Стабилизатор двухфазного напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическиеРеспублик(61) Дополнительное к авт. синд-ву(22) Заявлено 23, 11,81 (21) 3355131/24-07с присоеЛннением заявки тте -(53) УД К 621. 316. .722.1(088.8) йе демам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ю.К.Рыбин и В,П.БудейкинссНаучно-исследовательский институт электронной нтроскопиипри Томском ордена Октябрьской Революции.И орд на ТрудовогоКрасного Знамени политехническом инстйт 3 тощ С,М,Кирова(54) СТАБИЛИЗАТОР ДВУХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике, а именно к области создания прецизионных источников многоФазных гармонических колебаний.Известно устройство для генерирования и стабилизации двухФазного напряжения, содержащее последовательно включенные.фазосдвигающее звено, усилитвль-повторитель напряжения и интегратор, причем выход интегратора соединен с входом Фазосдвигающего звена, а стабилизация амплитуды осуществляется с помощью изменения постоянной времени Фазосдвигающего звена 1.11. Такое включение контура стабилизации приводит к изменению частоты генерации при стабилизации амплитуды и, что более существенно, к нестабильности напряжения на выходе интегратора, что является значительными недостатками этого устройства,Наиболее близким по .".ехнйческой сущности и достигаемому результатуявляется устройство, которое содержитколебательное звено, состоящее изФазосдвигающего звена, включающего 5диФФеренциальный усилитель, инвертирующий вход которого через первый ре"зистор соединен со своим выходом, ачерез второй резистор - с входом фазосдеигающего звена, последний такжесоединен с неинвертирующим входомдиФФеренциального усилителя черезЙС-цепь, и интегратора, вход и выходкоторого соединены соответственно свыходом .и входом Фазосдвигающегозвена, и цепь стабилизации амплитуды,вход которой соединен с выходом интегратора, а выход с управляющимвходом регулирующего элемента, сиг-2 о нальный вход которого также подключенк выходу интегратора колебательногозвена, а выход к неинвертирующему входу усилителя интегратора, при этом10010одна выходная клемма подключена к выходу интегратора. а другая - к выходу фазосдвигающего звена 1 2.В этом устройстве стабилизация амплитуды выходного напряжения интегратора, происходящая с помощью изменения глубины положительной обратной связи усилителя интегратора, ухудшает тоцность квадратуры и стабильност квадратурного выходного напряжения. Н 3Цель изобретения - повышение точности квадратуры и.стабильности выходных напряжений.Поставленная цель достигается тем, цто в устройство, содержащее колеба тельное звено, состоящее из фазосдви-, гающего звена, включающего дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен со своим выходом, а через вто-20 рой резистор - с входом фазосдвигающего звена, последний также соединен неинвертирующим входом дифференциального усилителя через ЙС-цепь, и интегратора, вред и выход которого со- И единены соответственно с выходом и входом фазосдвигающего звена, и цепь стабилизации амплитуды, вход которой соединен с выходом интегратора, а выход с управляющим входом регулиру- М ющего элемента, сигнальный вход которого такие подключен к выходу интегратора колебательного звена, введен преобразователь напряжение-ток, вход которого связан с сигнальным выходом регулирующего элемента, а выход с инвертирующим входом дифференциального усилителя фазосдвигающего звена,Преобразователь напряжение-ток выполнен на основе операционного усилителя с параллельными отрицательной и положительной обратными связями.На чертеже представлена структурная схема стабилизатора двухфазного напряжения. 45Стабилизатор двухфазного напряжения содернит колеоательное звеносостоящее из фазосдвигающего звена 2, вклюцающего дифференциальный усилитель 3, инвертирующий вход которого через первый резистор ч соединен со своим выходом, а через второй резистор 5 - с входом 6 фазосдвигающего звена 2, последний также соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 3 через ВС-цепь /, и интегратор 8, вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом Фазосдвигающего звена 2, ицепь стабилизации амплитуды 9, входкоторой соединен с выходом интегратора 8, а выход - с управляющимвходом регулирующего элемента 10,сигнальный вход которого также подключен к выходу интегратора 8 колебательного звена 1, а выход черезпреобразователь напряжение-ток 11 - синвертирующим входом усилителя 3 Фаэосдвигающего звена 2,Работа устройства стабилизацииначинается с возникновением условийсамовозбуждения, выполняющихся начастоте, при которой Фазовый сдвигфазосдвигающего звена 2 равен 90а коэффициент передачи интегратора 8равен единице, В стационарном режимецепь стабилизации 9 вырабатывает такой сигнал управления, при ксторомдополнительный регулирующий ток с выхода преобразователя напряжение-ток11 приближается к нулю,Если постоянные времени фазосдвигающего звена 2 и интегратора 8 обозначить черези Т, а произведениекоэффициента передачи регулирующегоэлемента 10 и коэффициента преобразования преобразователя напряжение-ток 11 через у , то уравнение,описывающее работу устройства стабилизации, примет следующий вид где К" До к гло прицем В - сопротивление Равных,первого 4 и второго 5 резисторов, а Р,- выходное сопротивление преобразователя напряжение-ток 11,Исследование этого уравнения (1) при возникновении дестабилизирующих возмущений, которые можно задать, например, в виде неравенства постоянных времени С = 7;, (т - бГ) позволяет опредвлить соотношение выходных напрян,ений интегратора 11 и фазосдвигаюсщего звена О,:о, l - - игКк-кУравнение (2) позволяет сделатьвывод о том, что при 3, =1/2 что выполняется при включении преобразователя напряжение-ток, оба выходныхквадратурных напряжения практическиравныли стабильны.О"6 1+ ЙТ)Р(2( Ъ )10010 ч формула изобретения 5Например, если К 3 ь, то изменение выходного напряжение С 00,015.Кроме того, стабилизация вмплитудыне влияет на частоту колебаний колебательного звена1.ВТак как выход регулирующего элемента 1 О соединен ве с неинвертирующим входом усилителя интегратора 8,как в устройстве-прототине, а черезвведенный преобразователь напряжение Еток 11 с инвертирующим входом усилителя 3 фазосдвигающего звена 2,стабилизация амплитуды не влияет наточность квадратуры выходных напряжений и сущес 1 венно повышает стабиль-ность квадратурного напряжения, чтоявляется преимуществом предлагаемогостабилизатора двухфазного напряжения,При использовании качественных резистора и конденсатора в интеграторе, 26фльшом коэффициенте усиления усилителя интегратора, выходные напряженияустройства стабилизации будут сдвинутыпо Фазе друг ожносительно друга точнона угол 90 о,азЭкспериментальные исследования показали, что погрешность квадратурывыходных напряжений стабилизатора вдиапазоне частот от 10 Гц до 10 кГцне превышает +0,03 ф, а нестабильностьюза час0,011.Итак, предлагаемый стабилизаторпозволяет получить два стабильных иточно квадратурных напряжения, благодаря чему он найдет широкое применение, например в измерительнойтехнике. Так, использование предлагаемого устройства в многофазных измерительных .генераторах и генераторах.калибраторах амплитуды и Фазы позволит в некоторых применениях отказаться от дополнительной петли стабилизации фазы или амплитуды в этих приборах, что значительно упростит их иснизит их стоимость,1. Стабилизатор двухфазного напряжения, содержащий колебательное звено,состоящее из фазосдвигающего звена,включающего дифференциальный усилительинвертирующий вход которого черезпервый резистор соединен со своимвыходом, а через второй резисторс входом фазосдвигающего звена, последний также соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя через кС-цепь, и интегратора,вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом фаэосдвигающего звена, и цепь стабилизации амплитуды, вход которой соединен с выходом интегратора, а выходс управляющим входом регулирующегоэлемента, сигнальный вход котороготакже подключен к выходу интегратораколебательного звена, при этом однавыходная клемма подключена к выходуинтегратора, а другая - к выходу фазосдвигающего звена, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности квадратуры и стабильности выходных напряжений, в неговведен преобразователь напряжение-токвход которого связан с сигнальным выходом регулирующего элемента, а выходс инвертирующим входом дифференциального усилителя фазосдвигающего звена.2. Стабилизатор двухфазного напряжения по и.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что преобразователь напряжениеток выполнен на основе операционногоусилителя с параллельными отрицательной и положительной обратными связями,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Патент США М 389129кл. С 05 Г 1/Й, 1975.2. Патент США Р 3382 ч 61,кл. 0 05 Г 1/М, 968,Подписноео комитета СССРй и открытийушская наб д, 4/5