Усилитель с гальванической развязкой

 

Изобретение м.б. использовано в электроизмерительной технике и при передаче телеметрич, информации. Цель изобретения - расширение полосы пропускания. Усилитель содержит входной диф, усилитель 1, время-импульсный (ВШ) модулятор 2, усилителиформирователи 3 и 5, эл-т 4 гальва

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„142989 (5D 4 Н 03 F 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС ПНУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

l1PH П(НТ СССР!, (21) 4068! 78/24-09 (22) 14.05.86 (46) 23.10,.89. .Бюл. .У 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (SU) и МЕДИКОР (HU) (72) Ю,А. Разумов, С.П. Булгаков (SU)

У

Михай Шогар и Дюла Бан (HU) (53) 621,375.024 (088.8) (56) Приборы и системы управления, 1978, У 7, с, 40 °

2 (54) УСИЛИТЕЛЬ С ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РА3ВЯЗКОЙ (57) Изобретение м.б. использовано в электроизмерительной технике и при передаче телеметрич, информации, Цель изобретения — расширение полосы пропускания. усилитель содержит входной диф, усилитель 1, время-импульсный (ВИМ) модулятор 2, усилителиформирователи 3 и 5, эл-т 4 гальва1429898

Изобретение относится к устройст,вам с гальванической развязкой и мо:жет быть использовано в электроизмерительной технике и при передаче те:леметрической информации.

Цель изобретения — расширение по;лосы пропускания, 25

На фиг; 1 приведена структурная ,:: электрическая схема усилителя с галь/,: ванической развязкой; на фиг, 2 эпюры напряжения, поясняющие принцип работы предлагаемого усилителя; на фиг. 3 и 4 — принципиальные электрические схемы интегрирующих звеньев с неуправляемой и управляемой фиксацией.

Усилитель с гальванической развязкой содержит входной дифференциальный усилитель 1, время-импульсный (BMN) модулятор 2, первый усилительфо рмиров атель 3, элемент 4 гальванической развязки, второй усилительформирователь 5, первый 6 и второй 7

ВИМ-демодул я торы,. в х одно Й делитель

8 частоты, весовой сумматор 9, цепь

10 смещения, цепь 11 отрицательной обратной связи, преобразователь 12

45 уровня сигнала, первое 13 и второе

14 интегрирующие звенья, сумматор 15, выходной фильтр 1 6 нижних час т от, конденсаторы 17, управляемые ключи .18, формирователь 19 импульса заднего фронта входного сигнала, фиксиру50 ющие диоды 20, первый 2! и второй

22 генераторы тока., первый 23 и второй 24 транзисторы и ограничитель 25 напряжения, Усилитель с гальванической развязкой работает следующим образом, Входной сигнал поступает Hа первый вход в.:одного дифференпиального усилителя 1, на второй вход которого поступает напряжение обратной связи, Сигнал ошибки усиливается входным дифференциальным усилителем 1 и поступает на вход BMN-модулятора 2, выполненного на основе управляемого мультивибратора, BHN-модулятор 2 преобразует сигнал ошибки в последовательность импульсов с изменяющимся периодом повторения (см.фиг, 2,а).

Выходное напряжение ВИН-модулятора 2 поступает на вход входного делителя

8 частоты, на выходе которого формируются два меандра, сдвинутых между собой на 180 . Эти напряжения поступают на входы первого 13 и второго !

4 интегрирующих звеньев с переключаемым направлением тоха интегрирования (см, фиг. 2,б, в).

При высоком входном потенциале конденсатор 17 первого 13 и второго

14 интегрирующих звеньев заряжается током I, а при низком входном потенциале разряжается этим же током (см. фиг, 2,г, д). При суммировании двух выходных напряжений первого 13 и второй 14 интегрирующих звеньев пульсации подавляются, и на выходе

BHN-демодуляторов 6, 7 формируется выходное напряжение усилителя с гальванической развязкой (см.фиг.2,е), Выходные импульсы ВИМ-модулятора

2 укорачиваются первым усилителем-, формирователем 3 и передаются через элемент 4 гальванической развязки на вход второго усилителя-формирователя 5 (см. фиг. 2,ж). Чалее эти импульсы преобразуются в такие же последовательнос.ти импульсов, что г на выходе входного делителя 8 част>ты, нич. развязки, BHN-демодулятор 6, Зведены ВИИ-демодулятор 7 и. весовой сумматор 9. Сигнал поступает на 1-й вход усилителя 1, на 2-й вход к-рого поступает напряжение обратной связи, Сигнал ошибки через усилитель 1 поступает íà BHN-модулятор .2, выполненНый на основе управляемого мультивибратора, Выходное .напряжение BMNмодулятора 2 поступает на входной целитель 8 частоты,.на выходе к-рого

I формируются два меандра, сдвинутых

:,на 180 . Эти напряжения поступают на входы интегрирующих звеньев 13 и 14 с переключаемым направлением тока интегрирования.Для устойчивой работы усилителя необходимо, чтобы напряжение на конденсаторах 17 звеньев

13 и 14 периодически фиксировалось на некотором постоянном уровне. Ограничитель 25 напряжения устраняет срывы в работе мультивибратора при бросках входного напряжения. Цепь 10 смещения предназначена для компенсации постоянной составляющей на входе

BMN-модулятора 2, 4 ил, 5 142

Для устойчивой работы усилителя необходимо, чтобы напряжение на конденсаторах 17 первого 13 и второго 14 интегрирующих звеньев периодически фиксировалось йа некотором постоянном уровне, В схеме на фиг.. 1 осуществляется неуправляемая фиксация напряжения с помощью второго транзистора

24, когда его рабочая точка попадает в область насыщения. В схеме на фиг. 3 введены специальные фиксирующие диоды 20, а в схеме на фиг. 4 использованы для фиксации напряжения формирователи 19, и управляемые ключи

18. Преобразователь 12 уровня сигнала обеспечивает преобразование выходных напряжений ВИМ-модулятора 2 в уровни сигналов для цифровых схем.

Выполнение преобразователя входного сигнала в период следования импульсов несущей частоты с последующим формированием из этой последовательности двух импульсных последовательностей, имеющих скважность строго равную двум, позволяет осуществить фильтрацию несущей частоты и ее гармоник за счет суммирования выходных сигналов первого 13 и второго

14 интегрирующих звеньев за один период несущей частоты, Благодаря этому расширяется полоса пропускания усилителя с гальванической развязкой.

При несущей частоте 700 кГц и коэффициенте перекрытия по частоте равном 2 (при положительном входном сиг нале частота уменьшается, а при отрицательном увеличивается), может быть получена полоса пропускания устройства 0-50 кГц.

При нулевом входном сигнале выходное напряжение устройства равно половине максимального выходного напря9898 6

2. Усилитель по п. l, о т л и - ч а ю шийся тем, что интегрирующее звено содержит конденсатор, первый и второй генераторы тока, переклю35 чатель тока, выполненный на первом и втором транзисторах, эмиттеры которых объединены,при этом вход переключателя тока является входом интегрирующе-, го звена, первый генератор тока вклю40 чен между эмиттером первого транзистора и источником питания, второй генератор тока включен между источником питания и коллектором второго транзистора н первым выводом конденсатора, который является выходом интегрирующего звена, второй вывод конденсатора соединен с общей шиной интегрирующего звена.

3. Усилитель по п. 2, о т л и— ч а ю щ и Й с я тем, что параллельно конденсатору включен управляемый ключ, а между входом интегрирующего звена и входом управления управляемого ключа включен формирователь импульса заднего фронта входного сигна55 ла, жения.

Ограничитель 25 напряжения, вклю-. ченный на входе ВИМ-модулятор 2, oFраничивает его входное напряжение для устранения срывов в работе управляемого мультивибратора при бросках входного напряжения.

Цепь 10 смещения предназначена для компенсации постоянной составляющей на входе ВИМ-модулятора 2.

Формула изобретения

1. Усилитель с гальванической развязкой, содержащий последовательно

1О

2д

30 соединенные входной дифференциальный усилитель, ВИМ-модулятор, первый усилитель-формирователь, элемент гальванической развязки, второй усилитель-формирователь и первый ВИ1-демодулятор, выход которого является выходом усилителя с гальванической. развязкой, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы пропускания, в него введены второй

ВИМ-демодулятор, вход которого соединен с выходом ВИМ-модулятора, а весовой сумматор, выход которого соединен с вторым входом входного дифференциального усилителя, первый вход— с выходом второго ВИМ-демодулятрра, а второй вход — с источником опорного напряжения, при этом первый и второй ВИМ-демодуляторы выполнены идентичными, каждый из них образован входным делителем частоты, последовательно соединенными сумматором и выходным фильтром нижних частот и первым и вторым интегрирующими звеньями, включенными соответственно между выходом входного делителя частоты и первым входом сумматора, и противофазным выходом входного делителя частоты и вторым входом сумматора, 1429898

1429898

Составитель В. Зарщиков

Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король

Редактор Т ° Зубкова

Заказ 8266/ДСП Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прп ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, !(!1