Калибратор переменных напряжений

Калибратор переменных напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополиительиое к авт. свид-ву (22) Заявлено 108579 (21) 2763585/24-07 с присоедииеиием заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 230281. Бюллетень 14о 7

Дата опубликования описания 23.0281 (51)pA. Кл

G 05 F 1/44

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. .722.1(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. И. Зайдман и Н. Н. Кожин

Научно-исследовательский институт электро интроскопии при Томском ордена Октябрьско

Революции и ордена Трудового Красного Зн политехническом институте им. С. M. Кирова (71) Заявитель (54) KAJIHEPATOP ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИИ

Изобретение относится к электроЪ технике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.

Известен калибратор, содержащий коммутатор, через который поочередно с частотой f поступает на измерик тельный преобразователь измеряемое и образцовое напряжения. С выхода преобразователя сигнал поступает на усилитель и синхронный детектор, к выходу которого подключен низкочастотный фильтр (1J. °

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ка- 15 либратор, содержащий задающий генератор, выход которого через регулирующее звено подключен к усилителю мощности, образцовую меру напряжения, выход которой соединен с первым вхо- 20 дом электронного коммутатора, второй вход которого подключен к выходу усилителя мощности и выходной клемме, а выход эю ектронного коммутатора через последовательно соединенные согласую-25 щий усилитель, измерительный преобразователь и электронный усилитель подключен к первому входу синхронного детектора, выход которого через интегратор соединен с управляемым 30 входом регулирующего звена, причем интегратор выполнен в виде цепочки из последовательно соединенных резистора и усилителя напряжения, зашунтированного конденсатором, и генератор опорной частоты, выход которого . подключен к третьему входу электронного коммутатора и ко второму входу синхронного детектора (21.

Недостатком известных устройств является большая длительность переходного процесса.

Цель изобретения — уменьшение длительности переходного процесса калибратора.

Поставленная цель достигается тем, что в известный калибратор переменного напряжения введены двусторонний ограничитель напряжения и резистивный делитель напряжения, причем точка соединения усилителя напряжения и резистора интегра=ора подсоединена Ко входу резистивного делителя напряжения, а его выход через двусторонний ограничитель на1.ряжения подключен к выходу синхронного детектора.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый калибратор; на фиг..2 циаграммы напряжений.

807247

Калибратор переменных напряжений содержит задающий генератор 1, регу- лирующее звено 2, усилитель 3 мощности, компаратор 4 действующего значения напряжения, который состоит из электронного коммутатора 5, согласую.щего усилителя 6, измерительного пре- 5 образователя 7 действующего значения напряжения (например, фотоэлектрического преобразователя напряжения на базе маломощной лампочки накаливания и фотодиода), электронного усилителя 8, синхронного детектора 9, интегратора на базе резистора 10, усилителя 11 напряжения и конденсатора 12, диодного ограничителя напряжения на диодах 13 и 14 и резистивного делителя напряжения на резисторах 15 и 16, генератора 17 опор.ной частоты и образцовую меру 18 напряжений.

При этом, выход задающего генера- gp тора 1 подсоединен ко входу регулирующего звена 2, а выход регулирующего звена — ко-входу усилителя 3 мощностй.

В компараторе 4 входы электронного коммутатора 5 подключены к выходу усилителя 3 мощности и к образцовой мере 18 напряжения. Выход электронного коммутатора подсоединен ко входу согласующего усилителя 6, а его выход подключен к электронному усилителю 8 через измерительный преобразователь 7 действующего значения напряжения. Выход электронного усилителя подсоединен ко входу интегратора через синхронный детектор 9. Ре-35 зисторы 10, 15 и 16, диоды 13 и 14, конденсатор 12 и усилитель 11 напряжения образуют интегратор. Причем, общая точка соединения резистора 1 О, конденсатора 1 2 и инвертирующего 4О входа усилителя 11 напряжения подсоединена ко входу введенного резистивного делителя напряжения на резисторах 15 и 16. В свою очередь, выход резистивного делителя через 45 диодный ограничитель напряжения на диодах 13 и 14 подсоединен к выходу синхронного детектора 9.

Гсн ратор 17 опорной частоты подключен к электронному коммутатору 5 к синхронному детектору 9.

Выход интегратора годсоединен к управляющему входу регулирующего звена 2

Калибратор переменных напряжений работает следующим образом. 55

Пусть напряжение U„с выхода усилителя 3 мощности калибратора переменного напряжения в результате возмушающего воздействия не равно выходному напряжению U0 образцовой меры що

18 напряжения, т.е. U Ф U< . Тогда на выходе измерительного преобразователя 7 действующего значения напряжения получают приращение напряжения

М, которое после усиления усилителем 8 подается на вход синхронного детектора 9. . )а выходе синхронного детектора 9 присутствует выпрямленное пульсирующее напряжение ЬО . После фильтрации напряжения АU интегратором на его выходе получают постоянное напряжение д0", величина которого пропорциональна отклонению

0„ по отношени UO . Это напряжение, поступая на управляющий вход управляющего звена 2, регулирует напряжение на входе усилителя 3 мощности таким образом, чтобы выходное напряжение усилителя 3 мощности равнялось напряженчю образцовой меры 18.

Величина постоянной времени интегратора выбирается из допустимого уровня пульсаций на его выходе. Чем меньше допустимый уровень пульсаций на выходе интегратора, тем больше должна быть постоянная времени интегратора. В то же время, для уменьшения длительности переходного процесса калибратора напряжения постоянную времени интегратора надо уменьшить.

Возникающий переходный процесс калибратора при изменении выходного уровня напряжения, например при переключении поддиапазона частоты, разбивается на два уровня напряжения.

Первый уровень напряженич обозначим U„, а второй уровень напряжения

0ост (фиг. 2 .

Максимальная амплитуда изменения напряжения, поступающая на вход интегратора, равна

+ 0р

При максимачьно допустимом уровне изменения выходного напряжения ка1 либратора, сохранении работоспособности компаратора, уровень напряжения U выбирают значительно больше

1 I уровня Uo c ° т.e. U >7 "Ос . Причем, напряжение 0„ отрабатывают со скоростью, значительно большей, чем скорость изменения напряжения 00 1..

Как видно из фиг. 1 выходное напряжение синхронного детектора 9 на инвертирующий вход усилителя 11 поступает через резистор 10 и через двусторонний ограничитель на диодах 13 и 14 и резисторе 15 (фиг. 1).

Постоянная времени ь, интегратора, образуемая резистором 10 и конденсатором 12, равна

Т1 R10 0„„2.1 (1) где R — сопротивление резистора 10; емкость конденсатора 12.

12

Постоянная времени Т интегратора, образуемая резисторами 15 и 16 и конденсато ом 12, равна

Т - (й + q< ) -С„, (2) где R.< — сопротивление резистора 15;

R — сопротивление резистора 16.

-!У

16

Сопротивление резистора 16 выбирают из условия необходимости обеспечения величины тока 1-2 MA через диоды

13 и 14 в открытом состоянии для на807247 дежной из работы в качестве электронных ключей.

Сопротивление резистора 15 много больше сопротивления резистора 16, т. е. P,„)) R<>, поэтому 5

R, C« . (3)

Уровень ограничения двустороннего последовательного ограничителя напряжения на диодах 13 и 14 определяется ,практически их напряжением отсечки, которое для германиевых диодов. составляет 0,1-0,12 В, а для кремниевых диодов примерно равно 0,5-0,6 В. Это объясняется тем, что в интеграторе потенциал инвертирующего входа близок к потенциалу шины "земля", следовательно, уровень ограничения примерно 15 равен напряжению отсечки используемых диодов 13 и 14.

В компараторе должно выполняться условие (4)

Тогда при малом уровне пульсации на выходе синхронного детектора 9 диоды

13 и 14 заперты, и постоянная времени интегратора практически определяется

При больших возмущениях выходного напряжения калибратора напряжения увеличивается уровень пульсаций на выходе синхронного детектора 9. По достижении амплитудой пульсаций уровня напряжения отсечки диодов 13 и 14 они открываются, и выходное напряжение синхронного детектора 9 поступает через резистор 15 на инвертирующий вход усилителя 11.

Таким образом, при больших изме- З5 нениях выходного уровня калибратора переменных напряжений, напряжение с выхода синхронного детектора поступает на инвертирующий вход усилителя 11 как через резистор 10, так и 4О через диоды 13 и 14 и резистор 15.

Скорость нарастания выходного напряжения интегратора практически определяется постоянной времени

4о «5.

" кв= + R --С„ (5) 45

0+ 5 которая меньше 7, и 72 .

Благодаря это лу, увеличивается .скорость нарастания выходного напряжения электронного усилителя S, а, следовательно, сокращается длитель-. ность переходного процесса.

Как только выходное напряжение калибратора достигает уровня напряжения, близкого к образцовой ме- 55 ре 18, выходной уровень напряжения синхронного детектора уменьшается и, по мере того, как он станет равным или меньше напряжения отсечки диодов 13 и 14 они выключаются. Начи- 0 ная с этого момента фильтрация выходного напряжения синхронного детектора 9 будет происходить с постоянной времени ь, определяемой соотношением (1).

На фиг. 2а приведена эпюра напряжения, поступающего с выхода синхронного детектора на.вход интегратора.

Как видно из этой зппп ы в течение времени t -й, когд. входной уровень напряжения не превышает порога отпирания 0 0 последовательного двустороннего. ограничителя, скорость изменения выходного напряжения интегратора 0 определяется постоянной времени „ . Эпюра .напряжения для этого случая приведена на фиг. 2б.

При входном напряжении интегратора U, ъ Uz в момент времени с > с, включается пооледовательйый двусторонний ограничитель напряжения. На его вход поступает напряжение U .

Скорость изменения напряжения интегратора только для напряжения О, определяется постоянной времени Т

Эпюра этой скорости изменения напряжения со временем показана на фиг. 2в.

Результирующая скорость изменения выходного напряжения интегратора для момента времени t - t показана на фиг. 2г и определяется постоянной времени - . Для момента времени с -t скорость изменения выходного напряжения определяется постоянной времени

Скорость изменения выходного напряжения интегратора на фиг. 2г вы- . ше, чем на фиг. 2б.

Формула изобретения

Калибратор переменных напряжений, содержащий задающий генератор, выход которого через регулирующее звено подключен к усилителю мощности, образцовую меру напряжения, выход которой соединен с первым входом электронного коммутатора, второй вход которого подключен к выходу усилителя. мощности и выходной клемме, а выход электронного коммутатора через последовательно соединенные согласую-. щий усилитель, измерительный преобразователь и электронный усилитель подключен к первому входу синхронного детектора, выход которого через интегратор соединен с управляемыл входом регулирующего звена, причем интегратор выполнен в виде цепочки из последовательно соединенных резистора и усилителя напряжения, зашунткрсванного конденсатором, и генератор опорной частоты, выход которого подключен к третьему входу электронного ко лмутатора и ко второму входу синхронного детектора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения длительности переходного процесса, в него введены двусторонний ограничитель напряжения и резистивный делитель напряжения, причем точка соединения усилителя напряжения и ре8О7247 зистора интегратора подсоединена ко входу резистивного делителя напряжения, а его выход через двусторонний ограничитель напряжения подключен к выходу синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Скрипник Ю. A. Методы преобразования и выделения измерительной информации из гармонических сигналов.

1К., "Наукова думка", 1971. с.55, рис. 11, а.

2. Калибратор 745 А. Проспект фир Mal Mewl et t-Packa ro l, 1968.

807247

Up

Составитель С. Чернышева

Техред И. Майорош Корректор М. Коста

Редактор О. Малец

ЭВ °

Филиал ППП "Патент", a.. У ж г о рpоoд, . у л . . П р оoеeк тTнH ая, 4

Заказ 283/71 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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