Преобразователь параметров комплексных сопротивлений в напряжение

Преобразователь параметров комплексных сопротивлений в напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматике и может быть использовано при преобразовании, измерении и допусковом контроле параметров элементов сложных электрических цепей, а также при построении высокочастотных решающих усилителей. Цель изобретения - повышение точности преобразования - достигается путем создания устойчивого усилителя с общей глубокой отрицательной обратной связью и большим собственным коэффициентом усиления в широком диапазоне частот. Устройство содержит усилитель 1 сопротивления, перестраиваемый резонансный усилитель 2, образцовый резистор 3 и комплексное сопротивление 4 и представляет собой многокаскадный перестраиваемый избирательный усилитель, охваченный общей отрицательной обратной связью. Особенностью устройства является отсутствие динамической погрешности. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (gI)g G 0l R 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4269573/24-21 (22) 29.06. 87 (46) 07.07. 90. Бюл. 11 25 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) Л.И.Жуган, А.Г.Конник, В.Г.Плотников и Г.А.1цтамбергер (53) 621.317 (088.8) (56) Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. — М.: Мир, 1983, т. 2, с. 291, рис. 13.20. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИИ В НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматике и может быть использовано при преобразовании, измерении и допусковом контроле параметров элемен2 тов сложных электрических цепей, а также при построении высокочастотных решающих усилителей. Цель изобретения — повышение точности преобразования — достигается путем создания устойчивого усилителя с общей глубокой отрицательной обратной связью и большим собственным коэффициентом усиления в широком диапазоне частот. Преобразователь содержит усилитель 1 сопротивления, перестраиваемый резонансный усилитель 2, образцовый резистор 3 и комплексное сопротивление

4 и представляет собой многокаскадный перестраиваемый избирательный усилитель, охваченный общей отрицательной обратной связью.Особенностью .преобразователя является отсутствие динамической погрешности. 2 ил.

1576870

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и авто-!

Матике и может быть использовано при преобразовании, измерении и допусковом контроле параметров, элементов сложных электрических целей, а также при построении Высокоточных решающих усилителей.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя комплек,: сных сопротивлений в напряжение за счет создания устойчивого усилителя с общей глубокой отрицательной обратной связью и большим собственным коэффициентом усиления в широком диапазоне частот. При этом достигается повышение помехозащищенности устройст— ва.

На фиг.! представлена структурная схема преобразователя параметров ком плексных сопротивлений в напряжение;

,на фиг.2 — то же, нариант.

Преобразон атель содержит усили— тель сопротивления, перестраивае1, мый резонансный усилитель 2, образцовый резистор 3 и комплексное сопротивление 4, которое подключено к входу усилителя 1 сопротивления, выход которого соединен с входом перестраиваемого резонансного усилителя 2. Образцовый резистор 3 включен в цепь общей отрицательной обратной связи между входом усилителя 1 сопротивления и выходом перестраинаемого резонансного усилителя 2. Усилитель 1 сопротивления представляет собой усилитель, у которого входной величиной является ток, а выходной — напряжение, размерность его коэффициента пе- 40 редачи выражается в омах. При этом усилитель обладает низкими входным и выходным сопротивлениями. Например, он может быть выполнен на основе транзисторного каскада с общей базой или с помощью обычного операционного усилителя (фиг .2) . В частности, преобразователь может содержать стандартные операционные усилители 5-7, резисторы 8 — 10, катушки !1 и 12 индуктинности и переменные конденсаторы

l3 и 14. Перестраиваемый резонансный а . усилитель может быть собран на операционных усилителях 6 и 7 (включение неинвертирующее), в цепи отрицательных обратных связей которых включены 55 параллельные колебательные контуры на катушках 11 и 12 индуктивности и спаренных переменных конденсаторах 13 о вшх

К вх

К К» выходное напряжение преобразователя; входное напряжение преобразователя; комплексное сопротивление исследуемого двухполюсника; соответственно сопротивления резисторов .3 и 8; собственный коэффициент усилителя 2 на резонансной частоте. где о 8ьх ех

R8 H R8

Поскольку идеальный коэффициент передачи преобразователя имеет вид

К „ = R /R4, то относительная погрешность о коэффнонента на!>едена Онана

3 = — — g- 100%.

Рь 8 (i)

8 р

Сравним статическую погрешность предлагаемого преобразователя с такой же погрешностью серийно выпускаемого операционного усилителя (ОУ). и 14, Усилитель сопротинления собран на операционном усилителе 5, низкое входное сопротивление которого обеспечивается глубокой отрицательной обратной связью при помощи резистора 8, Преобразователь работает следующим образом, Регулировкой переменных конденсаторов 13 и 14, проградуированных в единицах частоты, резонансный усилитель 2 настраивается на частоту входного сигнала. Входное напряжение поступает на преобразуемое комплексное сопротивление 4. При этом ток, протекающий через комплексное сопротивление 4, преобразуется (с коэффициентом передачи, равным значению резистора 8) с помощью усилителя 1 сопротивления в напряжение, которое очень сильно усиливается резонансным усилителем 2. Цепь отрицательной обратной связи (резистор 3) стабилизирует работу преобразователя и обеспечиваI ет высокую точность преобразования на данной частоте. Следовательно, выходное напряжение преобразователя пропорционально значению комплексного сопротивления 4.

Реальный коэффициент передачи преобразователя К имеет вид (4) (5) R $ KZ+y

R5 = 0,1Z

Ко (6)

В соотношении (5) множитель 0,1 означает, что усилитель 1 может являться усилителем сопротивления только при наличии глубокой отрицательной обратной связи в усилителе 5 (фиг.2).

Выражение (6) справедливо только на резонансной частоте. Поскольку усилители б и 7 практически имеют бесконечно большое сопротивление в цепи обратной связи, то их общий коэффиЯ циент усиления равен К . Подставляя (4), (5) и (6) в (3), получим

1 =,—,—.1

10 (7) К о

Из выражения (7) следует, что статическая погрешность предлагаемого

5 15

Известно, что его погрешность статиэма о „ имеет вид

1 „К

1, (2)

og 1" оч

% где К о — собственный коэффициент усиления ОУ; коэффициент обратной связи.

Учитывая выражения (1), и (2), получим

°,.

Ф х

RsKоo (3)

R 1r+K О

Для простоты введем следующие соотношения

76870 6 преобразователя меньше погрешности

4F базового устройства в 0,1К . Напри.. мер, при использовании микросхемы ОУ К544УД2 ) на частоте 10 кГц погрешность предлагаемого преобразователя меньше погрешности базового объекта в 300 раз.

Существенной особенностью предлагаемого преобразователя является отсутствие динамической погрешности.

Предлагаемый преобразователь сохраняет свою устойчивость, поскольку на резонансной частоте не выполняется условие баланса фаз, на других же частотах не выполняется условие баланса амплитуд.

Формула изобретения

Преобразователь параметров комплексных сопротивлений в напряжение, содержащий перестраиваемый резонансный усилитель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены усилитель сопротивления и образцовый резистор, причем комплексное сопротивление подключено к входу усилителя сопротивления, выход которого соединен с входом перестраиваемого резонансного усилителя, а образцовый ре. зистор включен в цепь общей отрицательной обратной связи между выходом перестраиваемого резонансного усили35 теля и входом усилителя сопротивления.!

57б870

Составитель В. Бо бров

Редактор И.Горная Техред M.Äèäûê Корректор Э.Лончакова

Заказ 1845

Тираж 558

Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101