Масштабный преобразователь напряжения

 

О П И С А Н И Е 29l336

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДНЕЛЬСТВУ

Союз Соеетокик

Социалистически»

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 13.V.1969 (№ 1320927/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 06.1.1971. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 6.IV.1971.ЧПК Н 03k 13/02

G 06j 3/00

Комитет по аелам изобретений н открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.325(088.8) ВСЕСОЮЗНАЯ ч

Мп

БИБЛЯД; || д

Авторы изобретения И. Ф. Клисторин, В. М. Белов, В. А. Буровцев и А. Е. Подзин

Заявитель Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР

МАСШТАБ Н Ъ| Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА П РЯЖЕ Н ИЯ

Изобретение относится к электроизмернтельной и вычислительной технике. Устройство предназначено для использования в автоматических цифровых измерительных приборах для измерения периодических напряжений и токов произвольной формы, полной мощности, отношения периодических напряжений и токов; определения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников, а также для проверки частотных характеристик автоматических цифровых измерительных приборов. Известен масштабный преобразователь напряжения с автоматической регулировкой и запоминанием коэффициента передачи, содержащий компарирующий преобразователь, вход которого через коммутатор подключен к источнику образцового напряжения и выходу широкополосного усилителя, цепь обратной связи, один вход которой подключен к выходу компарирующего преобразователя, а другой — к фиксирующему элементу калибровки и через. ключ — к выходу цепи обратной связи, и запоминающий элемент.

В этом устройстве низкочастотные сигналы преобразуются с большой погрешностью в результате модуляции преобразуемого напряжения сигналом второй гармоники с выхода компарирующего преобразователя. Такая погрешность достигает 0,5% на частоте 30 гт1 при большой кру.чзне регулирующего элемента, что необходимо для обеспечения необходимого дичамического диапазона входных напряжений. Коэффициент передачи запоминается вследствие запоминания регулирующего сиг5 нала на входе регулятора, поэтому при большой крутизне регулирующего элемента возникает погреш ность запоминания из-за напряжений шумов н пульсаций на выходе усилителя обратной связи.

10 Кроме того, при преобразовании высокочастотных сигналов возникает большая погрешность за счет неравномерности амплитудночастотнзй характеристики широкополосного усилителя прн различных состояниях регули15 рующего элемента. Прн преобразовании сиг налов малого уровня эта неравномерность достигает 50, с на частоте 400 кгт1.

Цель изобретения — уменьшение погрешности преобразования в широком частотном диа20 назоне входных напряжений. Достигается QHd тем, что в предлагаемом преобразователе широкополосный усилитель имеет два регулирующих элемента с различной крутизной регулирования, входы которых соединены с запоми25 нающими элементамп и поочередно подключаются коммутирующими элементами к выходу цепи обратной связи. Кроме того, широкополосный усилитель охватывается амплитудно-частотно-зависимой обратной связью, вход

30 которой соединен с выходом усилителя, а вы291336 ход обратной связи через один вход сумматора подключен ко входу широкополосного усилителя. Измеряемое напряжение подключено ко второму входу сумматора.

В результате этого погрешность преобразования напряжений и запоминания коэффициента передачи в полосе частот 20 †2 кгпв уменьшается до О,ЗО/О, а в полосе частот 10—

1 мгц — до 2,5/о.

На черте:ке приведена блок-схема масштабного преобразователя.

Масштабный преобразователь содержит широкополосный усилитель 1 с двумя регулирую Hain элементами >i компарирующиЙ преобразователь 2, вход которого через коммутатор 8 подключается к источнику образцового напряжения Uq и выходу усилителя. Один вход цепи образиной связи 4 соединен с выходом преобразователя 2, а другой — с фиксирующим элементом калибровки 5 и через ключ бв с выходом цепи обратной связи 4. Регулирующие входы усилителя 1 подключены к соответствующим запоминающим элементам 7 и 8 и через коммутирующий элемент 9 — с выходом цепи обратной связи. Вход амплитудно-частотно-зависимой обратной связи 10 соединен с выходом усилителя 1, а ее выход — через сумматор 11 — со входом усилителя. На другой вход сумматора подается измеряемое напряжение.

Принцип действия предлагаемого преобразователя заключается в следующем. В исходном состоянии калибруют цепь обратной связи и компарирующий преобразователь 2. При этом на вход компарирующего преобразователя через коммутатор 8 .подают образцовое напряжение Up, а выход цепи обратной связи 4 соединяют ключом б с фиксирующим элементом калибровки б. В этом случае на фиксирующем элементе калибровки устанавливается напряжение, однозначно связанное с эффективным значением образцового напряжения. По окончании калибровки вход компарирующего преобразователя отключают от источника образцового напряжения U< и коммутатором 8 подключают к выходу широкополосного усилителя 1. Одновременно размыкают ключ б, и на фиксирующем элементе калибровки запоминается напряжение, соответствующее калибровочному напряжению U<, а коммутирующий элемент 9 подключает выход цепи обратной связи к запоминающему элементу 7 и регулирующему элементу широкополосного усилителя, имеющему большую крутизну регулирования. При этом на выходе широкополосного усилителя формируется напряжение, с определенной точностью соответствующее образцовому напряжению Uo. Изме нение входного сигнала на этом этапе формирования может достигать 50 дб. По окончании первого этапа формирования выход цепи обратной связи отключается от входа первого регулирующего элемента широкополосного усилителя (его состояние запоминается с помощью запоминающего элемента 7) и подклю60

Предмет изобретения

Масштабный преобразователь напряжения с автоматической регулировкой и запоминанием коэффициента передачи, содержащий широкополосный усилитель с регулирующим элементом, компарирующий преобразователь, вход которого через коммутатор подключен к источнику образцового напряжения и выходу

4 чается коммутирующим элементом 9 ко входу второго регулирующего элемента и запоминающему элементу 8. Крутизна второго регулирующего элемента небольшая, поэтому погрешность от модуляции преобразуемого сигнала напряжения шумов, пульсаций и погрешность запоминания передачи незначительны.

В то же время на этом этапе формирования выбирается погрешность, которая возникает

10 на первом этапе формирования и при запоминании коэффициента передачи широкополосного усилителя по окончании первого этапа, Цепь амплитудно-частотно-зависимой обрат15 ной связи позволяет получать равномерную частотную характеристику широкополосного усилителя при различных входных сигналах.

Трудность обеспечения равномерной частотной характеристики широкополосного усили20 теля с регулируемым усилением заключается в TGM, что при различных входных сигналах (в большом динамическом диапазоне) изменяется состояние регулирующего элемента и при этом изменяется его частотная характеристи25 ка. Так, при использовании в качестве регулирующего элемента управляемого делителя, включенного между каскадами усилителя, при большом входном сигнале коэффициент деления минимален, а при малом сигнале, соот30 ветствующем нижней границе динамического диапазона входных напряжений, максимален.

В этом случае (при малом входном сигнале) частотные искажения максимальны. Для устранения этого недостатка с выхода широкопо35 лосного усилителя на его вход через частотнозависимую цепь положительной обратной связи 10 и сумматор 11 подается сигнал, пропорциональный частоте входного напряжения.

Так как выходное напряжение широкополос40 ного усилителя всегда равно эффективному з начению напряжения образцового источника, то при различных входных сигналах напряжение обратной связи одно и то же. Это значит, что при малом входном сигнале влияние об45 ратной связи максимально, в то же время частотные искажения, вносимые широкополосным усилителем с регулируемым усилением, минимальны.

Таким образом, введение положительной

50 амплитудно-частотно-зависимой обратной связи и применение широкополосного усилителя с двумя входами регулирования позволяют получить высокую точность преобразования в широких динамическом и частотном диапазо55 нах.

291336

Составитель В. Д. Махнанов

Редактор Б. Б. Федотов Текред Л. В. Куклина Корректор Т. А. Уманец

Заказ 450/4 Изд. № 239 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Ра шская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

5 широкополосного усилителя, цепь обратной связи, один вход которой подключен к выходу компарирующего преобразователя, а другой— к фиксирующему элементу калибровки и через ключ — к выходу цепи обратной связи, и запоминающий элемент, соединенный с управляющим входом регулирующего элемента широкополосного усилителя и через коммутирующий элемент — с выходом цепи обратной связи, отличаюи ийса тем, что, с целью расширения частотной полосы и уменьшения погрешности преобразования, он содержит дополнительные регулирующий элемент в широкополосном усилителе и запоминающий элемент, сумматор и цепь положительной обратной связи, вход коS торой подключен к выходу широкополосного усилителя, а выход через сумматор соединен со входом широкополосного усилителя, другой вход сумматора подключен ко входу всего устройства, а выход дополнительного запоми10 нающего элемента через коммутирующий элемент соединен с выходом цепи обратной связи.