Усилитель напряжения

(088.8) В.П. и еэлектр я", 197 роение" прототи др. Электричееских велис. 232 1976,4, ск чи сиорым цельюия часдом 54) (57) 1. УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯс коррекцией сдвига нуля, содержащийпоследовательно соединенные входнойкоммутатор, нормально замкнутый контакт которого соединен с общей шинойуправляющий вход - с первым выходомблока управления, и широкополосныйусилитель, а также блок выборки-запоминания, выход которого соединенс другим входом широкополосного улителя, а управляющий вход - с втвыходом блока управления, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, сповышения точности и расширентотного диапазона, между выхо широкополосного усилителя и входом блока выборки-запоминания включены последовательно соединенные к.юч, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, и интегрирующий фильтр,2. Усилитель по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления выполнен в виде генератора импульсов, выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, а также двух элементов совпадения, причем инверсный выход старшего разряда двоичного счетчика является первым выходом блока управления и соединен с первыми входами элементов совпадения, инверсные выходы первого и вто- ф рого разрядов двоичного счетчика соединены с вторыми входами первого и второго элементов совпадения соответ- фф ственно, третий вход первого элемента совпадения подключен к прямому выходу второго разряда двоичного счет- д чика, а выходы первого и второго эле-ментов совпадения являются соответственно вторым и третьим выходами бл ка управления.Изобретение относится к усилителям с периодической коррекцией сдвига нуля и может быть использовано в системах автоматического регулирования, измерительных устройствах, а также в электрических установках раз личного назначения.Известен усилитель напряжения с коррекцией сдвига нуля, содержащий входной коммутатор, элемент запоминания и корректирующие цепи 1. 10Недостатком известного усилителя напряжения является неравномерность частотной характеристики.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяусилитель напряжения с коррекцией сдвига нуля, содержащий последовательно соединенные входной коммутатор, нормально замкнутый контакт которого соединен с общей шиной, управляющий вход - с первым выходом блока управле 20 ния, и широкополосный усилитель, а также блок выборки - запоминания, выход которого соединен с другим входом широкополосного усилителя, а управляющий вход - с вторым выходом 25 блока управления 2 .Однако такой усилитель напряжения с коррекцией сдвига нуля обладает недостаточно высокой точностью и .недостаточно широким частотным диапазо ном.Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона.Поставленная цель достигается тем,35 что в усилителе напряжения с коррекцией сдвига нуля, содержащем последовательно соединенные входной коммутатор, нормально замкнутый контакт которого соединен с общей шиной, управ- ляющий вход - с первым выходом блока- управления, и широкополосный усилитель, а также блок выборки-запоминания, выход которого соединен с другим входом широкополосного усилите- ля, а управляющий вход - с вторым 45 выходом блока управления, между выходом широкополосного усилителя и входом блока выборки-запоминания включены последовательно соединенные ключ, управляющий вход которого 50 соединен с третьим выходом блока управления, и интегрирующий фильтр..Блок управления выполнен в виде генератора импульсов, выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, а также двух элементов совпадения, причем инверсный выход старшего разряда двоичного счетчикаявляется первым выходом блока управления и соединен с первыми входами элементов совпадения, инверсные выходы первого и второго разрядов двоичного счетчика соединены с вторыми входамипервого и второго элементов совпадения соответственно, третий вход первого элемента совпадения 65 подключен к прямому выходу второгоразряда двоичного счетчика, а выходыпервого и второго элементов совпадения являются соответственно вторыми третьим выходами блока управления.На фиг. 1 изображена структурнаяэлектрическая схема усилителя напряжения с коррекцией сдвига нуля;на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу усилителя напряженияс коррекцией сдвига нуля; на фиг.3структурная электрическая схема блока управления,Усилитель напряжения фиг, 1) содержит широкополосный усилитель 1,входной коммутатор 2, интегрирующийфильтр 3, ключ 4, блок 5 выборки-запоминания, блок 6 управления.На эпюрах а, , С фиг. 2) условнопоказаны управляющие сигналы на первом, третьем и втором выходах блока6 управления, на эпюре а - изменениявыходных напряжений широкополосногоусилителя 1, интегрирующего фильтра 3и блока 5 выборки-запоминания.Блок 6 управления фиг. 3 содержит генератор 7 импульсов, двоичныйсчетчик 8, первый элемент 9 совпадения, вторый элемент 10 совпадения,причем счетный вход двоичного счетчика соединен с выходом генератора7 импульсов, инверсный выход старшего разряда двоичного счетчика 8 связан с первым выходом блока б управления и первыми входами элементов 9и 10 совпадения, инверсные выходыпервого и второго разрядов двоичногосчетчика 8 связаны с вторыми входамиэлементов 9 и 10 совпадения соответственно, третий вход элемента 9 совпадения подключен к прямому выходувторого разряда двоичного счетчика8, а выходы элементов 9 и 10 совпадения соединены соответственно свторым и третьим выходами блока буправления,Усилитель напряжения с коррекциейсдвига нуля работает следующим образом,Период работы устройства состоитиз рабочего такта и такта коррекциисдвига нуля. Во время коррекции попервому выходу блока б управлениявыдается команда на замыкание одноговхода широкополосного усилителя 1через входной коммутатор 2 на шинунулевого потенциала (соответствующеесостояние входного коммутатора 2условно показано на эпюре а 1 - логической единицей,. При этом на выходе широкополосйого усилителя 1устанавливается начальный уровеньнапряжения0 10 = Ке - О ОЯгде К - статический коэффициент усиления разомкнутого широкополосного усилителя 1;(Ь) ц ; (1,) 55 е - сдвиг нулевого уровня широкополосного усилителя 1; О Г =Ме - начальное напряжение навыходе блока 5 выборки-запоминания, обусловленное егособственным сдвигом нуля; 5М - масштабный коэффициент блока5 выборки-запоминания.Изменение выходного сигнала широкополосного усилителя 1 в течение данной части цикла коррекции показа но на диаграмме кривой д 1 (для упрощения изображен частный случай при К = 1). Дальнейший процесс коррекции сдвига нулевого уровня содержит несколько циклов: в начале -го цик ла ( = 1,п) блоком б управления замыкается на время Т ключ 4 (соответствующий управляющий сигнал на третьем выходе условно показан на диаграмме 8 1), и в течение данного интервала интегрирующий фильтр 3 интегрирует выходное напряжение устройства (соответствующее изменение выходного сигнала интегрирующего Фильтра 3 обозначено на диаграмме 23). По 1 окончании интервала интегрированияключ 4 размыкается (на эпюре Ь 2) и выходное напряжение интегрирующего Фильтра 3 в К = иЬ -11 - 1 - 1, (г)Т 30 где ь - постояннная времени интегрирования,переписывается далее по команде, 35 формируемой на втором выходе блока 6 управления, в блоке 5 выборки-запоминания команда переписи на втором выходе условно показана на эпюре С 1). На выходе блока 5 выборки запоминания в результате данной операпии фиксируется напряжение процесс установления которого показан на диаграмме кривой с( 3. В результате последней операции изменяется по сравнению с предыдущим циклом дифференциальный входной .сигнал широкополосного усилителя 1 и на выходе устройства устанавливается новый уровень напряжения(процесс установления данного напряжения показан кривой 3 4) . Решая систему рекуррентных уравнений (2),(3) и (4) и учитывая начальные условия блоков 1, 3 и 5, можно пока" .зать, что на выходе блока выборкизапоминания имеет место итерационныйпроцесс, который сходится, если предварительно обеспечить практически 65 легко реализуемое условие сходимости Скорость сходимости итерационногопроцесса тем выше, чем меньше 1 - вотличается от нуля, т.е. в МК,Т Таким образом, выходное напряжениеблока 5 выборки-запоминания послепроведения И -го цикла коррекции ц(З:м(01 м 1омЯ 001 =МТ:О. евши чЯ ОСЬ 1-ф 1 -КАЮТ г К,тм 1 л- КсМт л 1е -Щ СС г+",": (о.о е, .3 (.ТЕ - 1- : е,Из последнего выражения следует, что при увеличении числа циклов напряжение на выходе блока 5 выборки-запоминания сходится к величине В; фиксированное в данном устройстве напряжение в дальнейшем используется в рабочем режиме (соответствует состоянию входного коммутатора 2, показанному на эпюре 2 а - логическим нулем для компенсации сдвига нуля широкополосного усилителя.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять пери. одическую коррекцию сдвига нуля широкополосного усилителя, однако при этом величина собственного сдвига нуля устройства выборки-хранения не влияет, как следует из (6), на величину корректирующего сигнала на его выходе, что, в свою очередь, повышает эфФективность коррекции сдвига нуля широкополосного усилителя и увеличивает его точность.1Благодаря разнесению во времени операций, реализующих итерационный цикл, устройство в режиме коррекции сдвига нуля ни в один из моментов времени не представляет собой замкнутой непрерывной системы регулирования. В результате устраняется свойственная прототипу необходимость управления частотной характеристикой широкопо- лосного усилителя для обеспечения устойчивости в данном режиме и, следовательно, устраняется дополнительная погрешность на высоких частотах, обусловленная остаточным влиянием уп 1078586.равляющих элементов на коэффициент формируемыйрмируемый на первом выходе, опипередачи широкополосного усилителя. дывается ловается логической функцией у = 7д оризонтальной чар о над обозг е г4 свт следующим образом, Я ч начением пеРеменной показана операциядвоичного счетчика 8 непрерыв иерсии. Сигналы управления на втоно поступают импульсы генератора 7 Ром и третьем выходахиформируимпульсов, которыми последовательно ются элееами 9 и 10 совпадения.ВО ВРЕМЕНИ ПЕРИОДИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЕТ ЭТИ ЭЛЕМЕНТЫс ЧЬИ ВЫХОДЫ яВЛяЮтСЯ Одсостояние двоичного счетчика 8 п новременно вторым и третьим выходадвоичному законукаждое из укаэанныхО ее сми соответственно, дешифрируют текусостояний однозначно определяетсящее состояние двоичного счетчикасоответствующим набором значений4 управления дважды за период работыние 1-го разряда двоичф р руется пара сигналов, со 8 и определяется по выходвоичного счетчика с стоящая из и5 управляющего интервала .данно разряда П дл ельности 2 Т 1 на третьем выходеыходному сигналу ительериод работы блока и следующего за ним иб управления задается периодом рабо- сигним управляющеготы двоичного счет 8чика и равенР о- сигнала длительности Тс на втором24 Т , где Тс период следования имвыходе этим сигналом соответствуютпульсов генератора 7участки кривых Ь 1 и с 1 (на фиг 2),ора импульсов. В те- Таким об аэом асчение первого полупериода работы блоразом, рассмотренная река, отводимого на тго на такт коррекции, вРа оты бло- алиэация блока управления б на базестаршем (4-м) разрядеяде двоичного счет иочетырехразрядного двоичного счетчикачика 8 записан "0"(. = 0)позволяет организовать два циклаинверсном выходеКч= и на его ко еявляющемся одновре- ветств юРР кции сдвига нуля во время соотменно первым выходом присутствуетствующего такта. Лри необходимостипотенциал "1" соответствующий тактуувеличения количества циклов даннаяструктурная электрнала управления входным коммутатором вает изменения, а лишь т е2 на фиг. 2), а в течение оставшейся 30 чения количества аз яйдля рабоЧего такта К = 1етчика 8. Таким образом, предлагаыходе блока б управлентакта х = 1, на первом емый ва иантр блока управления обесиенулевой потенциал соответвления присутствует чивает и ост юР тую реализацию последоварабочему Режиму (кривая 2 ф 2)ветствующий тельности иу равляющих интервалов,Таким образом, сигнал управления,фиг. )35 необходимых я идл овышения точностии расширения частотного диапазона.107 85 86 Составитель Н,дактор Н. Безродная Техред М,Тепер ровская ко орректорЮ.М 982/50 Тираж 862 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д