и Ечбудет равно

«

i21," «1«1» f41

Х, К««Ь2 2 1 «« »>1 41, «+« » )

При достаточно большом К имеем

U8blN — U0Z gy /Е«о, т. е. ОсущЕСтвляЕтся линейное преобразование параметров исследуемого двухполюсника 10.

Лнализ выражения (1) показал, что если соотношение Z8/Е«о изменяется от О, 1 до 10 при изменении коэффициента передачи преобразователя Z„/Е, в диапазоне от О, 1 до 50,погрешность преоб-. разования не превышает 0,01Х при

К=.1 0000. Обеспечение такого значения методической погрешности достигнуто з а счет выделения тока, текущего через исследуемый двухполюсник, с последующим преобразованием его в дополнительном канале в напряжение,, которое затем суммируется сумматором 4 с выходным напряжением основного канала. .Канал обратной связи, образованный масштабирующим преобразователем 7, обеспечивает эффект отрицательного сопротивления, равного по абсолютной величине образцовому сопротивлению 8.

Таким образом, отрицательное влияние этого сопротивления устраняется.

Составитель Н.Михалев

Редактор О. Черниченко Техред Л. Микеш

Корректор В.Синицкая

Подписное

Заказ 2652/42 Тираж 731

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, )l(-35,Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 э 108792

Отсутствие в преобразователе контура автоматического регулирования повышает быстродействие процесса преобразования до уровня, обеспечиваемого прямыми методами преобразования. Кроме того, предлагаемый преобразователь позволяет осуществлять преобразование параметров комплексных сопротивлений, имеющих многоэлементную структуру, независимо от 1О вида используемого опорного напряжения, сохраняя при этом выигрыш по точности преобразования, харак2 ь терный итерационным методам коррекции.

Высокое быстродействие,.низкая погрешность преобразования, простота реализации делают предлагаемый преобразователь параметров пассивных двухполюсников весьма перспективными с точки зрения использования его в качестве первичного преобразователя для систем контроля и из.мерения параметров объектов, представляемых пассивными схемами замещения, имеющих многоэлементную структуру.