Развязывающий усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Я 01406725 ы 4 Н 03 Г 3 38 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ описдник изоБеКТКНИЯ " ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) РАЗВЯЗЫВАЮШИЙ УСИЛИТЕЛЪ (57) Изобретение относится к аналого-цифровой технике. Цечь изобретения - расширение входного динамиц. диапазона при сохранении точности коэф. передачи. Усилитель содержит г-р 1 тактовых импульсов, импульсный тр-р 2, допо,чнительный импульсный тр-р 3, транзисторные ключи 4 и 5, уси,читель 6 постоянного тока, накопительные конденсаторы 7 - 9, источники 10 - 12 импульсно;о тока, компараторы 13, 14, КЬ-триггер 15, резисторы 16, 17. Коэф. уси.чения усилителя 6 выбирается вдвое большим коэф. передачи развязывающего усилителя. Главным параметром, определяющим точность, является чувствительность компаратора, при условии компенсации начального смещения. Нестабильность частоты, длительности и амплитуды импульсов г-ра 1 не влияют на точность, поскольку она вызывает равные изменения как в первичных, так и во вторицных цепях усилителя. В условиях воздействия дистабилизирующих факторов равенство значений емкостей конденсаторов и токов легко обеспечивается за счет использовании в первичных и вторичных цепях эл-тов, расположенных в одной интегральной схеме.1 з. п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к аналого-цифровой технике и может использоваться в контрольно-измерительных и информационных системах различного назначения для связи ЭВМ с объектами, требующими гальванического разделения источников аналоговых сигналов.Цель изобретения - расширение входного динамического диапазона при сохранении точности коэффициента передачи.На фиг.представлена структурная элек. трическая схема развязываюшего усилителя; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема источника импульсного тока; на фиг. 3 временные диаграммы, иллюстрирующие работу, развязывающего усилителя.Развязывающий усилитель (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов (ГТИ), импульсный трансформатор 2, дополнительный импульсный трансформатор 3, первый и второй транзисторные ключи 4 и 5, усилитель 6 постоянного тока (УПТ), первый, второй, третий накопительные конденсаторы 7, 8 и 9, первый, второй и третий источники 10, 11 и 12 импульсного тока, первый, второй компараторы 13 и 14, К 8-триггер 15, первый, второй резисторы 16 и 17, при этом импульсный трансформатор 2 выполнен с первой, второй, третьей вторичными обмотками 18, 19 и 20 и с первой, второй первичными обмотками 21 и 22 дополнительный импульсный трансформатор 3 выполнен с вторичной обмоткой 23 и первичной обмоткой 24, первый, второй, третий источники 1 О, 11 и 12 импульсного тока (фиг. 2) выполнены на первом, втором транзисторах 25 и 26 и резисторе 27, первом и втором источниках 28 и 29 питания.Развязывающий усилитель работает следующим образом.При включении напряжений питания и равенстве нулю напряжения на конденсаторе 9 (фиг. 2) сигналом с компаратора 14 К-триггер 15 устанавливается в выключенное (исходное) состояние, при котором на обратном выходе триггера 15 формируется положительный уровень (фиг. 3 а). Этот уровень устанавливает транзисторный ключ 5 в замкнутое состояние, при котором с момента о (фиг. 3) положительные импульсы (фиг. 3 б) с генератора 1 тактовых импульсов поступают на конец первичной обмотки 22 импульсного трансформатора 2. Положительными импульсами (фиг. 3 в), наведенными во вторичных обмотках 18 и 20 импульсного трансформатора 2, происходит открывание транзисторов 25 (фиг. 3 г, д) и соответственно заряд конденсаторов 7 и 9. За время действия одного импульса напряжение на конденсаторах 7 и 9 увеличивается на величину, определяемую заданной точностью коэффициента передачи развязывающего усилителя. Потеря заряда конденсаторов в паузе о. 1 (фиг. 3) между импульсами не должна превышать значения чувствительности комиараторов 13 и 14. Одновременно от 45 50 55 уровня, фиксируемого компаратором 14.Зз время з".ь (фиг. 3) напряжение на конденсаторе 8 достигает уровня входного сигнала при условии равенства емкостей конденсаторов 7, 8 и 9 и их зарядных токов. В момент .-, (фиг. 3) по сигналу (фиг 3 и) с компаратора 14 КЯ-триггер 15 вновь устанавливается в исходное состояние, и далее с первым тактовым импульсом повторяется процесс, описанный ранее для интервала о( (фиг. 3), только с той разницей, что конденсатор 8 не сохраняет свой уровень как в интервале о (фиг. 3), а разряжается до нуля в интервале 1;1-, (фиг. 3). Затем в интервале (8 о (фиг. 3) происходит разряд до нуля конденсатора 7, а в интервале 2рицательными импульсами (фиг. 3 з) наведенными во вторичной обмотке 19 импульсного трансформатора 2, производится открывание базового перехода транзистора 26 (фиг. 2) в источнике 11 импульсного тока.Из-зз равенства напряжения Е. источника 29 на коллекторе транзистора 26 значению амплитуды импульсов на его эмиттере импульсный ток через коллекторный переход отсутствует, что обеспечивает сохранение разря женного до нуля состояния (фиг. Зе) конденсатора 8 на все время поступления отрицатечьных импульсов с обмотки 19 в интервале времени оо (фиг. 3). Заряд конденсаторов 7 и 9 продолжается ло момента 1 (фиг. 3), когда напряжение (фиг. 3 г) на 15 конденсаторе 7 достигнет уровня входногонапряжения. Напряжение (фиг. 3 д) на конденсаторе 9 также равно входному в момент 1 (фиг. 3) при условии равенства емкостей конденсаторов 7 и 9 и их зарядных токов.В момент сравнения импульсным сигналом (фиг 3 ж) с выхола компаратора 13 через обмотки 23 и 24 импульсного трансформатора 3 производится переключение К 8-триггера 15 в состояние, ири котором на его прямом выходе формируется положительный 25 уровень, а на обратном - нулевой. С момента о (фиг. 3) транзисторный ключ 5 закрывается, а через замкнувшийся ключ 4 импульсы (фиг. Зб) с генератора 1 тактовых импульсов поступают иа начало первичной обмотки 21 импульсного трансформа- ЗО тора 2. Положительными импульсами(фиг. 3 з) со вторичной обмотки 19 производится открывание транзистора 25 (фиг. 2) источника 11 импульсного тока. Импульсами тока от источника 28 +Е начинается ступенчатый заряд (фиг. 3 е) конденсатора 8.35 Одновременно отрицательными импульсами(фиг 3 в), наведенными во вторичных обмотках 18 и 20 импульсного трансформатора 2, осуществляется открывание транзисторов 26 (фиг. 2) в источниках 10 и 12 им пульсного тока. Импульсами тока от источников 29 (фиг. 2) Е производится ступенчатый разряд (фиг. 3 г и д) соответственно конденсаторов 7 и 9. Разряд конденсатора 9 заканчивается в момент Ь (фиг. 3) когда напряжение на нем упадет до нулевого318"Ло (фиг. 3) происходит разряд до нуля конденсаторов 7, 9 и заряд до входного уровня конденсатора 8.Таким образом, сигналы (фиг. 3 д и е) соответственно на конденсаторах 9 и 8 напоминают приближенно синусоидальные напряжения с равными амплитудными и отличными на 180 фазами. С помощью резисторов 16 и 17 осуществляется суммирование этих сигналов на входе УПТ 6. На выходе УПТ 6 с момента 1 (фиг. 3 к) устанавливается постоянное напряжение с уровнем, равным средней составляющей входных сигналов (фиг. 3 д и е). Отсюда коэффициент усиления УГ 1 Т 6 выбирается вдвое большимтребуемого значения коэффициента передачи развязывающего усилителя. Главным параметром, определяющим точность в предлагаемом развязывающем усилителе, являеся чувствительность компаратора при условии компенсации начального смещения. Нестабильность частоты, длительносчи и амплитуды импульсов генератора 1 не влияют на точность, поскольку она вызывает равные изменения как в первичных, так и во вторичных цепях развязывающего усилителя. В условиях воздействия дистабилизирующих факторов (температура, старение и пр.) равенство значений емкостей конденсаторов и токов легко обеспечивается за счет использования в первичных и вторичных цепях элементов, расположенных в одной интегральной схеме. Формула изобретения 1 О 30 35 40 45 1. Развязывавший усилитель, содержащий усилитель постояного тока, генератор тактовых импульсов, первый транзисторный ключ, импульсный трансформатор, отличаюиийся тем, что, с целью расширения входного динамического диапазона при сохранении точности коэффициента передаци, введены первый и второй компараторы, дополнительный импульсный трансформатор, второй транзисторный клюц, КЯ-триггер, первый, второй, третий источники импульсного тока, первый, второй, третий накопительные конденсаторы, первый, второй резисторы, при этом вход первого компаратора является первым входом развязывающего усилителя, вторым входом которого является конец первичной обмотки дополнительного импульсного трансформатора, начало которой соеди 4нецо с выходом первого компаратора, опорНый вход которого подключен к выходу первого источника импульсного тока и через первый накопительный конденсатор - к концу первичной обмотки дополнительного импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого включена согласно с первичнои обмоткои и между общеи шинои и первым входом КК-триггера, прямой иинверсчый выходы которого подключены к управляюгггим входам соответственно первого и второго транзисторных ключей, эмиттеры которых подключены к общей шине, коллекторы - соответственно к концу и началу последовательно соединенных и включенных согласно первой и второй первичных обмоток импульсного трансформатора, точка соединения которых подключена к выходу генератора тактовых импульсов, причем начала и концы первой и третьей вторицных обмоток импульсного трансформатора, включенных согласно, подключены к выходу и управляющему входу соответственно первого и третьего истоцников импульсного тока, начало и конец второй вторичной обмотки импульсного трансформатора, вклюценной встречно, подключены соответственно к управ.гяюшему входу и выходу второго источника импульсного тока, выходы второго и третьего источников импульсного тока через соответственно второй и третий накопительные конденсаторы подключены к обшей шине, а к входу усилителя постоянного тока - через первыи и вто. рой резисторы соответственно, вход второго компаратора подключен к выходу третьего источника импульсного тока, опорный вход - к общей шине, выход -- к второму входу триггера.2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что первый, второй, третий источники импульсного тока каждый выполнен на первом и втором транзисторах, имеющих соответственно п - р - и- и р - и - р-типы, и резисторе, при этом базы первого и второго транзисторов объединены и являются управляющим входом источника импульсного тока, эмиттеры первого и второго транзисторов объединены и подключены к одному выводу резистора, другой вывод которого является выходом источника импульсного тока, коллекторы первого и второго транзисторов подключены к положительной шине первого и отрицательной шине второго источника питания соответственно.1406725 С,з с 8 Ге т г 8 ЙоСоставитель Р 1 Водяхина Редактор Л, Повхан Техрел И. Верее Корректор И ЭрдейиЗаказ 3204/51 Тираж 928 Подписное ВНИИПИ Гос 1 дарсгвенного комитета (:О:Р но делам изобрстений и открытии13035, Москва, Ж - 35, а 1 инская наб., д. 4,5Производственно.полнграфицеское нргднрннтис, г Ужгород, ул. Проекгнаи, 4