Устройство для усиления малых напряжений постоянного и переменного токов

Устройство для усиления малых напряжений постоянного и переменного токов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21а, 18а>

21а4 22о4 № 118055

CCCP

), (, И >. l ÅÍÒÍÎ 11 Х ИИ ЕСЕ 1 и гоИЬЛМОТЕКА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В. С. Воюцкий

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСИЛЕНИЯ МАЛЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКОВ

Заявлено 29 марта 1954 г. за Ме А-2244/455989/26 в Министерство радиотехнической промышленности СССР с присоединением заявки М А-4114 от 17 января 1956 г.

Известны устройства для усиления малых напряжений постоянного и переменного токов, содержащие коммутатор и усилитель переменного тока. Недостаток подобных устройств состоит в значительном уровне помех, создаваемых коммутатором.

В описываемом устройстве этот недостаток устранен тем, что в нем применен дополнительный коммутатор, служащий для компенсации как внешних, так и внутренних помех, в результате чего чувствительность устройства и точность измерений повышаются.

В описываемом устройстве напряжение постоянного тока сперва преобразуется с помощью контактного, магнитоэлектрического, электронного или иного коммутатора в переменное напряжение, которое затем усиливается усилителем переменного тока. Для подавления внешних и внутренних помех на выход усилителя включают дополнительный коммутатор, работающий синхронно с основным. Посредством дополнительного коммутатора к усилителю поочередно подключают два плеча моста с детекторами. В диагонали моста включен измерительный прибор и накопительная ячейка, в которой полезные сигналы суммируются, а токи, вызванные помехами, вычитают"я.

На фиг 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг,2— та же схема с источником эталонных сигналов.

Здесь: Š— источник постоянного или переменного тока, напряжение которого усиливается; Š— источник эталонных сигналов; 1 — сопротивление, эквивалентное сопротивлению источника постоянного или переменного тока; 2 и 2 — вибраторы двух одинаковых коммутаторов-преобразователей; 3 — входной трансформатор усилителя переменного тока;

4 —; 5 — выходной трансформатор усилителя 4; б — переменное сопротивление; 7 — электроизмерительный прибор постоянного тока, например, микроамперметр, постоянная времени показаний которого задается накопительной ячейкой, состоящей из сопротивления 8 и конденсатора 9. № 118055

Вибраторы 2, 2 отрегулированы нейтрально, т. е. их якори установлены симметрично по отношению к сердечникам и работают синхронно. В те моменты времени, когда замкнуты контакты а, а вибраторов 2 и 2, через трансформатор 3 на вход усилителя 4 подается сигнал постоянного или переменного тока. Этот сигнал трансформируется выходным трансформатором б, зашунтированным сопротивлением б, и вызывает отклонение стрелки прибора 7 в определенном направлении В следующий момент времени, когда замкнуты контакты б,б вибраторов 2 и 2, ко входу усилителя 4 подключено лишь эквивалентное сопротивление 1 и сигнал на вход усилителя не поступает, так как источник постоянного тока отключен. При непрерывной работе вибраторов 2 и 2 сигналы подаются на вход усилителя каждый раз при замыкании контакта а и а, суммируясь в накопительной ячейке, образованной сопротивлением 8 и конденсатором 9, вызывают интенсивное отклонение стрелки прибора.

В противоположность сигналам помехи, создаваемые самим преобразователем, а также внешние помехи непрерывно поступают на вход усилителя, независимо от того, какой из контактов вибратора 2 замкнут.

Помехи этого рода, а также внутренние помехи усилителя (ламповые, тепловые шумы и т. п.) отклоняют указатель прибора 7 попеременно в разные направления. При достаточно большой постоянной времени накопительной ячейки, при наложении сигналов и помех друг на друга указатель прибора 7 отклоняется в одну сторону под влиянием суммы средних значений сигналов и помех 1 А + В (где А — уровень сигнала, а

 — уровень помехи), а в другую — под влиянием среднего значения одних помех Л. Результирующее отклонение прибора будет пропорционально

1/Аг+ Ва В

Если число m случайных изменений амплитуды и фазы помех в течение промежутка времени Т, равному постоянной времени ячейки 8 и 9, будет больше числа f переключений контактов за время Т, т. е. m)) Tf, то

Т амплитуду помех в течение интервала времени — можно считать беспоf рядочно и случайным образом меняющейся. Поэтому необходимо для расчетов эффективности устройства применять законы сложения случайных величин. Теоретические исследования показывают, что подавление помех будет тем интенсивнее, чем больше Thf, где Л вЂ” ширина спектра принимаемых частот, обычно определяемая шириной полосы пропускания фильтров приемного тракта. При У = 1 сек. и hf = 1000 гц достигается ослабление помехи в 20 — 30 раз.

При усилении всякого рода сигналов переменного тока для эффективного подавления помех необходимо, чтобы — -)) 1, где — — длительf f ность сигнала .

Недостаток описанного устройства заключается в том, что при пользовании им для измерений постоянных или переменных токов не исключается влияние нестабильности усилителя на точность измерений.

Если T велико (например, 100 сек. и более), то за этот промежуток времени из-за нерегулярных изменений коэффициента усиления усилителя может нарушиться точность калибровки последнего, вследствие чего воз никает погрешность при измерениях.

На фиг. 2 показана принципиальная схема устройства, устраняющая указанный недостаток путем применения нулевого метода измере ния, полностью исключающего ошибки, обусловленные изменением коэффициента усиления усилителя, который в данном случае представляет собой лишь нулевой индикатор. № 118055

Схема на фиг. 2 отличается от схемы, представленной на фиг. 1, по существу, лишь наличием в ней дополнительного источника эталонных сигналов Е; в качестве которого может быть использован генератор стандартных сигналов или шумовой диод.

В данной схеме при замкнутых контактах а и а переключателей-вибраторов 2 и 2 на вход усилителя 4 подается измеряемое напряжение сигналов Е, вызывающее отклонение стрелки прибора 7 в определенном направлении; в следующий момент времени, когда замкнуты контакты

, на вход усилителя 4 подается напряжение Е от источника стандартных сигналов или шумов, вызывающее отклонение стрелки прибо ра 7, обратное по направлению тому, которое вызывается измеряемыми сигналами. При непрерывной работе переключателей баланс моста, а следовательно, отсутствие отклонения указателя прибора 7, достигается при Е =Е .

Процесс измерения сигналов состоит в точной установке баланса моста и измерении напряжения на выходе стандартного генератора (или шумового генератора), соответствующего балансу. Так как усилитель 4 в данной схеме выполняет функции нулевого индикатора, ошибки измерений, происходящие из-за нестабильности усилителя и нарушения ка. либровки последнего, полностью устраняются.

Предмет изобретения

1. Ус стройство для усиления малых напряжений постоянного и переменного токов, содержащее коммутатор, преобразующий, в случае усиления постоянного тока, постоянный ток в переменный, и усилитель переменного тока, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью подавления как внешних помех, так и собственных помех в преобразовательно-усилительной части устройства, применен дополнительный коммутатор, включенный на выход усилителя, работающий синхронно с коммутатором на входе последнего и служащий для попеременного подключения к его выходу двух плеч моста с детекторами, содержащего в диагонали измерительный прибор и накопительную ячейку, в которой сигналы суммируются, а токи, вызванные помехами, вычитаются.

2. У . Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью применения его для измерения напряжений постоянного и переменного токов и и исключения влияния нестабильности усиления на точность измерений, к входу усилителя, используемого в качестве нулевого индикатора, при помощи коммутатора попеременно с источником измеряемого напряжения подключается источник эталонных сигналов.

Приоритет по и. 2 — от 17 января 1956 г. № 118055 фиг t

Фиг 2

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Н. С. Кутафина Гр. 87, 89

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.

Информационно-издательский отдел, Объем 0,34 п. л. Зак. 1141

Подп. к печ. IЗ.IV-59 г.

Тираж 660 Цена 50 коп.