Масштабный преобразователь напряжения

 

МАСШТАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий широкополосный усилитель с регулирующим элементом , коьртарирующий преобразователь , вход которого через первый коммутатор подключен к источнику образцового напряжения и выходу ши .рокополосного усилителя, цепь обратной связи, .первый вход которой соединен с выходом компарирующего прербразователя, а второй - с фиксирующим элементом калибровки и через первый ключ - с выходом цепи обратной связи, основной запоминающий элемент, соединенный с регулирующим элементом и с выходом второго ключа, дополнительный запоминающий элемент, соединенный с выходом третьего ключа, и сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены линейный преобразователь, нелинейный преобразователь, второй и третий коммутаторы и источник вспомогательного напряжения, причем вход линейного преобразователя и первый вход второго коммутатора объединены и являются входом масштабного преобразователя напряжения, выход линейного преобразователя через нелинейi ный преобразователь соединен с входом третьего ключа, первый вход СО хгумматора подключен к дополнительному запоминающему элементу, вто .рой его вход соединен с выходом третьего коммутатора, а выход сумматора соединен с входом второго ключа , второй вход второго коммутатора соединен с источником вспомогательного напряжения, а его выход с входом широкополосного усилителя, первый вход третьего коммутатора 4 соединен с выходом цепи обратной о:) . связи, а второй - с общей клемьлой масштабного преобразователя напряжения ..

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5П G 01 R 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! с !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3305758/18-21 (22) 22.06.81 (46). 07..10.83. Бюл. У 37. (72) Ф.И. Жуганарь, И .Ф. Клисторин и A.Н. Савин (71) Кишиневский. политехнический институт им. Сергея Лазо (53) 621.317.7(088. 8) (56) 1. Белов В.М ., Клисторин И.Ф. и Подзин А.Е. Принципы построения универсального автоматического цифрового вольтметра. - "Автометрия".

Новосибирск, "Наука", 1969, В 2, с. 46-51.

2. Авторское свидетельство СССР

9 291336, кл. Н 03 К 13/02, 1969 (прототип). (54)(57) МАСШТАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий широкополосный усилитель с регулирующим элементом, компарирующий преобразователь, вход которого через первый коммутатор подключен к источнику образцового напряжения и выходу ши-. .рокополосного усилителя, цепь обратной связи, первый вход которой соединен с выходом компарирующего преобразователя, а второй - с фиксирующим элементом калибровки и через первый ключ — с выходом цепи обратной связи, основной запоминающий элемент, соединенный с регули„„SU„„1046710. А рующим элементом и с выходом второго ключа, дополнительный запоминающий элемент, соединенный с выходом третьего ключа, и сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены линейный преобразователь, нелинейный преобразователь, второй и третий коммутаторы и источник вспомогательного напряжения, причем вход линей.ного преобразователя и первый вход второго коммутатора объединены н являются входом масштабного преобразователя напряжения, выход линейного преобразователя через нелинейный преобразователь соединан с входом третьего ключа, первый вход .сумматора подключен к дополнительному запоминающему элементу, вто.рой его вход соединен с выходом третьего коммутатора, а выход сумматора соединен с входом второго ключа, второй вход второго коммутатора соединен с источником вспомогательного напряжения, а его .выход— с входом широкополосного усилителя, первый вход третьего коммутатора соединен с выходом цепи обратной связи, а второй — с общеи клеммой масштабного преобразователя напряжения.

1046710

1О

35

45

55

65

Изобретение относится к электроизмернтельной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях эффективного значения напряжения и риодических сигналов произвольной формы в постоянное нап- 5 ряжение.

Известен масштабный преобразователь напряжения с автоматической регулировкой и запоминанием коэффициента передачи, содержащий компарирующий преобразователь, вход которого черЕэ коммутатор подкточен к источнику образцового напряжения и вцходу широкополосного усилителя, цепь обратной связи, один вход которой подключен к выходу компарирующего преобразователя, а другой — к фиксирующему элементу калибровки и .через ключ — к выходу цепи обратной связи, соединенной через ключ с запоминающим элементом (1 3.

Недостатками известного масштабного преобразователя являются низкие быстродействие и точность преобразования в широких динамическом и частотном диапазонах изменения входного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является масштабный преобразователь напряжения, содержащий широкополосный усилитель с основным и дополнительным регулирующими элементами, компарирующий преобразователь, вход которого через коммутатор подключен к источнику образцового напряжения и выходу широкополосного усилителя, цепь обратной связи, первый вход которой подключен к выходу компарирующего преобразователя, а второй — к фиксирующему элементу калибровки и через ключ - к выходу цепи обратной связи, основной и дополнительный запоминающие элементы, соединенные с управляющими входами основного и дополнительного регулирующих элементов и через коммутирующие элементы - соответственно с выходом цепи обратной связи, цепь положительной обратной связи, вход которой подключен к выходу широкополосного усилителя, а выход через сумматор соединен с входом широкополосного усилителя, второй вход сумматора подключен к выходу широкополосного усилителя (2j.

Недостатком известного масштабного преобразователя является низкое быстродействие в широком динамическом диапазоне входных напряжений из-за длительного переходного процесса преобразования.

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразования в широком динамйческом диапазоне входных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в масщтабный преобразова» тель напряжения, содержащий широкополосный усилитель с регулирующим элементом, компарирующий преобразователь, вМод которого через первый коммутатор подключен к источнику образцового напряжения и выходу широкополосного усилителя, цепь обратной. связи,.первый вход которой .соеднне» с выходом компарирующего преобразователя, а второй - с .фиксирующим элементом калибровки и через первый ключ - с выходом цепи обратной связи, основной запоминаю щий элемент, соединенный с регулирующим элементом и с выходом второго ключа, дополнительный запоми» нающий элемент, соединенный с выходом .третьего ключа, и сумматор, введены линейный и нелинейный преобразователи, второй и третий коммутаторы и источник вспомогательного напряжения, причем вход линейного преобразователя и первый вход второго коммутатора объединены и являются входом масштабного преобразователя напряжения, выход линей= ного преобразователя через нелинейный преобразователь соединен с входом третьего ключа, первый вход сумматора подключен к дополнительному запоминающему элементу, второй

его вход соединен с выходом третьего; коммутатора, а выход сумматора соединен с входом второго ключа, второй вход второго коммутатора соединен с источником вспомогательного напряжения, а его выход — с входом широкополосного усилителя, первый вход третьего коммутатора соединен с выходом цепи обратной связи, а второй его вход соединен с общей клеммой масштабного преобразователя напряжения.

На чертеже показана блок-схема масштабного преобразователя напряжения.

Масштабный преобразователь напряжения содержит линейный преобразователь 1, осуществляющий преобразование эффективного значения входного напряжения в постоянное, нелинейный преобразователь 2, осуществляющий преобразование постоянного напряжения в постоянное, широкополосный усилитель 3 с регулирующим элементом, цепь 4 обратной связи, компарирующий преобразователь 5, первый коммутатор 6, первый ключ 7, фиксирующий элемент 8 калибровки, второй ключ 9, дополнительный запоминающий элемент 10, сумматор 11, второй коммутатор 12, основной запоминающий элемент 13, третий ключ 14 и третий коммута тор 15.

1046710

Масштабный преобразователь напряжения работает следующим образом.

Входное напряжение U „ в течение всего времени работй масштабного преобразователя напряжения поступает на вход последовательно соединенных быстродействующего линейного преобразователя 1, осуществляю-, щего преобразование эффективного значения входного напряжения в постоянное напряжение, и нелинейного 10 преобразователя 2. При этом передаточная характеристика нелинейного преобразователя 2 выбирается таким образом, чтобы общая передаточная характеристика линейного 1 и нели нейного 2 преобразователей совпадала с функцией зависимости напряжения регулирования, регулирующего элемента широкополосного усилителя 3 от величины эффективного значе-! ния U „ в установившемся режиме (т.е. йосле окончания процесса масштабного преобразования).

Первый коммутатор б устанавливается в положение ь и через него подается образцовое напряжение U на вход компарирующего преобразователя 5. Выход цепи 4 обратной связи через первый ключ 7 соединяется с фиксирующим элементом 8 калибров- ки. При этом на фиксирующем элементе 8 калибровки устанавливается напряжение, однозначно связанное с эффективным значением образцового напряжения U . Одновременно выходо ное напряжение нелинейного Преобразователя 2 через замкнутый третий ключ 14 поступает на входы дополнительного запоминающего элемента

10 и на первый вход сумматора 11.

При этом выходное напряжение 40 сумматора 11 равно выходному напряжению нелинейного. преобразователя .

2, так как на втором входе сумматора 11 через третий коммутатор 15, находящийся в положении 6,,подцерживается нулевой потенциал. Перед окончанием калибровки выход сумматора 11 через второй ключ 9 соединяется с управляющим входом регулирующего элемента широкополосного усилителя 3, а вход широкополосного .усилителя через второй коммутатор 12, устанавливаемый в положение 6, под,ключается к источнику входного напряжения V

SX

При этом исключается влияние переходных процессов широкополосного усилителя, возникающих при резком изменении коэффициента передачи регулирующего элемента, на точность 60 масштабного преобразования U так как укаэанные переходные йроцессы успевают заканчиваться до момента замыкания цепи параметрической обратной связи, образованной компа- 65 рируюшнм преобразователем 5 и цепью

4 обратной связи (замыкание происходит в момент окончания калибровки). На выходе широкополосного усилителя к этому моменту устанавливается напряжение, соответствующее с определенной точностью эффективному значению образцового напряжеUî °

По окончании калибровки вход компарирующего преобразователя 5 отключается от источника образцового напряжения и подключается к выходу широкополосного усилителя, а также размыкаются первый 7 и третий 14 ключи, причем на фиксирующем элементе калибровки запоминается напряжение, .соответствующее образцовому напряжению U а на дополнительном запоминающем элементе выходное напряжение нелинейного преобразователя, соответствующее с определенной точностью требуемо-. му напряжению регулирования регулирующего элемента, в зависимос ти от эффективного значения входного напряжения.

Далее третий коммутатор 15 переключается в положение e,,тем самым замыкается цепь параметрической обратной связи через второй вход сумматора 11. При этом компенспру ется погрешность, которая возникает из-за неточности работы цепи параметрической адаптации регулирующего элемента широкополосного усилителя к уровню эффективного значения входного напряжения Ue„. На выходе широкополосного усилителя З.устанавливается. напряжение, соответствующее с высокой точностью эффективному значению образцового напряжения Uö. При этом регулирующий эле" мент широкополосного усилителя работает не во всем своем динамическом диапазоне регулирования, а лишь в окрестности одной рабочей точки, положение которой на регулирующей характеристике и размеры ее окрестности определяются точностью работы цепи параметрической адаптации регулирующего элемента к уровню эффективного значения входного напряжения 0 „ . За счет этого и достигается высокое быстродействие масштабного преобразователя напряжения в широком диапазоне входных напряжений, так как длительность возникающего при этом переходного процесса очень мала.

По окончании процесса масштабного преобразования входного напряжения 0 „ первый. и третий коммутаторы 6 и 15, первый и третий ключи

7 и 14 возвращаются в исходное состояние, а второй ключ 9 размыкается. При этом установившееся значение коэффициента передачи широко1046710

Для определения значения коэффициента передачи на вход широкополосного усилителя через второй коммутатор 12 (положение а) подается вспомогательное напряжение Ув „. По величине выходного напряжения широкополосного усилителя при заданном значении 0в „легко определяется

Составитель В. Костин

TexpeDC.МигуноваКорректор А. Ильин

Редактор Н. Гришанова

Заказ 7724/45 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 полосного усилителя сохраняется неизменным, поскольку напряжение на выходе основного запоминающего элемента остается постоянным. коэфФициент передачи масштабного преобразователя, .

Таким образом, вследствие введения в масштабный преобразователь цепи параметрической адаптации, содержащей последовательно включенные линейный и нелинейный преобразователи, подключенные через ключи и сумматор к регулирующему элементу широкополосного усилителя, повыша10 ется быстродействие в широком диапазоне входных напряжений масштабного преобразователя.