Индуктивный делитель напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n)981897 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.03.81(21) 3259873 (24-07

Р М g+ з с присоединением заявки Ио

G 01 R 17/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Г1риоритетОпубликовано 15,12.82, Бюллетень 89 46

Дата опубликования описания 15.12.82 (Щ УДК621. 314.2-589.8(088. 8) (72) Автор изобретения (7t ).Заявитель (54) ИНДУКТИВНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к измери- тельной технике, а именно к высокоточным масштабным преобразователям переменного напряжения, в .частности делителям напряжения.

Известны индуктивные делители напряжения, содержащие трансформаторные или автотраисформаторную цепь с тесной индуктивной связью между об-. мотками 11) .

Их недостатками являются частные погрешности, возникающие с понижением частоты гармонического сигнала, а также искажения в области .больших времен, проявляющиеся в виде спада вер- 15 шин импульсов °

Наиболее близким к предлагаемому является индуктивный делитель напря» жения, содержащий намагничивающую обмотку, операционный усилитель, вход-2О ную и .выходную. шины $2) .

Недостатком делителя является низкая стабильность работы, обусловленная наличием лишь отрицательной обратной связи по переменному току, которой охвачен операционный усилитель, а также пониженная устойчивость работы, -обусловленная тем, что отрицатель° ная обратная связь введена через трансформатор, который, в свою очередь, ухудшает амплитудно-частотную н фазочастотную характеристики.

Цель издбретения - повышение стабильности работы устройства.

Цель достигается тем, что индуктивный делитель напряжения, содержа- . щий намагничивающую обмотку, операционный усилитель, входную и выходную шины, дополнительно содержит резистор и реэистивный делитель навряжения, включенный между выходом .операционного усилителя и его общим выводом, при этом к среднему выводу делителя напряжения подсоединен инвертирувхций вход операционного усилителя, а общий вывод операционного усилителя подсоединен к одному из концов дополнительного резистора, а другой конец резистора подсоединен к намагничивающей обмотке и к неинвертирующему входу операционного усилителя, кроме того, входная шина для подключения источника сигнала присоединена к выходу опе-. рационного усилителя, а намагничивающая обмотка выполнена с отводами, к одному-из которых присоединена выход нея шина, На чертеже изображено предлагаемое устройство.

TI3

Ц

Г; И. 3айдман

Ф . Ъ, 2 С

Научно-исследовательский институт электро ной " - -"".== :.4 интроскопии при Томском ордена Октябрьско ЫУБ.",: -,-:., »" политехническом институте им.С.М.Кирова

981897

Индуктивный делитель напряжения содержит намагничивающую обмотку 1, операционный усилитель 2, входную 3 и выходную 4 шины, дополнительный резистор 5 и резистивный делитель напряжения 6 и 7, включенный между вы- 5 ходом операционного усилителя 2 и его общим выводом, при этом к среднему выводу делителя напряжения 8 и 7 поцсоединен инвертирующий вход операционного усилителя 2, а общий вывод 1й операционного усилителя подсоединен к одному из концов дополнительного резистора 5, а другой конец резистора 5 подсоединен к намагничивающей обмотке 1 и к неинвертирующему входу 5 операционного усилителя, кроме того, входная шина 3 для подключения источника сигнала присоединена к выходу операционного усилителя 2, а намагничивающая обмотка 1 выполнена с отводами, к одному иэ которых присоединена выходная шина 4.

Устройство работает следующим образом.

Пу"ть мгновенное значение напряжения источника сигнала таково, что к входной шине 3 индуктивного делителя напряжения, т.к. к выходу операционного усилителя 2, приложен плюс относительно общей шины. Тогда входной ток индуктивного делителя напряжения будет протекать в направлении от выходного сопротивления истсчника сигнала к выходу операционного усилителя.2, через его выходное сопротивление, через выходные сопротивле- 35 ния источников напряжений - Е, +Е, через дополнительный резистор 5, да.лее через намагничивающую обмотку 1 автотрансформатора на общую шину устройства. 40

Таким образом, электрическая цепь источника сигнала (намагничивающая обмотка автотраснформатора) оказалась замкнутой.

Протекающий входной ток от источ- 45 ника сигнала создает падение напряжения на резисторе 5. Это падение напряжения приложено к неинвертирующему входу операционного усилителя 2, который усиливает этот уровень напряжения и суммирует его с напряжением источника сигнала в противофазе.

Сопротивление резистора 5 выбирают из условия, чтО онО должно быть значительно меньше, суммы выходного сопротивления источника сигнала и ак-55 тивного сопротивления намагничивающей обмотки автотрансформатора, При этом предполагается, что выходное сопротивление усилителй 2 много меньше суммы сопротивлений указанных резисторов, 69 что легко реализовать при использовании s качестве усилителя 2 современных микросхем операционных усилителей, что позволяет получить очень малые выходные .сопротивления, сравни-65 ваемые с сопротивлением подводящих проводов.

Кроме того, применение микросхем операционных усилителей оправдано и потому, что они обладают сравнительно малым дрейфом выходного напряжения.

В то же время максимальный уровень их выходного напряжения может быть небольшим, так как на их вход поступает лишь уровень напряжения, равный падению напряжения на дополнительном резисторе 5. Следовательно, вносимые линейные и нелинейные искажения операционным усилителем напряжения 2 в выходной уровень напряжения индуктивного делителя пренебрежимо малы.

Требуемый коэффициент усиления усилителя 2 должен быть равен

EUc .

К о где Ы вЂ” величина спада напряжения индуктивного делителя- напряжения до компенсации;

0 - падение напряжения на ре5 эисторе 5.

Описываемые признаки устройства позволяют повысить стабильность работы операционного усилителя напряжения

2, а следовательно, и в целом стабильность работы устройства.

Физически это можно пояснить следующим образом.

В устройстве использована схема простейшего неинвертирующего операционного усилителя 2. Входной сигнаЛ

gподается на неинвертирующий вход с резистора 5.

Цепь отрицательной обратной связи сос гоит из резистивного делителя напряжения на резисторах б и 7, подающего часть выходного напряжения операционного усилителя на его инвертирующий вход.В данном случае усилитель 2 охвачен последовательной частотнонезависимой отрицательной обратной связью по напряжению.

Коэффициент усиления такого Уси/ лителя определяется отношением сопротивлений резисторов б и 7;

К ы 1+д /R

R„+Rt

R7 где R — сопротивление резистора б;

R — сопротивление резистора 7.

Таким образом, в устройстве операционный усилитель 2 охвачен отрицательной обратной связью по постоянному току, т.е. в нем реализована гальваническая (непосредственная) связь между входными и выходными цепями. Это повышает стабильность его работы.

Устойчивость работы устройства достигается следующим образом.

Индуктивный делителЬ напряжения не входит в цепь отрицательной обрат-ной связи операционного усилителя 2

-9 8189 7

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ .970

Тираж 717 Подпис что исключает причину, вызывающую снижение устойчивости работы операционного усилителя 2. Это и позволяет повысить устойчивость работы устройства и расширить тем самым рабочий диапазон частот. 5

Устройство существенно проще прототипа благодаря тому, что в индук,тивном делителе напряжения исключена измерительная обмотка, но в то жв время сохранены его функциональные 10 свойства. Это позволяет уменьшить вес, габариты, Упростить его изготовление.

Устройство целесообразно использовать во всех тех случаях, когда вопро- 15 сы повышения стабильности и устойчивости работы, упрощения конструкции приобретают первостепенное значение.

Индуктивный делитель напряжения, содержащий намагничивающую обмотку, операционный усилитель, входную и вы;ходную шины, отличающийся тем, что, с целью повьааения стабильФилиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная,4 ности работы, индуктивный делитель напряжения дополнительно резистор и резистивный делитель напряжения,включенный между выходом операционного усилителя и его общим выводом, при этом к среднему выводу делителя напряжения подсоединен инвертирующий вход операционного усилителя, а общий вывод операционного усилителя подсоединен к одному из концов дополнительного резистора, а другой конец резистора подсоединен к намагничивающей обмотке и к неинвертирующему входу операционного усилителя,.кроме того, входная шина для подключения источника сигнала присоединена к выходу операционного усилителя, а намагничивающая обмотка выполнена с отводами, к одному из которых присоединена выходная шина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ройтман И.С. и Калиниченко Н.tl.

Индуктивные делители нагряжения.-"Измерения. Контроль. Автоматизация", 9 2, 1978, с. 24.

2. Авторское свидетельство СССР

9 339868, кл. С О! Р 17/20, 1972.