Стабилизатор переменного напряжения

 

1. СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий колебательное звено, к выходу которого подключена цепь стабилизации амплитуды, включакяцая последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, узел сравнения, вторсЛ вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, фильтр нижних частот, усилитель и регулирующее звено, отличающийся тем, что, с целью повьпиения быстродействия, в него введены Г1 последовательно соединенных интеграторов, вход первого из которых подключен к сигнальному выходу регулирующего звена, а выход п -го - к вхЬду колебательного звена, причем сигнальный вход регулирующего звена соединен с введенным дополнительным выходом колебательного звена. 2. Стабилизатор по п. 1, о т л и ч а - . ю щ и и с я тем, что интеграторы вы (Л полнены на основе операционных усилителей , которые дополнительно охвачены цепью отрицательны обратной связи, соде(з кащей два последовательно соединенных резистора, точка соединения которых связана с обшей шиной через конденсатор. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

I ()9) Ì (1Ц

3(д> G 05 Р 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3482816/24-07 (22) 23.08.82 (46) 23.11.83. Бюп. Ы 43 (72) Ю. К. Рыбин и В. П. Будейкин. (71) Научно-исследовательский институт алектронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена

Труцового Красного Знамени политехническом институте им. С.. N. Кирова (53) 621.316. 722.1 (088„8) (56) 1. Проектирование и применение операционных усилителей. Поц. ред.

Дж. Грема и цр. М., "Мир, 1974, с. 421.

2. Современные линейные интегральные микросхемы и их применение. Поц ред. М. В. Гальперина. М., Энергия", 1980, с. 31. (54) (57) 1. СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий колебательное звено, к выхоцу которого поцключена цепь стабилизации амплитуды, включающая после цова тельно соециненные преобразователь переменного напряжения в постоянное, узел сравнения, второй вхоц которого соецинен с выходом источника опорного напряжения, фильтр нижних частот, усилитель и регулирующее звено, отличающийся тем, что,с целью повышения быстроцействия, в него введены и последовательно соециненных интеграторов, вход первого иэ которых поцключен к сигнальному выхоцу регулирующего звена, а выхоц п -ro - к входу колебательного звена, причем сигнальный вход регулирующего звена соецинен с ввеценным цополнительным выхоцом колебательного звена.

2. Стабилизатор по и. 1 ° о т л и ч аю ш и и с я тем, что интеграторы выполнены на основе операционных усилителей, которые цополнительно охвачены цепью отрицательной обратной связи, содержащей два последовательно соецМценных резистора, точка соецинения которых связана с обшей шиной через конценсатор.

1 5 056152 2

Изобретение относится к электротехнике, а именно к соэцанию прецизионных источников синусоицальных колебаний с

BbIcoKHM быстродействием и малыми нелинейными искажениями и может найти при5 менение в измерительных приборах, калибраторах и многозначных мерах переменного напряжения, в автоматизированных поверочных установках и комплексах, приборах автоматики и т.ц.

Известен стабилизатор переменного напряжения, соцержаший колебательное эено и цепь стабилизации амплитуды, включаюшую преобразователь переменного напряжения в постоянное, схему сравнения, источник опорного напряжения, усилитель с фильтром нижних частот и регулируюший элемент (1 5.

В этом устройстве цля получения при» емлемых нелинейных искажений выхоцно. го напряжения необходимо, чтобы постоянная времени фильтра нижних частот была много больше периоца колебаний стабилиэируемого напряжения, что требует значительного времени установления амплитуды выходного напряжения..Напри« мер, при зацанном коэффициенте гармоник

К, 6 0,1% только за счет пульсаций управляюшего напряжения, ноступаюшего на регулируюшее звено, постоянная времени фильтра нижних частот на рабочей частоте 10 Гц цолжна быть 3 5.00 с.

-Наиболее близким к изобретению по технической сущности и цостигаемому результату является устройство цля гене» рирования и стабилизации переменного напряжения, соцержашее колебательное звено (реализованное на основе активного режекторного фильтра) и цепь стабилизации амплитуды, вхоц и выхоц которой соединен с выхоцом и вхоцом колебательного звена, включаюшую последовательно соециненные преобразователь переменного напряжения в постоянное (выполненный на диоде), схему сравнения, второй вход которой связан с выхоцом источника опорного напряжения, фильтр нижних частот и усилитель (выполненные на цифференциальном усилителе) и регулируюшее звено, сигнальный вхоц которого связан с выходом колебательного звена Г2 Д.

Нецостатком известного устройства является низкое быстродействие, ограниченное постоянной времени фильтра нижних частот, значение которой во много раэ больше периоца стабилизируемого напряжения.

t0

t5

Целью изобретения является повышеI ние быстродействия.

Поставленная цель постигается тем, что в устройство, соцержашее колебательное звено, к выхоцу которого поцключена цепь стабилизации амплитуцы, включаюшая послецовательио соециненные преобразователь переменного напряжения в постоянное, узел сравнения, второй вход которого соецинен с выхоцом источника опорного напряжения, фильтр нижних частот, усилитель и регулируюшее зве« но, ввецены и послецовательно соециненных интеграторов, вход первого из которых поцключен к сигнальному выхоцу регулируюшего звена, а выхоц A -гок вхоцу колебательного звена, причем сигнальный вхоц регулируюшего звена соецинен с введенным дополнительным выхоцом колебательного звена.

Интеграторы выполнены на основе операционных усилителей, которые цополнительно охвачены цепью отрицательной обратной связи, соцержашей цва последовательно соединенных резистора, точка соецинения которых связана с об шей шиной через конденсатор.

На чертеже прецставлена схема стабилизатора-- переменного напряжения.

Стабилизатор переменного напряжения соцержит колебательное звено 1, к выхоцу которого поцключена цепь стабилизации амплитуды, включаюшая послецовательно соециненные преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное, узел 3 сравнения, второй вхоц которож связан с выхоцом источника 4 опорного напряжения, фильтр 5 нижних частот, усилитель 6 и регулируюшее звено 7, сигнальный вход которого связан с вторым дополнительным выхоцом колебательного звена 1, а выход поцключен к первому 8 из tt послецовательно соециненных интеграторов, выход n -ro интегратора 9 соединен с входом колебательного звеHG 1.

Работа устройства стабилизации начи нается с возникновения условий самовоэбужцения колебательного звена 1. В начальный момент, когда амплитуда выходного напряжения меньше установившего-. ся значения, цепь стабилизации амплитуды вырабатывает сигнал рассогласования, который прохоця через интеграторы при« водит к увеличению амппитуцы выхоцного напряжения стабилизатора, т.е. цепь стабилизации формирует сигнал рассогласования, который, возцействуя на регулируюшее звено, изменяет его коэффи1056

3 циент перецачи в сторону уменыюния сигнала рассогласования. В стационарном режиме выходное напряжение регулирующего звена приближается к нулю.

Положительный эффект достигается благоцаря тому, что межцу выхоцом регулирующего и вхоцом колебательного звена включено h . послецова тельно соединенных интеграторов, которые осуществляют фильтрацию гармоник выхоцного напряжения регулирующего звена, но при этом не влияют на цинамические свойства системы, а постоянная времени фильтра нижних частот соответственно уменьшена. За счет уменьшения значения постоянной времени фильтра, удается существенно сократить время переходного процесса, повысить быстродействие стабилизатора.

Действительно, если, например, считать постоянные времени введенных интеграторов оцинаковыми и такими, что коэффициент передачи их на частоте первой гармоники равен единице, то коэффициент передачи h интеграторов цля гармоник

fl 25

rae. п1 - номер гармоники.

Отсюда следует, что, благоцаря включению м таких интеграторов, при линейном коэффициенте перецачи регулирующего звена (что в области малых пульсаций всегца реально) можно уменьшить постоянную времени фильтра нижних частот по меньшей мере в 2 и раз при оци152 4 иаковом подавлении гармоник и соответственно повысить быстродействие при полном сохранении всех других технических характеристик стабилизатора.

Включение и интеграторов обуславливает соецинение вхоца регулирующего звена с дополнительным выхоцом колебательного звена. При нечетном и интеграторов колебания на цополнительном выхоце колебательного звена и колебания в точке суммирования с выходным сигналом и -го интегратора должны быть в фазе или противофазе; при четном и сдвинуты относительно друг друга на 90 или 270 . Таким образом, в зависимос о ти оФ h интеграторов определяется место второго дополнительного выхода.

1

На чертеже показан вариант с двумя интеграторами, оцнако был исслецован и вариант с тремя интеграторами (в этом случае sxoa регулирующего звена соединяется с выхоцом устройства). Результаты исслецований в сравнении с результатами исслецований стабилизатора без интеграторов показывают полное совпадение с теоретическими расчетами: повышение быстродействия при включении интеграторов и уменьшение постоянной времени фильтра. Снижение нелинейных искажений составляет 4 и 8 раз соответственно. Послецний результат является цополнительным преимушеством прецлагаемого стабилизатора по сравчнению с известными.

Составитель С. Чернышова

Рецактор P. видика Техрец С.Мигунова Корректор О. Тигор

Заказ 9304/40 Тираж 874 Поцписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

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

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