Усилитель с гальванической развязкой

 

Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является расширение диапазона измерения выходного сигнала. Усилитель с гальванической развязкой содержит операционный усилитель 1, первый масштабный резистор 2, разделительный трансформатор 3 с первичной 3,, вторичной 3 и дополнительной вторичной 3j обмотками, второй и третий масштабные резисторы 4 и 5, трансформатор напряжения 6 с первичной и вторичной обмотками 6 и 6 j релейный блок с зоной нечувствительности 7, разрядньш резистор 8, шину нулевого потенциала 9, первую и вторую входные шины 10 и 11 и выход 12. Усилитель с гальванической развязкой работает в режиме автоколебаний, существующих в контуре, образованном из операционного усилителя 1, выполняющего функцию компаратора, и вторичной обмотки 3,, разделительного трансформатора 3, выполняющего функцию интегратора. На выходе 12 формируется напряжение прямоугольной формы с широтно-импульсной модуляцией, определяемой величиной входного сигнала . 2 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТжИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) (5д 4 G 06 G 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О П(РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4274918/24-24 (22) 01.07.87 (46) 23.03.89. Бюл. )) 11 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) В.Г.Попов, Н.В.Поваров, А.Г.Попов и Н.К.Пылаев (53) 681.335. (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 698004, кл. G 06 С 7/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 1003101, кл. G 06 G 7/12, 1981. (54) УСИЛИТЕЛЬ С ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ

РАЗВЯЗКОЙ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим э режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является расширение диапазона измерения выходного сигнала.

Усилитель с гальванической развязкой содержит операционный усилитель 1, первый масштабный резистор 2, разделительный трансформатор 3 с первичной 3,, вторичной 3 и дополнительной вторичной 3, обмотками, второй и третий масштабные резисторы 4 и 5, трансформатор напряжения 6 с первичной и вторичной обмотками 6, и 6, релейный блок с зоной нечувствительности 7, разрядный резистор 8, шину нулевого потенциала 9, первую и вторую входные шины 10 и 11 и выход 12.

Усилитель с гальванической развязкой работает в режиме автоколебаний, существующих в контуре, образованном из операционного усилителя 1, выполняющего функцию компаратора, и вторичной обмотки 3 разделительного трансформатора 3, выполняющего функцию интегратора. На выходе 12 формируется напряжение прямоугольной формы с широтно-импульсной модуляцией, определяемой величийой входного сигнала. 2 ил.

1467558

Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения — расширение диапазона изменения выходного сигнала.

На фиг.1 изображена функциональная схема усилителя с гальванической развязкой; на фиг.2 — временные диаграьмы сигналов.

Усилитель с гальванической развязкой содержит операционный усилитель 1, первый масштабный резистор

2, разделительный трансформатор 3 с первичной 3 1, вторичной 3 и дополнительной вторичной 3 обмотками, второй и третий масштабные резисторы 4 и.5, трансформатор 6 напряже" ния с первичной 6, и вторичной 6 обмотками, релейный блок 7 с зоной нечувствительности, разрядный реэис25 тор 8, шину 9 нулевого потенциала, первую 10 и вторую 11 входные шины и выход 12.

Усилитель с гальванической развязкой работает следующим образом..

При включении выходной сигнал операционного усилителя 1 устанавливается в одно иэ положений, соответствующих зоне "насьпцения" его статической характеристики (фиг.2а). Под его воз- 35 действием во вторичной обмотке 3 разделительного трансформатора 3 начинает протекать ток, приводящий по мере его роста к насьпцению магнитопровода разделительного трансформа- 40 тора 3. В его вторичной обмотке вследствие этого возникает бросок тока (фиг.2б), возбуждающий соответствующий бросок напряжения по цепи, состоящей из последовательно соединенных45 разрядного резистора 8 и первичной обмотки 6, трансформатора 6 напряжения. Этот бросок напряжения приводит к срабатыванию операционного усилителя 1 и смене знака напряжения на ,его выходе. После смены знака напряжения процессы протекают аналогично с точностью до знаков.

При нулевом токе в первичной обмотке 3, разделительного трансформатора 3 периоды перемагничивания под воздействием положительного и отрицательного напряжений операцион ного усилителя 1 совпадают. Поэтому среднее значение напряжения на выходе 12 равно нулю. Если ток в первичной обмотке 34 разделительного трансформатора 3 отличен от нуля, то в одном из полупериодов автоколебаний он оказывает подмагничивающее, а в другом — раэмагничивающее действие. Вследствие этого перемагничивание под воздействием отрицательного и положительного напряжений длится равное время. Следовательно, и среднее значение выходного напряжения отлично от нуля.

Параметры трансформатора 6 напряжения выбираются таким образом, что его индуктивное сопротивление всегда много меньше индуктивного сопротивления вторичйой обмотки 3 разделительного трансформатора 3, а люI бые изменения тока, протекающего через разрядный резистор 8, не приводят к насьпцению его магнитопровода.

ЭДС, наводимая во вторичной обмотке трансформатора 6 напряжения, пропорциональна производной тока в его первичной обмотке 6 ° Поэтому в моменты, когда магнитопровод разделительного трансформатора 3 насыщается и насыщен, во вторичной обмотке 6 трансформатора 6 напряжения имеет место значительный по величине сигнал (фиг.2в), приводящий к срабатыванию релейного блока 7 с зоной нечувствительности (фиг.2г), в состав которого может входить усилитель мощности. Сигнал с выхода релейного блока 7 подается через третий масштабный резистор 5 на дополнительную вторичную обмотку 3 разделительного трансформатора 3, активизируя процесс, протекающий в разделительном трансформаторе 3.

При этом (фиг.2д), если происходит намагничивание его магнитопровода (1, С ), то ток в дополнительной обмотке 3 приводит к .еще более быст3 рому намагничиванию. Если происходит процесс выхода из намагниченного состояния, то ток в дополнительной вторичной обмотке 3 такой, что также ведет (, t ) к сокращению времени этого процесса, тем самым происходит сокращение времени пребывания магнитопровода разделительного трансформатора 3 в насыщенном состоянии, что,как следствие,.ведет к росту диапазона изменения сигнала на выходе 12. При этом не происходит

1467558

Фие. 2 выхода на частные циклы перемагни= чивания.

Формула изобретения

5 усилитель с гальванической развязкой, содержащий операционный усилитель, между неинвертирующим входом и выходом которого включен первый масштабный резистор, разделительный 1р трансформатор, первый и второй выводы первичной обмотки которого являются соответственно первой и второй входными шинами усилителя, первый вывод вторичной обмотки разделитель- 15 ного трансформатора соединен с выходом операционного усилителя, второй вывод вторичной обмотки разделительного трансформатора через второй мас-. штабный резистор подключен к инвер- рр тирующему входу операционного усилителя, выход которого является выходом усилителя, выход релейного блока с зоной нечувствительности подключен к первому выводу третьего масш- 25 табиого резистора, разрядный резистор, первый вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, дополнительную вторичную обмотку разделительного трансформатора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона изменения выходного сигнала, в него введен трансформатор напряжения, причем к второму выводу разрядного резистора подключен первый вывод первичной обмотки трансформатора напряжения, второй вывод которой соединен с вторым выводом вторичной обмотки разделительного трансформатора, вход релейного блока с зоной нечувствительности подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора напряжения, второй вывод которой и первый вывод дополнительной вторичной обмотки разделительного трансформатора соединены с шиной нулевого потенциала, второй вывод третьего масштабного резистора подключен к второму выводу дополнительной вторичной обмотки разделительного трансформатора.