Автогенератор прямоугольного напряжения

 

АВТОГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два дифференциальных операционных усилителя, питаюаше выводы которых подключены к входньви выводам автогенератора, а выходные выводы соединены через основную последовательную цепочку, состоящую из первого и второго резисторов и первого двухполярного стабилизатора напряжения, включенного между этими резисторами и шунтированного первичной обмоткой выходного трансформатора, отличаюшийс я тем, что, с целью упрощения и повьшения надежности, параллельно основной последоЁательной цепочке включена вспомогательная последовательная цепочка, состоящая из второго и третьего двухполярных стабилизаторов напряжения и третьего резистора , включенного между ними, причем неинвертиругаций вход каждого усилителя соединен через стабилизатор всполюгательной цепочки с выходом (Л другого усилителя, а инвертирующий вход каждого усилителя соединен с: через резистор основной цепочки с выходом другого усилителя. оо со 4 ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗСЮ " 02 М 7 537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3538372/24-07 (22) 10.01.83 (46) 30.04.84. Бюл. Р 16 (72) Г.Н.Кирюшин (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 621.314.58(088.8) (56) 1. Авторское. свидетельство СССР

У 769306, кл. С О1 В 7/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 3412877/24-07, кл. Н 02 М 7/537, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3414658/24-07, кл. Н 02 М 7/537, 1982. (54}(57) АВТОГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два дифференциальных операционных усилителя, питающие выводы которых подключены к входньм выводам автогенератора, а выходные выводы соединены через

„„SU„„ I 089742 А основную последовательную цепочку, состоящую из первого и второго резисторов и первого двухполярного стабилизатора напряжения, включенного между этими резисторами и шунтированного первичной обмоткой выходного трансформатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упроиения и повышения надежности, параллельно основной последовательной цепочке включена вспомогательная последовательная цепочка, состоящая из второго и третьего двухполярных стабилизаторов напряжения и третьего резистора, включенного между ними, причем неинвертирующий вход каждого усилителя соединен через стабилизатор вспомогательной цепочки с выходом другого усилителя, а инвертирующий вход каждого усилителя соединен через резистор основной цепочки с выходом другого усилителя.

1089742

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования постоянного напряжения в переменное прямоугольной формы, снимаемое с вторичной обмотки выходного трансформатора, преимущественно н системах автоматики, например, в индуктивных датчиках перемещения с подвижным магнитопроводом указанного трансформатора.

Известны автогенераторы прямоугольного напряжения.с выходным трансформатором, вь.полняющим роль индуктивного датчика перемещения, в которых используются транзисторные усилители и двухполярный ограничитель напряже- 15 ния, шунтирующий первичную обмотку выходного трансформатора 31 ).

Антогенераторы данного типа имеют невысокую температурную стабильность амплитуды и частоты выходного напря- 20 жения и не могут запускаться при медленном нарастании питающего напряжения.

Известны автогенераторы прямоугольного напряжения, н ко-орых н качестве усилителей использованы дифферен- 25 циальные операционные усилители, причем на их выходе включены токоэадающие резисторы, а цепь питания соединена с однополярным выходом блока питания, при этом выходной 3G трансформатор имеет дополнительно обмотки положительной обратной связи обеспечивающие лавинообразный характер переключения усилителей в автогене-раторном режиме 2 3.

Недостатком известных автогенераторон является наличие на трансформаторе дополнительных обмоток положительной обратной связи, что увеличивает его массу и габариты.

Наиболее близким к предлагаемому является антогенератор прямоугольного .-,напряжения, который содержит два дифференциальных операционных усилителя, питающие выводы которых подключены к входным выводам автогенерато- 45 ра, а выходные выводы соединены через основную последовательную цепочку, состоящую из первого и второго резисторов и двухполярного стабилизатора напряжения, расположен- 5О ного между этими резисторами и шунтиронанного первичной обмоткой выходного трансформатора. Кроме того, автогенератор содержит еще два операционных усилителя и такую же последовательную цепочку, включенную ежду их выходными ныводами 1.3).

Такая совокупность элементов в укаэанном устройстве обеспечивает высокий коэффициент стабилизации частоты и амплитуды напряжения на обмотку трансформатора, однако такие антогенераторы сложны иэ-эа большого числа дифференциальных операционных усилителей и прецизионных резисторов, используемых в их схеме. 65

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности антогенератора.

Указанная цель достигается тем, что н антогенератор прямоугольного напряжения, содержащий дна дифференциальных операционных усилителя, питающие выводы которых подключены к входным выводам автогенератора, а выходные выводы соединены через основную последовательную цепочку, состоящую из первого и второго резисторов и первого двухполярного стабилизатора напряжения, включенного между, этими резисторами и шунтированного первичной обмоткой выходного трансформатора, параллельно основной последовательной цепочке включена нспомогательная последовательная цепочка, состоящая иэ второго и третьего двухполярных стабилизаторов напряжения и третьего резистора, включенного между ними, причем неинвертирующий вход каждого усилителя соединен через стабилизатор вспомогательной цепочки с выходом другого усилителя, а инвертирующий вход каждого усилителя соединен через резистор основной цепочки с выходом другого усилителя.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого автогенератора.

К выходу блока 1 питания ;одключены питающие выводы двух дифференциальных операционных усилителей 2 и 3. Выходы усилителей соединены между собой через две последовательные цепочки, включенные параллельно.

Основная последовательная цепочка состоит из первого резистора 4, первого двухполярного стабилизатора

5 напряжения и второго резистора б.

Стабилизатор 5 расположен между резисторами 4 и б, и шунтиронан первичной обмоткой выходного трансформатора 7, имеющего, например, подвижный магнитопровод 8. Измерительная обмотка трансформатора может быть соединена через синхронный ключ с фильтром 9. ВспОмогательная последовательная цепочка состоит иэ второго двухполярного стабилизатора 10 напряжения, третьего резистора 11 и третьего двухполярного стабилизатора 12.

Резистор 11 расположен между стабилизаторами 10 и 12. Инвертирующий вход усилителя 2 соединен через резистор б выходом усилителя 3, а инвертирующий вход усилителя 3 соединен через резистор 4 с выходом усилителя 2. Неинвертирующий вход усилителя 2 соединен через стабилизатор

12 с ныходом усилителя 3, а неинвертирующий нход усилителя 3 через стабилизатор 10 — с выходом усилителя 2.

Устройстно работает следующим образом.

1089742

Составитель В.Моин

Редактор М.Ткач Техред Л.Мартяшова Корректор, .Пилипенко

Заказ 2951/54 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рарчская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент",г. Ужгород,ул. Проектная,4

При подключении питания к усилителям на их выходах появляется напряжение вследствие цепей смещения.

Ввиду несимметрии постоянных времени усилителей предположим, что выхОдное напряжение усилителя 2 опережает 5 это же напряжение усилителя 3. Предположим также, что это напряжение положительно. Так как это напряжение пока еще невелико, то стабилизатор

5 закрыт, и, следовательно, все 10 выходное напряжение усилителя 2 через резистор 4 приложено к инвертирующему входу усилителя 3. Проинвертированное и усиленное, оно оказывается приложенным через резистор 6 к инвертирую-15 щему входу собственного усилителя и еще более увеличивает собственное выходное напряжение. Таким образом, осуществляется положительная обратная связь. В результате выходное 20 напряжение усилителей противофазно и нарастает лавинообразно. В момент времени, когда разность напряжений на выходах усилителей достигнет вели" чины напряжения стабилизации стабили- 5 затора 5, стабилизатор застабилизирует напряжение на инвертирующих входах и положительная обратная связь перейдет в отрицательную. К концу формирования фронта окажется что ток во вспомогательной цепочке стабилизируется напряжением стабилизатора 5, а ток в основной цепочке стабйлизируется стабилизаторами 10 и 12, что еще больк.е стабилизирует напряжение стабилизатора 5. Происходит кольцевая стабилизация напряжений, как в прототипе, только с меньшим числом элементов в схеме.

После окончания фронта импульса ток через первичную обмотку трансформатора нарастает только эа счет уменьшения тока через стабилизатор 5. Суммарный ток через резистор 4 и 8 остается постоянным. Поэтому в момент времени, когда ток через обмотку трансформатора окажется равным току через укаэанные резисторы, стабилизатор 5 закроется, в результате чего на обмотке трансформатора возникает скачок ЭДС самоиндукции противоположной полярности. Это приводит к скачкообразной инверсии выходных напряжений усилителей и вышеописанный процесс повторяется. В результате к обмотке трансформатора будет приложено прямоугольное напряжение высокостабильной амплитуды и частоты, а постоянное напряжение, снимаемое с фильтра, будет однозначно связано с положением подвижной части магнитопровода трансформатора.

Благодаря малому температурному дрейфу выходного тока операционных усилителей стабильность частоты и амплитуды автогенератора поддерживается в широком интервале температур.

Кроме того, в-отличие от прототипа, предлагаемая схема автогенератора значительно проще, ибо число усилителей в схеме в два раза меньше.

Меньше также число прецизионных резисторов, следовательно, предлагаемый автогенератор следует считать более надежным.