Стабилизатор переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) (11 51)4 С 05 Г 1 ф31 ьф ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ Н АВТОРСНО В(6 полнительным ры и являетсяобретению по1003042. Цель сновному авт.св. изобретения являет чайных колебаний нае с ол переменного наается тем, чтоК +К,) усиленияо усилителя 4оде стабилизаато ичения ог га ог ля, а при наограниченияая сумма К,2 ил. льше н порога 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ 1) 1003042(53) 621,316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР1003042, кл. С 05 Г 1/44, 198 1.(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаравыходе стабилиз пряжения. Цель сумма коэффицие по входам сумми при напряжении тора меньше пор раничителя 11 б пряжении больше ограничителя 11 +К, ( - 1. 2 з.п44 2открывают ключи 5 и 2, когда на выходе интегратора 3 действует либо максимальное, либо минимальное напряжение, соответствующее положительной или отрицательной полуволне напряжения.В запоминающих элементах 6 и 13 формируется переменное прямоугольное напряжение скважностью два, амплитуда которого пропорциональна амплитуде напряжения на выходе интегратора 3, Прямоугольные колебания с выхода элемента 6 форсируют нарастание колебании, В момент, когда амплитуда положительной или отрицательной полу- волны достигает порога ограничения двустороннего ограничителя 11, на его выходе появляются отсеченные вершины синусоидальных полуволн, В суммирующем усилителе 4 они вычитаются из напряжения, поступающего с выхода интегратора 3, амплитуда прямоугольного напряжения уменьшается, нарастание колебаний замедляется. Работа стабилизатора нроисходит следующим образом.При выполнении условий воэбужде ния в колебательном звене возникают колебания, которые на входе формирователя 10 импульсов создают короткие импульсы всякий раз, когда колебания на выходе интегратора 2 проходят через ноль. Эти импульсы возникают дважды за период в моменты, совпадающие с максимумами напряжения на выходе интегратора 3, поэтому они 1 12919Изобретение относится к электротехнике, а точнее к области разработки стабилизаторов переменного напряжения, предназначено для использования в прецизионных измерительных приборах и устройствах, где необходимы стабилизаторы синусоидального и несинусоидального (случайного) напряжения, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. 9 1003042.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем получения случайных колебаний, а также получение случайных колебаний с любым заданным законом распределения вероятностей.На фиг,1 представлена схема стабилизатора; на фиг.2 - диаграммы поясняющие его работу.Стабилизатор содержит колебательное звено, состоящее из инвертора 1, первого 2 и второго 3 интеграторов, последовательно соединенные сумматор, выполненный на суммирующем усилите 25 ле 4, электронный ключ 5 и запоминающий элемент 6 (состоящий, например, из конденсатора 7 и масштабного усилителя 8), выход которого связан с вторым входом 9 инвертора 1. Управляющий вход электронного ключа 5 соединен через формирователь 10 импульсов с выходом первого интегратора 2. Входы суммирующего усилителя 4 соединены с выходом второго интегратора 3 через двусторонний ограничитель 11 и непосредственно. Кроме того, стабилизатор содержит последовательно соединенные дополнительный ключ 12 и запоминающий элемент 13, состоящий из конденсатора 14 и повторителя 15. Управляющий вход клю 1 а соединен с выходом формирователя 10, сигнальный с выходом интегратора 3, а выход дополнительного запоминающего элемента - с дополнительным выходом стабилизатора 16.1 При определенной амплитуде колебаний на выходе интегратора 3 амплитуда отсеченных полуволн на выходеограничителя 11 становится равной ипротивоположной по фазе амплитуде колебаний на выходе интегратора 3. Прямоугольные колебания уменьшаются донуля. В стабилизаторе устанавливаются устойчивые синусоидальные колебания, Основное отличие предлагаемогостабилизатора от известного состоитв том, что в нем возможна стабилизация не только колебаний синусоидальной формы, но и случайных колебаний,Случайные колебания в данном стабилизаторе возможны в режиме, когдапри изменении параметров контура стаЪ,билизации синусоидальные колебаниястановятся неустойчивыми. В обычныхстабилизаторах такие режимы, как правило, не допускаются, Вместе с темвыход за границу устойчивости позволяет получать непериодические колебания в некоторых вполне определенныхпределах. Для объяснения случайного характера изменения амплитуды колебаний рассмотрим закон изменения их амплитуды, Известно, что колебания в консервативном колебательном звене, каким является звено иэ инвертора 1, первого 2 и второго .3 интеграторов, если звено линейное, происходят1291944 дх /а(х ) Откуда находим, что 35 О й 55 практически по синусоидальному закону.На фазовой плоскости переменных Х и У, соответствующих напряжениям на выходах интеграторов 3 и 2, си нусоидальные колебания во времени определяют движение изображающей точки по окружности с центром, находящимся на оси Х. Положение центра окружности зависит от напряжения на 10 выходе запоминающего устройства 6.В нашем случае это напряжение постоянно в течение полупериода. Поэтому об амплитуде колебаний можно судить по значению длин отрезков, отсекаемых (фиг.2 а) окружностью на оси Х. Легко видеть, что значение предыдущей положительной Х и последующей отрицательной Х амплитуд полуволн определяется соотношением20 Х+1 = -Х - 2 (Х) =(Х),где Г(Х) - функция, зависящая от вида характеристик ограничителя 11, суммирующего усилителя 4 и масштабного усилителя 8.На фиг.21 представлен график Е(Х). Условием возникновения слу" чайных колебаний является функция Р(Х) в стабилизаторе образована функциями передачи блоков 4 и 11, причем при амплитудах колеба" ний меньше порога ограничения блока 11 имеем Следовательно, при Х ( Х случайные колебания возникают при К ) О. Если1же напряжение Х превышает значение Х, то начинает работать двусторонний ограничитель 11 и учитывая, что:К Ж :К -КдХ 1 ф дХ 1ь где коэффициенты К., и К - соответственно коэффициенты усиления суммирующего уси.ителя по входам, связанным с выходом устройства и ограничителя 11.Таким образом, можно записатьусловия возникновения случайных колебаний: К., + К,О (до порога ограничения), К, + К,-1 (после порога ограничения).На фиг.26 представлено графическое изображение Х по шагам. Задавначальное значение Х, амплитуды, например, положительной полуволны, легко найти значения амплитуд всех последующих полуволн. Видно, что всезначения Х образуют неповторяющуюсяпоследовательность, которая имеетслучайный характер. Следовательно,колебания на выходе интегратора 3имеют вид непериодических колебаний,составленных из полуволн синусоидального напряжения со случайной амплитудой, лежащей в пределах ( Х) с(2 Х,).На выходе запоминающего элемента 13 те же колебания имеют вид кусочно-постоянных отрезков длительностью, равной половине периода, иамплитудой, пропорциональной ампли" туде Х. Теоретический анализ показывает, что амплитуда колебания Х,имеет равноменый закон распределения в пределах - 2 Х с Х 2 Х,. Известно, что для такого закона математическое ожидание равно нулю, а дисперсия РСХ4/Зх т.е, в данном режиме стабилизируются математичес" кое ожидание и дисперсия случайных колебаний.Для изменения закона распределения случайных колебаний инвертор и масштабный усилитель выполнены нелинейными. Если, например, инвертор выполнить в виде усилителя с большим коэффициентом усиления, то случай" ные колебания на выходе интегратора 2 будут иметь вид треугольных, а не синусоидальных полволн со случайной амплитудой колебаний, что приводит к изменению закона распределения.Ана;логично закон распределения меняется, если выполнить нелинейным и масштабный усилитель.Переход от режима стабилизации колебаний синусоидальной формы к режиму стабилизации колебаний случайной формы легко осуществляет изменением только коэффициента передачи суммирук)щего усилителя 4 по входу, связанному с выхо 1291944дом двустороннего ограничителя 11.На практике это возможно переключением, например резистора.Двусторонний ограничитель 11 можно выполнить на двустороннем стабилитроне или на прецизионном операционном ограничителе колебаний. В последнем случае двусторонний ограничитель выполнен на операционных усилителях ОУ 1 и ОУ 5 и масштабных усилителях ОУ 2 и ОУ 6, а суммирующий усилитель 4 - на ОУЗ и ОУ 4. Регулируя положение движков потенциомет ров Ри Р , одновременно можчо переходить от режима стабилизации синусоидальных колебаний и колебаний случайной формы, а изменяя положение потенциометров Р, и Рможно изменять либо амплитуду синусоидальных колебаний, либо дисперсию случайных.Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе по сравнению с известным реэко расширены функциональные возможности, так как в нем имеется возможность стабилизировать не только колебания периодической синусоидальной формы, но и колебания случайной формы.Формула изобретения1. Стабилизатор переменного напряжения по авт.св. 9 1003042, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей путем получения случайныхколебаний, сумма коэффициентов уси ления по входам сумматора при напряжении на выходе стабилизатора меньше порога ограничения усилителя-ограничителя больше нуля, а при напряжении на выходе стабилизатора больше 10 порога ограничения усилителя-ограничителя меньше минус единицы.2, Стабилизатор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюдальнейшего расширения функциональных воэможностей путем полученияслучайных копебаний с любым заданнымзаконом распределения вероятностей,инвертор выполнен нелинейным, а запоминающий элемент включает в себя 20 масштабный усилитель, выполненныйтакже нелинейным.3. Стабилизатор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью 25получения равномерного закона распределения вероятностей случайных колебаний, в него введены последовательно соединенные дополнительные ключи запоминающий элемент, причем управляющий вход дополнительного ключасоединен с выходом формирователяимпульсов, сигнальный вход - с выходом второго интегратора, а выход дополнительного запоминающего элемента подключен к введенному дополни тельному выходу стабилизатора.1291944 2 фиг ньппева КоРРектоР В. Вутяг Составитель С.Техред А.Кравчук едактор В. данк аказ 263/46 Проектная,4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор Тираж 86 ВНИИПИ ГосУдаРст по делам изобр 113035, Москва, Ж