Корректирующее устройство переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9505 В 5(01 Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЛСТВО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее первый конденсатор, соединенный первым выводом с первой выходной клеммой уст- ройства и первым выводом резистора, сое-,801146624 диненного вторым выводом с первои входной клеммой устройства, и первый прерыватель, соединенный первым выводом с вторыми входндй и выходной клеммами устройства, а вторым и третьим выводами - с первым и вторым выводами второго конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства и уменьшения его габаритов и веса, в нем дополнительно установлен второй прерыватель, соединенный управляющим входом с управляющим входом первого прерывателя, первым выводом - с вторым выводом первого конденсатора, а вторым и третьим выводами - соответственно с третьим и вторым выводами первого прерывателя.Изобретение относится к устройствамкоррекции переменного тока и может найти применение в гироскопических системахавтоматического управления.Известно корректирующее устройствопеременного тока, содержащее апериодическую КС-цепь, четыре транзисторных ключа, выводы вторичной обмотки трансформатора через два транзисторных ключа соединены с двумя последовательно включенными конденсаторами, средняя точка которыхчерез резистор соединена со средней точкой вторичной обмотки трансформатора ичерез другой резистор, к которому подключен выход корректирующего устройства,связана с выводами двух других транзисторных ключей, которые также соединеныс двумя последовательно включеннымиконденсаторами, а управляющие входы всехтранзисторных ключей соединены с вторичными обмотками другого трансформатора,первичная обмотка которого связана с выходом триггера, счетный вход которого через дифференцирующий элемент и ограничитель связан с источником напряжениянесущей частоты 11.Недостатками корректирующего устройства являются конструктивная сложностьи, как следствие этого, сложность предпусковой настройки,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является корректирую.щее устройство переменного тока, содержащее первый и второй конденсаторы, первыевыводы которых подключены к первой выходной клемме устройства и через резисторк первой входной клемме устройства, а вторые выводы первого и второго конденсаторовподсоединены к первому и второму выводамтретьего конденсатора и к второму и, третьему выводам прерывателя, первый вывод которого соединен с вторыми входной и выходнойклеммами устройства 12,Недостатком известного устройства является наличие в выходном напряжении устройства пар азитных шумовых колебаний(т.е. помехи) с частотой, равной частотепереключения прерывателя. Возникновение такого рода помехи целиком вызывается схемой построения устройства.Наибольшую амплитуду эта помеха имеет во время переходных процессов.Она ухудшает их качество в системе автоматического регулирования при использовании корректирующего устройства.Недостатками известного устройства являются также большие его габариты и вес,так как в нем установлены три конденсатора большой емкости, имеющие большойвес и габариты.Постоянные времени передаточной функции известного устройства для разных полупериодов входного напряжения имеютразные значения, а каждый из конденсато 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ров устройства имеет емкость, определяемую рядом номинальных значений, которые зависят от допуска на номинал (например, допуски могут быть равны 10 О/о, 5%, 2/о и т.д., причем технологически получить конденсатор с меньшим допуском сложно, так как величина емкости должна быть довольно большой), разброса температурных характеристик конденсаторов, их старения, влажности и т.д. Это приводит к тому, что во время переходных процессов огибающие для положительных и отрицательных полу- периодов выходного напряжения устройства имеют разную величину, т.е. изменяются по разным законам и с различными постоянными времени, что для точных, например, гидроскопических систем, недопустимо.Целью изобретения является повышение помехозашищенности устройства за счет уменьшения величины шумовой составляющей выходного напряжения устройства и уменьшение габаритов и веса устройства.Поставленная цель достигается тем, что в корректирующем устройстве переменного тока, содержащем первый конденсатор, соединенный первым выводом с первой выходной клеммой устройства и первым выводом резистора, соединенного вторым выводом с первой входной клеммой устройства, и первый прерыватель, соединенный первым выводом с вторыми входной и выходной клем м а м и устройства, а вторым и третьим выводами - с первым и вторым выводами второго конденсатора, дополнительно установлен второй прерыватель, соединенный управляющим входом с управляющим входом первого прерывателя, первым выводомс вторым выводом первого конденсатора, а вторым и третьим выводами - соответственно с третьим и вторым выводами первого прерывателя,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.Корректирующее устройство переменного тока содержит резистор 2, первый и второй конденсаторы 3 и 4, первый и второй прерыватели 5 и 6, первая и вторая входные клеммы 7 и 8 и первая и вторая выход ные клеммы 9 и 1 О корректирующего устройства 1 переменного тока, источник 11 входного напряжения, источник 12 опорного напряжения, 1.)1 - выходное напряжение 1-го блока.Устройство работает следующим образом.Входное напряжение переменного тока вида 13, (фиг. 2 а) от источника 11 входного напряжения поступает на входные клеммы 7 и 8 корректирующего устройства 1 переменного тока, Подвижные контакты первого и второго прерывателей 5 и 6 пере40 45 50 55 ключаются синхронно с опорным сигналомУи (фиг. 2 б), поступающим на управляющие входы первого и второго прерывателей5 и 6 от источника 12 опорного напряжения,Причем напряжение с выхода источника11 входного напряжения может быть каксинфазно, так и противофазно напряжениюс выхода источника 12 опорного напряжения.В любой момент времени подвижныеконтакты первого и второго прерывателей5 и 6 подключаются к разным выводам вто;рого конденсатора 4. В один из полупериодов подвижный контакт первого прерывателя 5 замкнут, например, на второй (на левый по схеме на фиг. 1) вывод второго конденсаатора 4, а второго прерывателя 6 -на первый (на правый п 0 схеме на фиг. 1)вывод второго конденсатора 4. В течениепервого полупериода колебания входногонапряжения второй конденсатор 4 .черезрезистор 2 и первый конденсатор 3 заряжается до величины входного напряжения.Корректирующее устройство переменноготока ведет себя по отношению к выходномунапряжению как апериодическое звено спостоянной времени Т (при условии, чтос,зс) и передаточной функцией 1 Ч(Р)Т=К,С,Ч(Р) = - , (2)где Т - постоянная времени корректирующего устройствапеременного тока;В. - величина сопротивления резистора 2;С С, - величины емкости первого 3 и второго 4 конденсаторов;Р - оператор Лапласа.В следующий полупериод входного напряжения, когда оно изменит свою полярность на противоположную, подвижный контакт первого прерывателя 5 переключаетсяна первый (правый по схеме на фиг. 1) вывод второго конденсатора 4, а подвижныйконтакт второго прерывателя 6 - на второй (левый по схеме на фиг. 1) вывод конденсатора 4,Это эквивалентно тому, что, несмотряна смену полярности входного напряженияна противоположную, выводы второго (т.е.времязадаюшего) конденсатора 4 меняютсяместами и условие его заряда остается безизменений. Второй конденсатор 4 продолжает заряжаться в той же полярности и потакому же закону, что и в течение первогополупериода входного напряжения от источника 11,Полярность напряжения на втором времязадаюшем конденсаторе 4 зависит толькоот фазы входного напряжения (фиг. 2 в).Таким образом, передаточная функциякорректируюшего устройства по огибающейвходного напряжения изменяется по закону (2) с постоянной времени Т, определяе 5 О 5 20 25 30 35 мой формулой (1), причем шумовая составляющая входного напряжения отсутствует.В некоторых случаях вместе с переменной составляющей в выходном напряжении источника 11 входного напряжения может или должна присутствовать постоянная составляющая. Наличие подобной постоянной составляющей может вызвать ее модуляцию с частотой опорного напряжения с выхода источника 12, что при последующей демодуляции, например, фазочувствительном выпрямлении, может привести к появлению аддитивной помехи в известном устройстве.При наличии первого конденсатора 3 в корректирующем устройстве 1 переменного тока на первый и второй прерыватели 5 и 6 поступает только переменная составляющая входного напряжения. Таким образом, первый конденсатор 3 осуществляет разделение постоянной и переменной (синхронной с опорным напряжением) составляющих входного напряжения. Постоянная составляющая входного напряжения беспрепятственно проходит с входной клеммы 7 через резистор 2 на выходную клемму 9 корректирующего устройства 1, а переменная составляющая обрабатывается корректирующим устройством 1 с передаточной функцией (2).При включении корректирующего устройства 1 в цепь обратной связи операционного усилителя для получения, например, дифференцирования огибаюшей входного сигнала, первый конденсатор 3 необходим для того, чтобы обеспечить стабильность режима работы операционного усилителя по постоянному току. В этом случае величина постоянной составляюшей выходного напряжения операционного усилителя поддерживается неизменной за счет стопроцентной отрицательной обратной связи на уровне, близком к нулю. Предлагаемое устройство по сравнению с известным меньше и легче, так как содержит два конденсатора вместо трех, имеющих большие габариты и вес, что уменьшает примерно на 300/о габариты и массу корректирующего устройства. Замена одного из конденсаторов на переключатель обоснована, поскольку неполярный электролитический конденсатор достаточно большой емкости имеет меньшую надежность и худшие габаритно-весовые характеристики. Кроме того, увеличение степени интеграции микросхем позволяет выполнить до 16 и более аналоговых прерывателей на одном кристалле полупроводника без снижения надежности, увеличения габаритов и массы.Кроме того, на порядок повышается помехозашишенность корректирующего устройства, потому что в его выходном напряжении практически отсутствует паразит5 1146624 б ная шумовая составляющая - помеха. К тому же при включении данного корректирующего устройства в систему автоматического регулирования вместо известного улучшается качество переходного процесса Составитель Ю. ГТехред И. ВересТираж 863Государственногоелам изобретенийсква, Ж - 35, РаушПатент, г. Ужгоро адко Редактор Заказ 13. Розман Кугрышева35ВНИИПпо113035, Мфилиал ППП и повышается точность системы, потому что постоянная времени данного корректируюгцего устройства зависит только от величин сопротивления резистора и емкости второго времязадающего конденсатора. Корректор Подписное омитета СССРоткрытий кая наб., д, 4/5 д, ул. Проектная