Стабилизатор двухфазного напряжения

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социвлистичесиик

Республик (1>) 100.1041

4r

-з (61) Дополнительное к авт. синд-ву(22) Заявлено 23.11.81(21) 3355131/24-07 с присоеЛннением заявки,ттк— (23) Приоритет—

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 28.02.83 (53)M. Кл.

G 05 F 1/44

Геоударстееллык комитет (53) УДК621.316. .722.1(088.8) N делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю.K.Ðûáèí и В,П.Будейкин с т с ф

Научно-исследовательский институт электронной нтроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции .И орд на Трудового

Красного Знамени политехническом инстйт т -.цт » С.М.Кирова (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ДВУХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области создания прецизионных источников многофазных гармонических колебаний.

Известно устройство для генерирования и стабилизации двухфазного напряжения, содержащее последовательно включенные.фазосдвигающее звено, усилитвль-повторитель напряжения и интегратор, причем выход интегратора соединен с входом фазосдвигающего звена, а стабилизация амплитуды осуществляется с помощью изменения постоянной времени фазосдвигающего звенаL1).

Такое включение контура стабилизации приводит к изменению частоты генерации при стабилизации амплитуды и, что более существенно, к нестабильности напряжения на выходе интегратора, что является значительными недостатками этого устройства.

Наиболее близким по :".ехнйческой сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит колебательное звено, состоящее из фазосдвигающего звена, включающего

5 дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через первый ре" зистор соединен со своим выходом, а через второй резистор — с входом фазосдвигающего звена, последний также соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя через

RC-цепь, и интегратора, вход и выход которого соединены соответственно с выходом .и входом Фазосдвигающего звена, и цепь стабилизации амплитуды, вход которой соединен с выходом интегратора, а выход с управляющим входом регулирующего элемента, сиr- ю нальный вход которого также подключен к выходу интегратора колебательного звена, а выход к неинвертирующему входу усилителя интегратора, при этом

100 I0 одна выходная клемма подключена к выходу интегратора .„а дру г ая — к выходу фазосдвигающего звена (2 ) .

В этом устройстве стабилизация амплитуды выходного напряжения интегратора, происходящая с помощью изменения глубины положительной обратной связи усилителя интегратора, ухудшает точность квадратуры и стабильност квадратурного выходного напряжения. Н3

Цель изобретения — повышение точности квадратуры и.стабильности выходных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее колебательное звено, состоящее из фазосдви-, гающего звена, включающего дифференциальный -усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен со своим выходом, а через вто- 20 рой резистор — с входом фазосдвигающего звена, последний также соединен неинвертирующим входом дифференциального усилителя через RC-цепь, и интегратора, вред и выход которого соединены соответственно с выходом и входом фазосдвигающего звена, и цепь стабилизации амплитуды, вход которой соединен с выходом интегратора, выход с управляющим входом регулиру- 36 ющего элемента, сигнальный вход которо о такие подключен к выходу интегратора колебательного звена, введен преобразователь напряжение-ток, вход которого связан с сигнальным выходом регулирующего элемента, а выход с инвертирующим входом дифференциального усилителя фазосдвигающего звена.

Преобразователь напряжение-ток выполнен на основе операционного усилителя с параллельными отрицательной и положительной обратными связями.

На чертеже представлена структурная схема стабилиза — îðà двухфазного напряжения. 45

Стабилизатор двухфазного напряжения содерн ит колебательное звено состоящее из фазосдвигающего звена 2, включающего дифференциальный усилитель 3, инвертирующий вход которого через первый резистор 4 соединен со своим выходом, а через второй резистор 5 — с входом 6 фазосдвигающего звена 2, последний также соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 3 через RC-цепь /, и интегратор 8, вход и выход которого соединены соответственно с выходом и й1 4 входом фазосдвигающего звена 2, и цепь стабилизации амплитуды 9, вход которой соединен с выходом интегратора 8, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента 10, сигнальный вход которого также подключен к выходу интегратора 8 коле бательного звена 1, а выход через преобразователь напряжение-ток 11 - с инвертирующим входом усилителя 3 фаэосдвигающего звена 2, Работа устройства стабилизации начинается с возникновением условий самовозбуждения, выполняющихся на частоте, при которой фаэовыи сдвиг фазосдвигающего звена 2 равен 90 а коэффициент передачи интегратора 8 равен единице. В стационарном режиме цепь стабилизации 9 вырабатывает такой сигнал управления, при кстором дополнительный регулирующий ток с выхода преобразователя напряжение-ток

11 приближается к нулю, Бсли постоянные времени фазосдвигающего звена 2 и интегратора 8 обозначить через „ и, а произведение коэффициента передачи регулирующего элемента 10 и коэффициента преобразования преобразователя напряжение-ток I1 через, то уравнение, описывающее работу устройства стабилизации, примет следующий вид (, 7 1) - (() где р — ь=

". о R+2ßo причем К вЂ” сопротивление равных,первого 4 и второго 5 резисторов, à R„,выходное сопротивление преобразователя напряжение-ток

Исследование этого уравнения (1) при возникновении дестабилизирующих возмущений, которые можно задать, например, в виде неравенства постоянных времени С =,. (1 — С Г) позволяет опредвлить соотношение выходных напрян,ений интегратора U и фазосдвигаюг

1 щего звена 0

u,- u,(l — -i+ (-, ) г-ь р р

Уравнение (2) позволяет сделать вывод о том, что при $ =1/2, что выполняется при включении преобразователя напряжение-ток, оба выходных квадратурных напряжения практически равны и стабильны.

u„=-ju2fI+ (dr) (2) (S) 1001041

Формула изобретения

Например, если д с 34, то изменение выходного напряжение f 00,045 .

Кроме того, стабилизация амплитуды не влияет на частоту колебаний колебательного звена (1 ) .

Так как выход регулирующего элемента 1О соединен ве с неинвертирующим входом усилителя интегратора 8, как в устройстве-прототипе, а через введенный преобразователь напряжение- 16 ток 11 с инвертирующим входом усили" теля 3 фазосдвигающего звена 2, стабилизация амплитуды не влияет на точность квадратуры выходных напряжений и сущес1венно повышает стабиль- ность квадратурного напряжения, что является преимуществом предлагаемого стабилизатора двухфазного напряжения.

При использовании качественных резистора и конденсатора в интеграторе, 2в большом коэффициенте усиления усилителя интегратора, выходные напряжения устройства стабилизации будут сдвинуты по фазе друг ожносительно друга точно угол 90 аз

Экспериментальные исследования показали, что погрешность квадратуры выходных напряжений стабилизатора в диапазоне частот от 10 Гц до 10 кГц не превышает +0,03, а нестабильность за час K 0,013.

Итак, предлагаемый стабилизатор позволяет получить два стабильных и точно квадратурных напряжения, благодаря чему он найдет широкое применение, например в измерительной технике. Так, использование предлагаемого устройства в многофазных измерительных .генераторах и генераторахкалибраторах амплитуды и фазы позволит в некоторых применениях отказаться от дополнительной петли стабилизации фазы или амплитуды в этих приборах, что значительно упростит .их и снизит их стоимость.

1. Стабилизатор двухфазного напряжения, содержащий колебательное звено, состоящее из фазосдвигающего звена, включающего дифференциальный усилитель инвертирующий вход которого через . первый резистор соединен со своим выходом, а через второй резисторс входом фазосдвигающего звена, последний также соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя через RC-цепь, и интегратора, вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом фаэосдвигающего звена, и цепь стабилизации амплитуды, вход которой соединен с выходом интегратора, а выход с управляющим входом регулирующего элемента, сигнальный вход которого также подключен к выходу интегратора колебательного звена, при этом одна выходная клемма подключена к выходу интегратора, а другая — к выходу фазосдвигающего звена, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности квадратуры и стабильности выходных напряжений, в него введен преобразователь напряжение-ток вход которого связан с сигнальным выходом регулирующего элемента, а выход с инвертирующим входом дифференциального усилителя фазосдвигающего звена.

2. Стабилизатор двухфазного напряжения по и.1, отличающийся тем, что преобразователь напряжениеток выполнен на основе операционного усилителя с параллельными отрицательной и положительной обратными связями, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 389429 1, кл. G 05 F 1/44, 1975.

2. Патент CEA Р 3382461, кл. G 05 F 1/44, 1968.

1001041

Составитель С.Чернышева

Техред Т.Маточка Корректор E.Ðoøêî

Редактор Н.Гришанова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1393/53 Тираж 1372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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