Устройство для получения стабильного напряжения переменного тока

 

@7445!1

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саве Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.02.70 (21) 2575315/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.0б.80 (51) М, Кл.2 б 05 F 1/44

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.316.722. .1 (088.8) А0 делам иаооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. И. Губарь и А. Ф. Миняйло

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛЬНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.

Известны устройства для получения стабильного напряжения переменного тока (1, 2).

Первое из известных устройств (1) содержит регулирующий элемент и цепь обратной связи, состоящую из схемы сравнения 10 с источником опорного напряжения, выпрямитель и интегрирующую цепь. Недостатком этого устройства является недостаточная прочность стабилизации.

Второе из известных устройств,(2), яв- 15 ляющееся наиболее близким техническим решением к данному изобретению, содержит задающий генератор, регулирующий элемент, соединенный с клеммами для подключения нагрузки через аттенюатор и отрезок кабеля, дифференциальный компаратор, на один вход которого подключен выход измерительного элемента, на другой вход — источник опорного напряжения, а выход через усилитель соединен с управляющим входом регулирующего элемента.

В этом устройстве из-за конечного выходного сопротивления аттенюатора значительно снижается точность от влияния актив ной и реактивной составляющей нагрузки.

Целью настоящего изобретения является повышение точности поддержания уровня стабилизации выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения стабильного напряжения задающий генератор подключен ко входу регулирующего элемента, выход которого соединен с аттенюатором непосредственно, а между отрезком кабеля и клеммами для подключения нагрузки включен первым и вторым выводом введенный переключатель, третий вывод которого соединен со входом введенного измерителя параметров нагрузки, выходом подключенного ко входу введенного иммитатора нагрузки, выход которого соединен с выходом измерительного элемента, выполненного в виде дополнительного отрезка кабеля и резистора, один вывод которого через дополнительный отрезок кабеля подключен к выходу измерительного элемента, а другой вывод — ко входу измерительного элемента, соединенного со входом аттенюатора.

На чертеже представлена структурная схема устройства для получения стабильного напряжения переменного тока.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, регу744511 (3) U К=U„, 3 лирующий элемент 2, например регулируемый усилитель, аттенюатор 3, отрезок кабеля 4, переключатель 5, нагрузку 6 (Z„).

При этом между выходом регулирующего элемента 2 и дифференциальным компаратором 7 последовательно включены резистор 8 и дополнительный отрезок кабеля 9, аналогичный (длина, волновое сопротивление) выходному кабелю 4. К выходу отрезка кабеля 9 подключен иммитатор нагрузки 10, управляющие входы которого через измеритель параметров нагрузки 11 подключен к одному из входов переключателя 5. Второй вход дифференциального компаратора 7 подключен к источнику опорного напряжения U„„а выход блока 7 через усилитель 12 подключен к управляющему входу регулирующего элемента 2.

Устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение задающего генератора 1 проходит через регулирующий элемент 2 и через аттенюатор 3, отрезок кабеля 4 поступает на переключатель 5. Одновременно выходное напряжение усилителя U поступает через резистор 8, отрезок кабеля 9 на иммитатор нагрузки 10 и дифференциальный компаратор 7, где сравнивается с опорным напряжением U«,. Полученное разностное напряжение ЛУ на выходе дифференциального компаратора 7 усиливается усилителем 12 и воздействует на регулирующий элемент 2 таким образом, чтобы поддержать ЛУ близким к нулю.

При подключении нагрузки б по команде оператора или автоматически переключатель 5 устанавливается в положении «1» и измеритель параметров нагрузки 11 измеряет параметры нагрузки 6 (Z„), например емкость и сопротивление, и изменяет параметры емкость, сопротивление имитатора нагрузки 10. Полученные значения параметров иммитатора нагрузки запоминаются и удерживаются при переключении переключателя 5 в положение «2», При переключении переключателя 5 в состояние«2» напряжение U с выхода кабеля 4 поступает на нагрузку 6. Благодаря такому построению устройства для получения стабильного напряжения переменного тока в нем значительно снижается дестабилизирующее влияние комплексного сопротивления нагрузки, шунтирующей выходное сопротивление аттенюатора (обычно 50, 75 Ом) и кабеля 4.

Покажем это.

При глубокой обратной связи, полагая

° ЛУО и обозначая коэффициенты передачи блоков в соответствии с их номерами получим, что где К вЂ” коэффициент передачи из точки а в точку б, являющийся функцией резистора 8, комплексного сопро10

4 тивления имитатора нагрузки 10 и отрезка кабеля 9. Напряжение иа на ру ке U ðàâíî

U„U К,.К„ (2) где К вЂ” коэффициент ослабления аттенюатора 3;

К вЂ” коэффициент передачи блока 4, являющийся функцией выходного сопротивления аттенюатора, нагрузки Z„, свойств кабеля 4.

Задача состоит в том, чтобы напряжение на нагрузке У„отличалось от задаваемого опорного напряжения U, в строго известное число раз, т. е. в соответствии с коэффициентом ослабления аттенюатора 3 и не зависело от изменения Z Для этого необходимо, чтобы соблюдалось равенство

Если (3) верно, то с учетом (1) и (2) получим

U„=- К, К,. (4) Для выполнения равенства (3) в предлагаемом устройстве предусмотрен отрезок кабеля 9 идентичный кабелю 4, сопротивление резистора 8, равное выходному со- . противлению аттенюатора 3 (обычно 50 или

75 Ом), имитатор нагрузки 10, параметры которого подбираются равными Z„.

Таким образом, равенство (3) выполняется с высокой точностью и следовательно справедливо соотношение (4).

Возможно возникнет вопрос, почему нельзя подсоединить точку б дифференциального компаратора прямо к нагрузке б и таким образом охватить обратной связью аттенюатор 3, кабель 4 и держать строгое соотношение между У„и U„. Зто выполнить можно (так и поступают) при больших уровнях напряжения на Z„„. При малых уровнях напряжения (милливольты и менее) возникают огромные погрешности в дифференциальном компараторе i. Поэтому все существующие решения выполнялись по аналогии с прототипом, т. е. на выходе был аттенюатор и влияние нагрузки на точность уровня стабилизации сказывалось полностью.

По этой причине в области низких и звуковых частот в качестве аттенюатора применяют дорогостоящий индуктивный делитель, который имеет на всех пределах ослабления выходное сопротивление близким к нулю. В данном случае Z„, íå сказывается на работе данных устройств. Но при работе в области ультразвуковых и высоких частот применение индуктивных делителей невозможно и вынуждены применять резистивные аттенюаторы как можно более точные, но при этом появляется проблема влияния Z„, на уровень стабилизации выходного напряжения.

744511

Г1 — {,о 1-»

Составитель С. Чернышова

Техред А. Качышникова Корректор О. Тюрина

Редактор В. Левятов

Заказ 1005/11 Изд. М. 321 Тираж 956 Подписное

ИПО < Поиск» Государствспного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Рау пская паб., и. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

В данном устройстве эта проблема решается путем создания имитатора нагрузки.

Напомним, что имитатор нагрузки в некоторых случаях может быть создан путем подключения вручную к точке б нагрузки аналогичной нагрузке б. Например, при поверке микросхем подключают две аналогичных микросхемы в точку б в качестве нагрузки б. Аналогично можно поступить прп поверке вольтметров при серийном выпуске и т. д.

Формула изобретения

Устройство для получения стабильного напряжения переменного тока, содержащее задающий генератор, рсгулпрующпй элемент, соединенный с клеммами для подключения нагрузки через аттенюатор и отрезок кабеля, дифференциальный компаратор, на один вход которого подключен выход измерительного элемента, на другой вход — источник опорного напряжения, à выход через усилитель соединен с управляющим входом регулирующего элемента, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения точности поддержания уровня стабилизации vûõoäного напряжения, задающий генератор подключен ко входу регулирующего элемента, выход которого соединен со входом аттенюатор а непосредственно, а между отрезком кабеля и клеммами для подключения нагрузки включен первым и вторым выводом введенный переключатель, третий вывод которого соединен со входом введенного измсрптел" параметров нагрузки, выходом подклю генного ко входу введенного имитатора нагрузки, выход которого соединен с выходом измерительного элемента, выполненно "o в виде дополнительного отрезка кабеля и резистора, один вывод ко15 торого через дополнительный отрезок кабеля подключен к выходу измерительного элемента, а,другой вывод — ко входу измерительного эл "мента, соединенного со вхором аттснюатора.

Источники информации, принятые во гннмание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 561946, кл. G 05 F 1/44, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 532092, кл. G 05 F 1/44, 1974.