Развязывающий усилитель

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - . повьпиение точности коэффициента передачи и быстродействия. Развязывающий у-ль содержит дифференциальный каскад 1, однополупериодные выпрямители 2 и 3, источники 4 и 5 опорного напряжения , диоды 6,7,19 и 20, резистор 8, резисторы 9 и 10 обратной связи, трансформаторный эл-т связи, состояпщй иё трансформаторов 11 и 12 с обмотками 13-18, импульсный источник 2 питания и демодулятор, состоящий из эл-та выборки-хранения 22, одновибратора 23 и эл-та ИЛИ 24. При таком выполнении устр-ва удвоенному приращению выходного напряжения у-ля соответствует одинарное приращение амплитуды обратного выброса в обмотках каждого из трансформаторов 11 и 12. Это позволяет уменьшить погрешности , обусловленные нелинейностью модуляционной характеристики обратного выброса, что повышает точность, а также уменьшить максимальные длительности обратного выброса, соответствующие его малым амплитудам, что повышает быстродействие. Кроме того, в у-ле компенсируются погрешности, вносимые основными эл-тами схемы, и имеется возможность передав.ать биполярные сигналы, время демодуляции которых не превьш1ает длительности периода питающих импульсов. 1 з.Л, ф-лы, 3 ил. i (Л со СП о 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„1350819 A1 (51)4 Н 03 F 3/38 (Щ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

M АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4032368/24-09 (22) 06.03.86 (46) 07.11.87. Бюл.М 41

-(71) Институт проблем управления (автоматики и телемеханики> (72) Н.Э.Иенгазетдинов

{53) 621.375.018 ° 756(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 773909, кл. Н 03 F 3/38, 05.07.77. ник 21 питания и демодулятор. состоящий из эл-та выборки-хранения 22, одновибратора 23 и эл-та ИЛИ 24. При

Ъ таком выполнении устр-ва удвоенному приращению выходного напряжения у-ля соответствует одинарное приращение амплитуды обратного выброса в обмотках каждого из трансформаторов 11 и

12. Это позволяет уменьшить погрешности, обусловленные нелинейностью модуляционной характеристики обратного выброса, что повышает точность, а также уменьшить максимальные длительности обратного выброса, соответствующие его малым амплитудам, что повышает быстродействие. Кроме того, в у-ле компенсируются погрешности, вносимые основными эл-тами схемы, и имеется возможность передавать биполярные сигналы, время демодуляции которых не превьппает длительности периода питающих импульсов. 1 s.rf. ф-лы, 3 ил. (54 ) РАЗ ВЯЗЫВАЛЦИЙ УСИЛИТЕЛЪ (» ) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение точности коэффициента передачи и быстродействия. Развязывающий у-ль содержит дифференциальный каскад 1, однополупериодные выпрямители

2 и 3, источники 4 и 5 опорного напряжения, диоды 6,7,19 и 20, резистор 8, резисторы 9 и 10 обратной связи, трансформаторный эл-т связи, состоящий иб трансформаторов 11 и 12 с обмотками 13-18 импульсный источ12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1350819

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в информационно-измерительных системах и автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Цель изобретения — повьш ение точности коэффициента передачи и быстродействия.

На фиг ° 1 представлена структурная электрическая схема развязывающего усилителя; на фиг.2 — источник опорного напряжения, вариант; на фиг.3 временные диаграммы напряжений в узловых точках развязывающего усилителя.

Развязывающий усилитель (фиг.l) содержит дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 однополупериодные выпрямители, первый 4 и второй 5 источники опорного напряжения, первый 6 и второй 7 диоды, резистор 8, первый

9 и второй 10 резисторы обратной связи, трансформаторный элемент связи, выполненный на трансформаторах

1! и 12 с входными обмотками 13 и 14,обмотками 15 и 16 питания, выходными обмотками 17 и 18, диоды 19 и 20, импульсный источник 21 питания, демодулятор, выполненный на элементе .22 выборки-хранения, одновибратор 23, элемент ИЛИ 24, причем первый 4 и второй 5 источники опорного напряжения выполнены (фиг.2) на стабилитронах 25 и 26 и конденсаторе 27..

На фиг..3 показаны временные диаграммы напряжения входного сигнала, напряжения на обмотках трансформатора 11, напряжения на обмотках трансформатора 12, напряжения на входе элемента выборки-хранения, напряжения на управляющем входе элемента выборки-хранения, выходного напряжения развязывающего усилителя.

Развязывающий усилитель работает следующим образом.

На обмотки 15 и 16 пиатния трансформаторов 11 и 12 через диоды 19 и

20 соответственно поступают импульсы от импульсного источника 21 питания, входные обмотки 13 и 14 и обмотки

15 и 16 питания рассчитаны так, что на входной обмотке 13 и на входной обмотке 14 в течение импульса питания формируются импульсы соответственно положительной и отрицательной полярности относительно общего вывода первого 2 и второго 3 одноРезистор 8, первый 9 и второй 10 резисторы обратной связи определяют коэффициент передачи дифференциального каскада 1, при их равенстве он работает в режиме инвертора с коэффициентом передачи, равным 0,5, Напряжения в точках А и Б схемы (фиг.l) связаны соотношениями гдеU„=U =U, напряжения соответственно первого 4 и второго 5 источников опорного напряжения, выходное напряжение развязывающего усилителя. вых

Напрюкения обратных выбросов в обмотках трансформаторов 11 и 12 в интервалы времени от момента заднего ,. фронта импульса питания до момента спадания тока намагничивания I в о соответствующих трансформаторах до нуля без учета паразитных емкостей описываются выражениями полупериодных выпрямителей. Эти импульсы выпрямляются и фильтруются первым 2 и вторым 3 однополупериодны5 ми выпрямителями на выходах которых

7 формируется напряжения питания, необходимые для дифференциального каскада 1. По завершении импульса питания в обмотках трансформаторов 11 и 12 формируются импульсы напряжения обратной полярности, обусловленные токами намагничивания трансформаторов 11 и 12 (фиг.3 б,в).

В частности, на входных обмотках

l3 и 14 формируются напряжения относительно общего вывода первого 2 и второго 3 однополупериодных выпрямителей соответственно отрицательной и положительной полярности. При этом амплитуда обратного выброса напряжения во входной обмотке 13 и соответственно во всех обмотках трансформатора ll ограничивается через первый диод 6 напряжением на отрицательной

25 шине второго источника 5 опорного напряжения. Аналогично во входной обмотке 14 напряжение обратного выброса ограничивается напряжением на положительной шине первого источника

4 опорного напряжения.

1350819

U1 = (3) При этом

U = U + U

L5< (--------(Б „ — Iр R,)

L, Ь, — L, 1 21В Б

Ь1 1 1 1

1 01 R7 )

L (4)

Ь э где индексы

"1" и "2ч -- относятся к параметрам трансформаторов 11 и

12 соответственно;

Ь вЂ” индуктивность обмотки трансформатора;

L — индуктивность рассея3 ния обмотки;

I — ток намагничивания в о момент завершения импульса питания;

R — эквивалентное сопротивление потерь, вносимых сопротивлением обмотки, диодами и источником опорного напряжения где 112 Ub + UD2э

D и Р - падение напряжения соответственно на первом 6 и втором

7 диодах.

Выходные обмотки 17 и 18 включены последовательно так, что результирующее напряжение представляет собой разность напряжений, -формируемых в обмотках трансформаторов ll и 12.

При идентичных параметрах трансформаторов 11 и 12 первого 6 и второго 7 диодов и первого 4 и второго 5 источников опорного напряжения соответственно результирующее напряжение на входе элемента 22 выборки-хранения во время действия импульса питания равно нулю, а в моменты времени, соответствующие плоской части импульса напряжения обратного выброса наименьшей длительности, равно

V(t) = 2- — — -U (1 — -1). (5) Ь вЂ” Ls R

5VX при

"мин

{6) где „„„ — наименьшая длительность плоской части импульса обратного выброса одного из трансформаторов: 11 или 12 (фиг.3).

По заднему фронту импульсов питания запускается одновибратор 23, вырабатывающий импульсы фиксированной длительности,,удовлетворяющей условно (6) .

На выходе элемента ИЛИ 24 формируется импульс, длительность которого равна сумме длительностей импульса питания и импульса одновибратора 23, Данньы импульс, поступая на управляющий вход элемента 22 выборки-хранения, переводит его в режим слежения. Поэтому элемент 22 выборки-хранения .в каждый период питающих импульсов предварительно обнуляется нулевым сигналом на входе в течение импульса питания, а затем в момент окончания импульса одновибратора 23 запоминает значение входного сигнала, представляющего собой разность напряжений обратных выбросов, формируемых в обмотках трансформаторов 11 и 12 ° Этим обеспечивается стационарность переходных процессов, имеющих место в элементе 22 выборки-хранения, при высокой скорости обновления информации на выходе элемента 22 выборки-хранения.

Коэффициент передачи развязывающего усилителя при этом равен т (7) где, — длительность импульса одновибратора 22..

Из выражений (3), (4), {6) и (7) видно, что удвоенному приращению выходного напряжения развязывающего усилителя соответствует одинарное приращение амплитуды обратного выброса в обмотках каждого трансформатора (11 и 12), что, в свою очередь, позволяет уменьшить погрешности, обусловленные нелинейностью модуляци" онной характеристики, обратного выброса (повьппепие точности), а также уменьшить максимальные длительности обратного выброса, соответствующие

его малым амплитудам (повьппение быстродействия). Кроме того, компенсируются погрешности, вносимые основными элементами схемы (диодами, резисторами, источниками опорных напряжений и трансформаторами). При этом имеется возможность передавать биполярные сигналы, время демодуляции которых не превьппает длительности периода питающих импульсов.

50819

5 1З

Формула изобретения

1 . Развязывающий усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, инвертирующий вход которого через первый резистор обратной связи подключен к аноду первого диода, катод которого соединен с входом первого однополупериодного выпрямителя, трансформаторный элемент связи, две входные обмотки которого включены последовательно и согласно, а их общий вывод соединен с общей шиной, другие выводы входных обмоток через соответственно первый и второй однополупериодные выпрямители подключены к шинам питания дифференциального каскада, инвертирующий вход которого через второй резистор обратной связи соединен с положительной шиной первого источника опорного напряжения, демодулятор, входы которого соединены с выходной обмоткой трансформаторного элемента связи, а выход является выходом развязывающего усилителя, а также импульсный источник питания и обмотку питания трансформаторного элемента связи, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности коэффициента передачи, вве.ден второй источник опорного напряжения, отрицательная шина которого соединена с анодом первого диода, положительная шина — с выходом дифференциального каскада и с отрицательной шиной первого источника опорного напряжения, положительная шина которого подключена к катоду введенного второго диода, анод которого соединен с входом второго однополупериодного выпрямителя, инвертирую-! щий вход дифференциального каскада соединен с одним выводом введенного

5 резистора, другой вывод которого является входом развязывающего усилителя, а неинвертирующий вход дифференциального каскада соединен с общей шиной, при этом обмотка питания трансформаторного элемента связи выполнена в виде двух обмоток, включенных последовательно и встречно, общий вывод которых соединен с общим выводом импульсного источника питания,- а другие выводы через соответствующие введенные дополнительные диоды подключены к выходу импульсного источника питания, выходная обмотка трансформаторного элемента связи выполнена в виде двух обмоток, соединенных последовательно и встречно, причем трансформаторный элемент связи выполнен в виде двух трансфор25 маторов с соответствующими одноименными обмотками.

2. Усилитель по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы30 шения быстродействия, демодулятор выполнен в виде элемента выборкихранения, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом демодулятора, управляющий

35 вход элемента выборки-хранения соединен с выходом элемента ИЛИ, один вход которого подключен к выходу импульсного источника питания и входу одновибратора, выход которого соединен с другим входом элемента ИЛИ., 1350819

Составитель И.Водяхина

Редактор И.Горная Техред И.Попович Корректор Г.Ренетник

Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5297/56

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4