Стабилизатор переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК, . 09) %в ф (1 Ц 1) 05 ральПоа ные микрос хемы и Гальпери31 именен М "Эн д. М.980, с ргия ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский институталектронной интроскопии при Томскомордена Октябрьской Революции и орденаТруцового Красного Знамени политехни-.ческом институте им. С М. Кирова(56) 1. Проектирование и применениеоперационных усилителей. Поа. реа.Ож. Грема и цр, М., "Мир, 1974,с. 421. ов менные линейные и(54) (57) 1. СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, соаержаший колебательное звено, к выхоцу которого подключена цепь стабилизации амплитуды,включающая после аова тельно соеаиненные преобразователь переменного напряжения в постоянное, узел сравнения, второй вхоц которого соеаинен с выходом источника опорного напряжения, фильтр нижних частот, усилитель и регулирующее звено, отличающийся тем, что,с целью повышения быстроцействия, в него ввецены и последовательно соециненных интеграторов, вход первого иэ которых поцключен к сигнальному выхоцу регулирующего звена, а выход п -го - к вхдау колебательного звена, причем сигнальный вход регулируюшего звена соединен с ввеаенным цополнительным выхоаом колебательного звена. 2. Стабилизатор по и. 1, о т л и ч а -, дЮ ю ш и й с я тем, что интеграторы выполнены на основе операционных усилителей, которые цополнительно охвачены цепью отрицательной обратной связи, содержащей ава последовательно соеайненных резистора, точка соецинения которых связана с обшей шиной через конденсатор,1 1056152 2Изобретение относится к электротехнике, а именно к соэцанию прецизионныхисточников синусоицальных колебаний свысоким быстродействием и малыми нелинейными искажениями и может найти при 5менение в измерительных приборах, калибраторах и многозначных мерах переменного напряжения, в автоматизированных поверочных установках и комплексах,приборах автоматики и т.ц,Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий колебательноез,геено и цепь стабилизации амплитуды,включающую преобразователь переменного напряжения в постоянное, схему сравнения, источник опорного напряжения,усилитель с фильтром нижних частот ирегулирующий элемент1 .В этом устройстве цля получения приемлемых нелинейных искажений выходно. го напряжения необходимо, чтобы постоянная времени фильтра нижних частотбыла много больше периоца колебанийстабилиэируемого напряжения, что требует значительного времени установленияамплитуды выходного напряженияНапример, при заданном коэффициенте гармоникК,. 6 0,1% только за счет пульсацийуправляющего напряжения, поступающегона регулирующее звено, постоянная времени фильтра нижних частот на рабочейчастоте 10 Гц полжна быть 3 100 с.-Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и цостигаемомурезультату является устройство цля генерирования и стабилизации переменногонапряжения, содержащее колебательноезвено (реализованное на основе активногорежекторного фильтра) и цепь стабилизации амплитуды, вход и выхоц которойсоединен с выхоцом и входом колебательного звена, включающую последовательно соециненные преобразователь переменного напряжения в постоянное (выполненный на диоде), схему сравнения,второй вход которой связан с выхоцомисточника опорного напряжения, фильтрнижних частот и усилитель (выполненныена дифференциальном усилителе) и регулирующее звено, сигнальный вхоц которогосвязан с выходом колебательного звена Г 2 3. 35 Нецостатком известного устройства является низкое быстропействие, ограниченное постоянной времени фильтра нижних частот, значение которой во много раэ больше периопа стабилизируемого напряжения. 10 15 20 25 30 40 45 50 55 Целью изобретения является повышение быстродействия,Поставленная цель постигается тем,что в устройство, содержащее колебательное звено, к выхоцу которого подключенацепь стабилизации амплитуды, включающая последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения впостоянное, узел сравнения, второй входкоторого соецинен с выходом источникаопорного напряжения, фильтр нижних частот, усилитель и регулирующее звено, введены о последовательно соединенных интеграторов, вход первого из которых поцключен к сигнальному выхоцурегулирующего звена, а выход й -гок входу колебательного звена, причемсигнальный вход регулирующего звенасоединен с ввепенным дополнительным выхоцом колебательного звена.Интеграторы выполнены на основеоперационных усилителей, которые дополнительно охвачены цепью отрицательной обратной связи, содержащей два последовательно соединенных резистора,точка соецинения которых связана с обшей шиной через конденсатор,На чертеже прецставлена схема стабилизатора переменного напряжения.Стабилизатор переменного напряжениясодержит колебательное звено 1, к выходу которого поцключена цепь стабилизации амплитуды, включающая последовательно соепиненные преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное, узел 3сравнения, второй вхоц которож связан свыхоцом источника 4 опорного напряжения, фильтр 5 нижних частот, усилитель 6 и регулирующее звено 7, сигнальный вход которого связан с вторым дополнительным выходом колебательного звена 1, а выход поцключен к первому 8из 6 последовательно соециненных интеграторов, выхоп о -го интегратора 9соединен с вхопом колебательного звена 1.Работа устройства стабилизации начинается с возникновения условий самовозбужцения колебательного звена 1. В начальный момент, когда амплитуда выходного напряжения меньше установившего.ся значения, цепь стабилизации амплитудывырабатывает сигнал рассогласования,который проходя через интеграторы приводит к увеличению амплитуды выходногонапряжения стабилизатора, т.е, цепьстабилизации формирует сигнал рассогласования, который, воздействуя на регулирующее звено, изменяет его коэффи1056 3циент перецачи в сторону уменьшениясигнала рассогласования, В стационарномрежиме выходное напряжение регулирующего звена приближается к нулю,Положительный эффект достигается благодаря тому, что межцу выходом регулирующего и вхоцом колебательного звенавключено Ь . послецова тельно соединенныхинтеграторов, которые осуществляют фильтрацию гармоник выхоцного напряжениярегулирующего звена, но при этом невлияют на динамические свойства системы, а постоянная времени фильтра нижнихчастот соответственно уменьшена. Засчет уменьшения значения постояннойвремени фильтра, удается существенносократить время переходного процесса,повысить быстродействие стабилизатора.Действительно, если, например, считатьпостоянные времени введенных интеграторов одинаковыми и такими, что коэффициент передачи их на частоте первойгармоники равен единице, то коэффициентпередачи а интеграторов цля гармоники 25где.п 1 - номер гармоники,Отсюда следует, что, благодаря включению а таких интеграторов, при линейном коэффициенте перецачи регулирующего звена (что в области малых пульсаций всегда реально) можно уменьшитьфпостоянную времени фильтра нижних частот по меньшей мере в 2 и раз при оци 152 4иаковом подавлении гармоник и соответственно повысить быстродействие приполном сохранении всех других техничесих характеристик стабилизатора,Включение и интеграторов обуславливает соединение вхоца регулирующегозвена с дополнительным выхоцом колебательного звена. При нечетном н интеграторов колебания на цополнительномвыходе колебательного звена и колебанияв точке суммирования с выходным сигналом о -го интегратора должны быть вфазе или противофазе; при четном осдвинуты относительно аруг друга на 90или 270 . Таким образом, в зависимосоти о О интеграторов определяется местовторого дополнительного выхода,1На чертеже показан вариант с двумя интеграторами, однако был исследован и вариант с тремя интеграторами 1 в этом случае вход регулирующего звена соециняется с выхоцом устройства). Результаты исследований в сравнении с результатами исследований стабилизатора без интеграторов показывают полное совпадение с теоретическими расчетами: повышение быстродействия при включении интеграторов и уменьшение постоянной времени фильтра. Снижение нелинейных искажений составляет 4 и 8 раз соответственно. Последний результат является цополнительным преимушеством прецлагаемого стабилизатора по сравчнению с известными.Составитель С. ЧернышоваРедактор Р, Цицика Техред С.Мигунова Корректор О. ТигорЗаказ 9304/40 Тираж 874 Поцписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по целам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., ц. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4