Усилитель постоянного тока с развязкой

 

Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - повышение стабильности коэффициента усиления. Устройство содержит два операционных усилителя 1 и 12, два развязьшающих фильтра 2 и 3, мостовой выпрямитель 4, развязьшающий тр-р 6 с первичной и компенсирующей обмотками (0) 5 ti 22, две общие шины 7, и 14,. двухтактный транзисторный автогенератор 8 с трансформаторной связью и двумя коллекторными О 9 и 10, резистор (Р),13, два измерительных Р II и 15 два RC-фильтра 16 и 17, два управляемых Р 18 и 19, однополупериодный выпрямитель (ОВ) 20 с выходным сглаживающим фильтром и нагрузочный Р 21. При подаче входного сигнала через часть 05, соединеннзпо с ОВ 20, протекает линейно зависимый ток, постоянная составляющая которого, определяется сопротивлением Р 18. В сердечнике тр-ра 6 возникает постоянный магнитный поток, нарушающий равенство токов в О 9 и 10. В результате между Р 11 и 15 появляется диф. сигнал, усиливаемый операционным усилителем 12, Его выходное на- i (Л to 4 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социдлистичЕсних

РЕСПУБЛИН (11 4 Н 03 7 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3843966/24-09 (22) 18.01 ° 85 (46) 30.06.86. Бюл. У 24 (72) В. А. Копылов (53) 621.375.4(088.8) (56) Патент США В 4286225, кл. Н 03 F 3/38, 25.08.81.

Патент США H 3988690, кл. Н 03 F 3/38, 26,10,76, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (54) УСИЛИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО. ТОКА С

РАЗВЯЗКОЙ (57) Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретенияповышение стабильности коэффициента усиления. Устройство содержит два операционных усилителя 1 и 12, два развкзываюших фильтра 2 и 3, мостовой выпрямитель 4, развязывающий тр р 6 с первичной и компенсирующей

„„SU„„ 241415 А 1 обмотками (О) 5 и 22, две общие ши» ны 7 и 14, двухтактный транзисторный автогенератор 8 с трансформаторной связью и двумя коллекторными 0 9 и

1О, резистор (P).13, два измерительных Р 11 и 15, два RC-фильтра 16 и

17, два управляемых P 18 и 19, однополупериодный выпрямитель (ОВ) 20 с выходным сглаживающим фильтром и нагруэочный P 21. При подаче входного сигнала через часть 0 5, соединенную с ОВ 20, протекает линейно зависимый ток, постоянная составляющая которого, определяется сопротивлением P !8.

В сердечнике тр-ра 5 возникает постоянный магнитный поток, нарушающий равенство токов в 0 9 и 10. В результате между Р 11 и 15 появляет» ся диф. сигнал, усиливаемый операционным усилителем 12 ° Его выходное наиц. лряжение вызывает протекание тока компенсации через P 19, 0 22 и P 21, создающий встречный компенсирующий!

241415 постоянный магнитный поток. Цель достигается введением P 15, 18, 19, ?1,Ф16, 17, ОВ 20 и 022. !ил, 1

Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано для гальванической развязки аналоговых сигналов в системах сбора данных.

Целью изобретения является повыше» ние стабильности коэффициента усиления.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя постоянного тока с развязкой.

Усилитель постоянного тока с развязкой содержит первый операционный усилитель 1, развязывающие фильтры

2 и 3, мостовой выпрямитель 4, пер вичную обмотку 5 развязывающего тран» сформатора 6, первую общую шину 7, двухтактный транзисторный автогенератор 8 с трансформаторной связью, первую и вторую коллекторные обмотки

9 и 10, измерительный резистор ll второй операционный усилитель 12, резисторы 13, вторую общую шину 14, дополнительный измерительный резистор 15, первый и второй RC-фильтры

16 и 17, первый и,второй управляемые резисторы 18 и 19, однополупериодный выпрямитель 20 с выходным сглаживаю щим фильтром, нагрузочнЬж резистор

21, компенсирующую обмотку 22.

Усилитель постоянного тока с развязкой работает следующим образом.

Переменное напряжение, индуцируе мое двухтактным транзисторным автогенератором 8 на первичной обмотке

5 развяэывающего трансформатора 6, выпрямляется мостовым выпрямителем

4 и после фильтрации развязывающими фильтрами 2 и 3 используется для питания первого операционного усилителя (ОУ) 1. Выходное напряжение однополупериодного выпрямителя 20 подается на первый управляемый резистор 18, в качестве которого может быть использован биполярный нли полевой транзистор, olITpoH и т.л.

5 !

0 !

2

При отсутствии сигнала на входе усилителя постоянного тока относительно первой общей шины 7 ток через первый управляемый резистор 18 не протекает, и токи в первой и второй коллекторных обмотках 9 и 10 двухтактного транзисторного автогенератора 8 равны между собой. Дифференциальное напряжение, подаваемое с измерительного резистора 11 и дополнительного измерительного резистора 15 через первый и второй RC-фильтры lб и 17 на входы второго операционного усилителя 12, равно нулю, поэтому ток через второй управляемый резистор 19 не протекает, и напряжение на выходе усилителя постоянного тока с развязкой относительно второй общей шины

14 отсутствует.

При подаче входного сигнала через часть первичной обмотки 5, соединенную с однополупериодным выпрямителем

20, протекает ток, постоянная составляющая которого определяется сопротивлением первого управляемого резистора !8. Включение первого управляемого резистора 18 в цепь отрицательной обратной связи первого операционного усилителя l обеспечивает линейную эавнсимост:ь этого тока от величины входного сигнала. В сердечнике развязывающего трансформатора 6 возникает постоянной магнитный поток, который нарушает равенство токов в первой и второй коллекторных обмотках

9 и 10 двухтактного транзисторного автогенератора 8. В результате между

I соответствующими выводами измеритель ного резистора 11 и дополнительного измерительного резистора 15 появляет» ся дифференциальный сигнал, который усиливается вторым операционным усилителем 12. Выходное напряжение вто» рого операционного усилителя 12 вызывает протекание тока компенсации через последовательно соединенные

1241415

Wy/2 R qä, W11 R 3

Bbli где 5и Н количество витков . первичной обмотки 5 и компенсирующей обмотки 22; сопротивление нагрузочного резистора 21 и резистора 13 соответственно напряжение на входе.

1 И 13

1.1 эх формула изобретения

Составитель П. Дик

Редактор А. Долинич Техред Н.Бонкало Корректор И. Муска

Заказ 3611/53

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 второй управляемый резистор 19, компенсирующую обмотку 22 и нагрузочный резистор 21. Постоянный магнитный поток, создаваемый этим током, направлен встречно по отношению к потоку, создаваемому выходным током первого операционного усилителя 1 в первичной обмотке 5 и благодаря большому коэффициенту усиления второго операционного усилителя 12 его уравновешивают, при этом ток компенсации и падение напряжения на нагрузочном резисторе 21 пропорциональны току в первичной обмотке 5, а следовательно, и величина входного сигнала вне зависимости от дестабилизированных факторов. Выходное напряжение усилителя постоянного тока с развязкой . определяется соотношением

Усилитель постоянного тока с развязкой, содержащий первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого является входом усилителя постоянного тока с развязкой, а шины питания через развязывающие фильтры подключены к соответствующим выходам мостового выпрямителя, входы которого соединены с первым и вторым выводами первичной обмотки развязывающего трансформатора, средний вывод которой соединен с первой общей шиной, двухтактный транзисторный автогене ратор с трансформаторной связью, пер вая и вторая коллекторные обмотки ко торого являются обмотками развязывающего трансформатора, причем первый вывод первой коллекторной обмотки соединен с первым выводом измерительного резистора, а также второй one10 рационный усилитель и резистор,. о тл и ч .а ю шийся тем, что, с це лью повьппения стабильности коэффициента усиления усилителя постоянно

ro тока с развязкой, второй вывод измерительного резистора соединен с второй общей шиной, между первым вы водом второй коллекторной обмотки и второй общей шиной включен дополнительный измерительный резистор, между первыми выводами первой и второй коллекторных обмоток и входами второго операционного усилителя включены соответственно первый и второй

RC-фильтры, выходы первого и второго операционных усилителей подключены к управляющим входам введенных пер» вого и второго управляемых резисторов соответственно, при этом первый вывод первого управляемого резистора подключен к инвертирующему входу пер» вого операционного усилителя и через первый резистор - к первой общей ши не, а второй вывод - к выходу введенного однополупериодного выпрямителя с выходным сглаживающим фильтром, 35 вход которого подключен к первому выводу первичной обмотки развязывающего трансформатора, между первым выводом второго управляемого резисто40 ра, который является выходом усили- . теля постоянного тока с развязкой, и второй общей шиной включен нагрузочный резистор, а между вторым выводом второго управляемого резистора и шиной-источника питания включена

45 компенсирующая обмотка развязывающего трансформатора.