Измерительный усилитель

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ , содержащий регулируемый усилитель , к выходу которого подключен делитель напряжения, последовательно соединенные переключатель, перемножитель, усилитель ошибки, фазочувствительный выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, а также коммутационный генератор, выходы которого подключены соответственно к управяющему входу переключателя и к опорному входу фазочувствительного выпрямителя, при этом первый и второй входы переключателя соединены с выходом делителя напряжения и входом регулируемого усилителя соответственно , отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности коэффициента передачи, в него введен сумматор, входы которого под- , ключены соответственно к входу регулируемого усилителя и к выходу делителя напряжения , а выход - к второму входу перемно (Л жителя. оо со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g Н 03 G 3/20

И.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дк

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3566893/18-09 (22) 22.03.83 (46) 15.07.84. Бюл. № 26 (72) Э. И. Цимбалист, С. А. Пожидаев и В. А. Пожидаев (7! ) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (53) 621.396.666 (088.8) (56) 1. Крисилов Ю. Д. Автоматическая регулировка и стабилизация усиления транзисторных схем. М., «Советское радио», 1974, с. 188.

2. Скрипник Ю. А. Повышение точности измерительных устройств. — «Техника», 19?6, с. 96. (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий регулируемый усилитель, к выходу которого подключен делиÄÄSUÄÄ 1103350 А тель напряжения, последовательно соединенные переключатель, перемножитель, усилитель ошибки, фазочувствительный выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляюшему входу регулируемого усилителя, а также коммутационный генератор, выходы которого подключены соответственно к управяющему входу переключателя и к опорному входу фазочувствительного выпрямителя, при этом первый и второй входы переключателя соединены с выходом делителя напряжения и входом регулируемого усилителя соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности коэффициента передачи, в него введен сумматор, входы которого под- . ключены соответственно к входу регулируемого усилителя и к выходу делителя напря- Я жения, а выход — к второму входу перемножителя.

1103350

Изобретение относится к электрорадиоизмернтельной технике, а именно к созданию прецизионных измерительных усилителей переменного напряжения. Оно может быть использовано при разработке измери5 тельных усилителей в измерительных схемах повышенного уровня точности.

Известен измерительный усилитель с самонастройкой коэффициента передачи, содержащий усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, масштабные звенья, устройство вычитания и регулятор, выход которого подключен к управляющему входу усилителя (11.

Этот усилитель обладает ограниченной точностью стабилизации вследствие чувствительности цепи стабилизации к фазовым сдвигам регулируемого усилителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измерительный усилитель, содержащий регулируемый усилитель, к выходу которого подключен дели- щ тель напряжения, последовательно соединенные переключатель, перемножитель, усилитель ошибки, фазочувствительный выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, а также коммутационный генератор, выходы которого подключены соответственно к управляющему входу переключателя и к опорному входу фазочувствительного выпрямителя, при этом первый и второй входы переключателя соединены с выходом делителя напряжения и входом ре30 гулируемого усилителя соответственно. В данном устройстве в качестве корректирующего воздействия, которое приводит коэффициент передачи усилительного блока к номинальному значению, используется раз- 35 ностныи сигнал, полученный в результате сравнения входного и части выходного напряжения (2) .

Однако данный измерительный усилитель обладает низкой стабильностью коэффициента передачи регулируемого усилителя, 40

Это обусловлено тем, что в течение такта коммутирующего напряжения изменение передаточных характеристик звеньев тракта сравнения, расположенных до усилитетя ошибки, в частности, мультипликативная погрешность перемножителя, вызывает появление в выходном напряжении фазочувствительного выпрямителя дополнительной составляющей, приводящей к нестабильности номинального коэффициента передачи усилительного блока.

При этом входное Utt„è выходное U напряжения измерительного усилителя равны

1) х = lj C0S Ufh (1)

1) = — () (1+О) coS(Qfk+$) (2) где о — относительная погрешность коэф- SS фициента передачи; — фазовый сдвиг регулируемого усилителя.

Если обозначить мультинликативную погрешность перемножителя через 8, то после нескольких преобразований относительный вклад 8 в корректирующее воздействие можно получить. в виде при = 0

5 = д. о . (3)

Таким образом, стабильность коэффициента передачи измерительного усилителя зависит от отношениями/Д .

Цель изобретения — повышение стабиль. ности коэффициента передачи.

Цель достигается тем, что в измерительный усилитель, содержащий регулируемый усилитель, к выходу которого подключен делитель напряжения, последовательно соединенные переключатель, перемножитель, усилитель ошибки, фазочувствительный выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, а также коммутационный генератор, выходы которого подключены соответственно к управляющему входу переключателя и к опорному входу фазочувствительного выпрямителя, при этом первый и второй входы переключателя соединены с выходом делителя напряжения и входом регулируемого усилителя соответственно, введен сумматор, входы которого подключены к входу регулируемого усилителя и к выходу делителя напряжения соответственно, а выход к второму входу перемножителя.

На чертеже представлена структурная электрическая схема измерительного усилителя.

Измерительный усилитель содержит регулируемый усилитель 1, делитель 2 напряжения, сумматор 3, переключатель 4, перемножитель 5, усилитель ошибки 6, фазочувствительный выпрямитель 7, коммутационный генератор 8 и фильтр 9 нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение Бьх усиливается регулируемым усилителем I до значения U, Выходное напряжение делителя 2, имеющего коэффициент передачи, обратный номинальному коэффициенту передачи К регулируемого усилителя 1, равно

, = -Ц 1 1+о) cos(W3+(p7 (4)

Разность мгновенных значений напряжений

ULt; и U 2на выходе сумматора 3 можно представить как

U = U t(l+ )cos(f-! )сотий-(j(> 8)Sin.gt (5) и 1 И

Напряжение U q подается на вход перемножителя 5, на другой вход которого поочередно воздействует входное напряжение Usx u напряжение U > с выхода делителя 2 через переключатель 4. Последний управляется коммутационным генератором 8. На выходе перемножителя 5 образуется напряжение частоты коммутации. При этом в течение одного полупериода коммутирующего напряжения величина постоянного напряжения на выхо11 03350

Составитель Л. Закс

Техред H; Bepec КоРРектоР И. ЭРдейи

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Дол и ни ч

Заказ 4831/43

3 де перемножителя 5 может быть найдена как ца

U = 1/вх-U,,= =— „1.(1+ )

В другой полупериод

U5= @Уз- а (1а8)cosy ((1+8)CО g-1)+ а (1+8) "(7) к З1П lfРазность напряжений U> и U; пропорциональна разности действующих значений

Uw и напряжения Ь а После усиления в усилителе 6 напряжение частоты коммутации выпрямляется фазочувствитЕльным выпрямителем 7 и через фильтр 9 подается в качестве корректи рующего на упра вляющий вход регулируемого усилителя I, изменяя коэффициент передачи блока до номинального значения. Можно показать, что напряжение на выходе фильтра 9 представляется в виде

09= àÓ 8(1 2J (8) где G коэффициент пропорциональности.

Как следует из выражения 8, величина напряжения коррекции не зависит от фазовых сдвигов в регулируемом усилителе 1.

Основным преимуществом предлагаемого усилителя является меньшее влияние на

5 корректирующее воздействие мультипликативной погрешности 8 перемножителя за один период частоты коммутации. С учетом о,напряжение на выходе фильтра нижних частот равно

1Р 1/, =а1) (1+ )8+C0P (f+8)(f+ -C0SLf) 4, (9) откуда можно определитьф. Тогда при малых

Ф о оо (10)

Таким образом, в предложенном измерительном усилителе по сравнению с прототипом нестабильность коэффициента передачи, обусловленная мультипликативной погреш ностью перемножителя, снижена в 1/О раз и определяется собственно 6,.