Калибратор напряжения постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИЛЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 167581 01 Я 35/00 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИвам ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1273859, кл. 6 01 В 35/00, 1986.(54) КАЛИБРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА(о 7) Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к прецизионныкалибраторам напряжения постоянного ток с индуктивным делителем напряжения, Целью изобретения является повышение быстродействия и снижение уровня помех выходного напряжения калибратора, В калибраторе напряжения постоянного тока для достижения цели демодулятор 26 снабжен разделительным конденсатором 45, первым полупроводниковым ключом 46, первым 47 и вторым 48 резисторами и полупроводниковым коммутатором 49. Полупроводниковый коммутатор 49 может быть выполнен в виде двух параллельно соединенных диодов (стабилитронов) или в виде формирователя и полупроводникового ключа. 4 ил,Изобретение Отис.:,;тся к Г дласти зле;тРОИЗМЕРИтЕЛЬНОЙ техники, В ЧЗСТОС.Ипрецизионным калибраторам напряжени)постоянного тока с индуктивным делитегемнзпря(ения, и явгг 56 тся усовершенствоВВнием известнОГО кзг)ибрз Ора нзпря(енияпо авт, св. Ф 1273859,Целью изобретения является повил.;, -иие быстродействия и снижение уровня помех ВыходноГО нзг)5)(еы)ы 5 Кзгибрзтор,На фиг, 1 предс"авлена функциональная схема калибратора изпояжечия, иа фи-,2 - зпОры напо 5(еьиЙ, Гь)снЯющие раоотукалибратора, на фиг, 3 и - , Вари)н гь Вьполнения коммутагооа демодулятора усилителя напряжения,Калибратор иапря)кения постонноготока содерл(ит истс)чы)к 1 опорного напря)к)иа ИС)Н) и)Дуктивиыи Дел ител 2 нзпряжеиия гИДН), первый 3 и второй 4выходы ИДН, импуль)НыР преобразователь5 напря)кения (ИП Н),сне;)атор 6 импульсовуправления ГИ), фиксатор 7 уровня, к которому относятся эапомиизюший конденсатор 8, к) юч 9, первый 10 и второй 11аиалоговь:е входь, Г)рич 1, первьй вход является входом ИПН 5, вхсд 12 управленияключом 9, первый выход 13, ксгммутатог 4,к которому ОтнОсятся полупроводниковыеключи 15 и 16, первый 17 и Второй 18 аналоговые ход коммут )тора 14, Входы 19 и 20управления ключзмА 15 У: 16, Г)ервый ВыхОД21 коммутатора 14, усигитель 22, первыйВход 23 усилит 6 ля ).:, пе)Вцй рззд 8 лительный койдеь)сато) 24, усилитель 25 Геремененного тока, демздулят)р 26 с входом 27,усилитель 28 постоянноп) тока, второй вход29илиеля 2(Оро) эселы8 л Ньйкондеысзтор 30, ВторОЙ Вход 51 усилителя28, вь)хоц 32 усилителя 23., первьй 33 и второй 34 выходы калибратора, общую шину 35калибратора, пе)Вый 36, Второй 3 г и трвтиЙ38 выходы ГИ 6, форвиирователь 39 импульсов, первый вход 40 переменного ы)П)я)кения, второй вход 41 постоянногонапряжения, выход 42 формирователя 39импульсов, вхоц 43, Выхсд 44 демодулятора26, третий конденсатор 45, полупрэводни.ковый кл)оч 46 демодулятора 26, первый 47В 1) и второй 48 К: реэы сторы демодулятора 26, полупроводниковый коммутатор 49,вход 50 управления полупроводииковь 5.ключом демодулятора ИОН 1, ИДН 2 и ИПН5 Образус)т Г)оследовате)ьну)О цепь, и )иче,выходы 3 13 и 21 с, еды)иены ( вхпллвп; 017 и 23, выходы 4, 32 и входы 11, 2"сВыхоцом о 3 кзгИб)з ОрЯ, выход 34 ы ОторсГОприсоединен к Обей 5)иие 3 ссв 8 ГО свходом 18. Выход 36 соепинен с вхсдз(и 20ы 2 Г, Вы;(Оц 37 - с входом 19 Выоп 38 10 15 20 25 30 35 40 50Г; входом 40, вход 12 - с выходом 42. Между входами 10 и 11 вклОчены конденсатор 8 и ключ 9, точкой соединения которых является Выход 13, между входами 17 и 18 включены ключи 15 и 16, точкой соединения которых является выход 21, между входом 23 и выходом 32 Включены последовательно конденсатор 24, усилитель 25, демодулятор 26, усилитель 28, конденсатор 30 включен между соединенными вместе выходом 44 и входом 31 и входом 29, усилитель 28 включен ме)кду выходом 44 и шиной 35, между входом 43 и шиной 35 включены конденсатор 45 и ключ 46, между точкой соединения которых и выходом 44 включены резистор 47 и последовательная цепь из резистора 48 и полупроводникового коммутатора 49, причем Вход 27 соединен с входом 50,УстрОЙство работает следующим образом,С Выходов 3 и 4 на вход 10 ИПН 5 поступает масштабно-преобразовательное переменное напряжение меандр) ИОН 1, размах которого посредством фиксатора 7 уровня, выполняющего функцию компаратора, сопоставляется с постоянным напряжением Озз на выходе калибратора, При их несоответствии с выхода 13 фиксатора 7 уровня на вход 17 коммутатора 14 поступает разностиое напряжение, которое с его выхода 21, воздействуя из вход 23 усилителя 22 и проходя по его тракту через конденсатор 24, усилители 25 и 28 и демодулятор 26, в соответствии со свойствами системы с отрицательной обратной связью изменяет НЗПря(6 НИЕ Овцх ОЗЗ) таКИМ ОбраЗОМ, ЧтабЫ свести к нулю О 21, установив таким образом равенство Озз размаху напряжения между выходами 3 и 4 делителя 2,Соединение входа 29 параллельного канала с входом 11 фиксатора 7 уровня обеспечивает устойчивость работы ИПН 5. Ключи 9, 15 и 16 и ключ 46 демодулятора 26, а также ИОН 1 управляются ГИ б, причем ключи 15 и 16, открытому каналу которых соответствует нулевое напряжение на входах 17, 18 и 21, управляются напрях(ениями Озб и Оз 7, величины которых не зависят от выходного напряжения калибратора. Для ;праВЛЕИия КлСяов 9, М 8 жду ВЛЕктродаМИ которого ВклОчен выход калибратооа, формирователь 39 импульсов выдает напряженн):;8 Ьц, содержащее эзВисЯщую От Овых КОМПОИВНТУ,Для усиления и преобразования переменного напряжения О 1 в посгоянное напряжение Озз напряжение О 21 усиливается усилителем 25, демодулируется демодулятором 26 и посла интегрирования интегратором тока, обозэоваиным усилителем 28постоянного тока и конденсатором 30, поступает на выход 33 калибратора, Работа устройства в переходном процессе поясняется эпюрами напряжения (фиг. 2): 04 З - энюра напряжений на входе 43 демодуля тор 26; 027 - эпюра напряжений на входе 27 ключа 46; 046 - эпюра напряжений на ключе 46 и Озз - эпюра напряжений на выходе 33 калибратора.При подаче на вход 10 ИПН 5 напряже ния с выхода 3 ИДН 2 переменного напряжения в форме меандра усилитель 25 оказывается в отсечке, действие отрицательной обратной связи в ИПН 5 прекращается и формирование напряжения Озз на 15 выходе 33 калибратора производится напряжением 046 через включенные между ключом 46 и выходом 33 цепи. Полупроводниковый коммутатор 49 выполнен таким образом, что при больших сигналах он 20 переходит в открытое состояние и включает резистор 48(В 2), существенно меньший, чем резистор 47 (В 1), вследствие чего происходит ускоренный процесс заряда конденса-; тора 30 и, соответственно, формирование 25 напряжения Озз,При этом с учетом скважности 0 напряжения 046, обуславливающей прерывистый процесс заряда, время установления определяется следующим образом; 301 у 2 = ОТ 2Озз046где Т 2" В 2 С, С - емкость конденсатора 30, 35 Конденсатор 45 и ключ 46 совместно образуют схему фиксации уровня, в связи с чем 046 - 204 з. Соответственно40у 2=0 Т 2Напряжение на выходе калибратора нарастает линейно в соответствии с эпюрой Озз (фиг, 2) до того момента, пока напряжение О зз на 45 выходе калибратора не станет равным размаху напряжения между выходами 3 и 4 ИДН 2. При этом напряжение на входе 23 усилителя 22 обращается в нуль (точка А на эпюре Озз, фиг, 2), усилитель 25 выходит из 50 отсечки, напряжение на транзисторе ключа 46 уменьшается практически до нуля, полупроводниковый коммутатор 49 переходит в закрытое состояние, резистор 48 выключается и устанавливается постоянная времени 55 интегратора;Т 1 В 1 С.При этом, поскольку после окончания переходного процесса ИПН 5 оказывается в линейном режиме, где действует отрицательная обратная связь, переходные процессы для сигнала Оз,4, не приводящего к отсечке усилителя 25, определяются следующей постоянной времени: Тз =Т 1К 25где К 25 - коэффициент усиления усилителя25,Полупроводниковый коммутатор 49 демодулятора 26 усилителя 22 (фиг, 3) содержит резисторы 51 - 53, р - п - р-транзистор 54,диод 55, конденсатор 56, клемму 57 источника (Е) и полупроводниковый ключ 58.Полупроводниковый коммутатор 49 работает следующим образом.При малых сигналах 04 з, не приводящихк отсечке усилителя 22, транзистор 54 открыт отрицательным напряжением Е, поступающим на базу транзистора черезрезистор 53, затвор ключа 58 заземлен, иключ 58 полупроводникового коммутаторавыключает резистор 48, При больших сигналах 04 з, приводящих к отсечке усилителя 22,диодом 55 и конденсатором 56 формируетсяположительное напряжение, запирающеетранзистор 54. При этом на затвор ключа 58поступает напряжение с входа 27, включающее резистор 48 в момент существованиянапряжения на ключе 46 демодулятора, чтообеспечивает ускоренный заряд конденсатора 30 и, соответственно, уменьшение времени установления напряжения Оззсогласно описанному в варианте полупроводникового коммутатора 49 (фиг. 4) он выполнен в виде сборки диодов (стабилитронов)59 и 60, включенных параллельно-встречно ипоследовательно с резистором 48 (В 2). Полупроводниковый коммутатор 49 управляетсянепосредственно напряжением 04 з. Прибольших напряжениях 04 з диоды 59 и 60открываются и заряд конденсатора 30 происходит ускоренно через резистор 48 (В 2)аналогично описанному. В режиме малыхсигналов резистор 48 (В 2) отключается и работа устройства определяется резистором47 (В 1).Формула изобретенияКалибратор напряжения постоянноготока по а вт. св. М 1273859, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения уровня помех выходного напряжения, усилитель напряжениясодержит последовательно соединенныепервый конденсатор, усилитель переменного тока, демодулятор, усилитель постоянноготока, первый вывод первого конденсатора соединен с входом усилителя напряжения, вы 1675811ход усилителя постоянного тока соединен с выходом усилителя напряжения, кроме того, первый выход второго конденсатора соединен с выходом демодулятора и инвертирующим входом усилителя постоянного тока, а второй вывод - с выходом усилителя напряжения, причем демодулятор содержит третий конденсатор, ключ, первый и второй резисторы, коммутатор, неинвертирующий вход усилителя постоянного тока соединен с общей шиной калибратора вход уп.;.веления демодулятора соединен с входом управления усилителя напряжения, вход демодулятора через последовательно соединенные третий конденсатор и ключ соединен с общей шиной калибратора, к об- Б щим выводам третьего конденсатора иключа подключены параллельно соединенные первый резистор и второй резистор, второй вывод первого резистора непосредственно, а второй вывод второго резистора 10 через коммутатор соединены с выходом демодулятора, вход управления ключа соединен с входом управления демодулятора.1 б 75811 Гг Риг Составитель А.РафиковРедактор Н.Бобкова Техред М,Моргентал Ко Т.Малец нно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага оизво каз 3000 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5