Калибратор переменных напряжений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 100579 (21) 2763585/24-07с присоедииеиием заявки Йо(51) М. Кл. О 05 Г 1/44 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Г. И, Зайдман и Н, Н. Кожин сследовательский институтпии при Томском ордена Окти и ордена Трудового Красническом институте им, С. М Научноинтроск Революц политех ектрорьскоо ЗнКирова(71) Заявитель 54) КАЛИБРАТОР ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИ очки резис- ашун- енераорого актрон- входу Я х иг бр двустоя и еля=ораногоод че а 2.ря- нного иг. 2 Изобретение Ьтносится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.Известен калибратор, содержащий коммутатор, через который поочередно с частотой 1 поступает на измериктельный преобразователь измеряемое и образцовое напряжения. С выхода преобразователя сигнал поступает на усилитель и синхронный детектор, к выходу которого подключен низкочастотный фильтр 11.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ка либратор, содержащий задающий генератор, выход которого через регулирующее звено подключен к усилителю мощности, образцовую меру напряжения, выход которой соединен с первым вхо дом электронного коммутатора, второй вход которого подключен к выходу усилителя мощности и выходной клемме, а выход эг ектронного коммутатора через последовательно соединенные согласующий усилитель, измерительный преобразователь и электронный усилитель подключен к первому входу синхронного детектора, выход которого через интегратор соединен с управляемым 30 входом регул 2 грующего звена, причем интегратор выполнен в виде цеп из последовательно соединенных тора и усилителя напряжения, з тированного конденсатором, и г тор опорной частоты, выход кот подключен к третьему входу эл ного коммутатора и ко второму синхронного детектора 27.Недостатком известных устройстввляется большая длительность пере- одного процесса.Цель изобретения - уменьшение длительности переходного процессакалибратора.Поставленная цель дост ается тем, что в известный кали атор переменного напряжения введены ронний ограничитель напряжени резистивный делитель напряжения, причем точка соединения усилит напряжения и резистора интегра подсоединена ко входу резистив делителя напряжения, а его вых рез двусторонний ограничитель н жения подключен к выходу синхро детектора.На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый калибратор; на ф циаграммы напряжений.Калибратор переменных напряженийсодержит задающий генератор 1, регу-лирующее звено 2, усилитель 3 мощности, компаратор 4 действующего значения напряжения, который состоит изэлектронного коммутатора 5, согласую.щего усилителя 6, измерительного преобразователя 7 действующего значениянапряжения (например, фотоэлектрического преобразователя напряжения набазе маломощной лампочки накаливания и фотодиода), электронного уси Олителя 8, синхронного детектора 9,интегратора на базе резистора 10,усилителя 11 напряжения и конденсатора 12, диодного ограничителя напряжения на диодах 13 и 14 и резистивного делителя напряжения на резисторах 15 и 16, генератора 17 опорной частоты и образцовую меру 18напряжений.При этом, выход задающего генера- щотора 1 подсоединен ко входу регулирующего звена 2, а выход регулирующего звена - ко входу усилителя 3 мощностй,В компараторе 4 входы электронного коммутатора 5 подключены к выходу усилителя 3 мощности и к образцовой мере 18 напряжения. Выход электронного коммутатора подсоединен ковходу согласующего усилителя 6, аего выход подключен к электронномуусилителю 8 через измерительный преобразователь 7 действующего значениянапряжения. Выход электронного усилителя подсоединен ко входу интегратора через синхронный детектор 9. Ре зисторы 10, 15 и 16, диоды 13 и 14,конденсатор 12 и усилитель 11 напряжения образуют интегратор. Причем,общая точка соединения резистора 1 О,конденсатора 12 и инвертирующего 4 Овхода усилителя 11 напряжения подсоединена ко входу введенного резистивного делителя напряжения на резисторах 15 и 16. В свою очередь,выход резистивного делителя через 4диодный ограничитель напряжения надиодах 13 и 14 подсоединен к выходусинхронного детектора 9.Генератор 17 опорной частоты подключен к электронному коммутатору 5к синхронному детектору 9.Выход интегратора подсоединен куправляющему входу регулирующегозвена 2Калибратор переменных напряженийработает следующим образом. 55Пусть напряжение О с выхода усилителя 3 мощности калибратора переменного напряжения в результате возмушающего воздействия не равно выходному напряжению О 0 образцовой меры що18 напряжения, т.е. Ох Ф ОО . Тогда навыходе измерительного преобразователя 7 действующего значения напряжения получают приращение напряженияМ, которое после усиления усилителем 8 подается на вход синхронного детектора 9. Па выходе синхронного детектора 9 присутствует выпрямленное пульсирующее напряжение дО , После фильтрации напряжения дО интегратором на его выходе получают постоянное напряжение дОц , величина которого пропорциональна отклонению О по отношенио О . Это напряжение, поступая на управляющий вход управляющего звена 2, регулирует напряжение на входе усилителя 3 мощности таким образом, чтобы выходное напряжение усилителя 3 мощности равнялось напряженчю образцовой меры 18,Величина постоянной времени интегратора выбирается из допустимого уровня пульсаций на его выходе, Чем меньше допустимый уровень пульсаций на выходе интегратора, тем больше должна быть постоянная времени интегратора, В то же время, для уменьшения длительности переходного процесса калибратора напряжения постоянную времени интегратора надо уменьшить.Возникающий переходный процесс калибратора при изменении выходного уровня напряжения, например при переключении поддиапазона частоты, разбивается на два уровня напряжения.Первый уровень напряженич обозначим О, а второй уровень напряжения Оост (фиг, 2.Максимальная амплитуда изменения напряжения, поступающая на вход интегратора, равнаО = О + О При максимально допустимом уровнеизменения выходного напряжения калибратора, сохранении работоспособности компаратора, уровень напряжения О выбирают значительно больше1уровня От,е, О) О ОС-, . Причем,напряжение О отрабатывают со скоростью, значительно большей, чемскорость изменения напряжения Оос .Как видно из фиг. 1 выходное напряжение синхронного детектора 9 наинвертирующий вход усилителя 11 поступает через резистор 10 и через двусторонний ограничитель на диодах 13и 14 и резисторе 15 (фиг. 1),Постоянная времени ь, интегратора,образуемая резистором 10 и конденсатором 12, равнаГ 2, (1 )где В - сопротивление резистора 10;емкость конденсатора 12,12Постоянная времени 7 интегратора, образуемая резисторами 15 и 16и конденсатором 12, равнаТз- (й + к,ь ) С, (2)где К- сопротивление резистора 15;8 - сопротивление резистора 16.516Сопротивление резистора 16 выбирают из условия необходимости обеспечения величины тока 1-2 МА через диоды13 и 14 в открытом состоянии для надежной из работы в качестве электронных ключей.Сопротивление резистора 15 много больше сопротивления резистора 16, т.е. Рй, поэтому5К, Сл 2, (3)Уровень ограничения двустороннего последовательного ограничителя напряжения на диодах 13 и 14 определяется ,практически их напряжением отсечки, которое для германиевых диодов, составляет 0,1-0,12 В, а для кремниевых 1 ф диодов примерно равно 0,5-0,6 В. Это объясняется тем, что в интеграторе потенциал инвертирующего входа близок к потенциалу шины "земля", следовательно, уровень ограничения примерно 15 равен напряжению отсечки используемых диодов 13 и 14.В компараторе должно выполняться условие(4) . 20 Тогда при малом уровне пульсации на выходе синхронного детектора 9 диоды 13 и 14 заперты, и постоянная времени интегратора практически определяется СПрибольших возмущениях выходного напряжения калибратора напряжения увеличивается уровень пульсаций на выходе синхронного детектора 9. По достижении амплитудой пульсаций уровня напряжения Отсечки диодов 13 ЗО и 14 они открываются, и выходное напряжение синхронного детектора 9 поступает через резистор 15 на инвертирующий вход усилителя 11.Таким образом, при больших изме нениях выходного уровня калибратора переменных напряжений, напряжение с выхода синхронного детектора поступает на инвертирующий вход усилителя 11 как через резистор 10, так и 4 через диоды 13 и 14 и резистор 15.Скорость нарастания выходного напряжения интегратора практически определяется постоянной времени1 о 15 .букв= с +сп.(5) 45+ Екоторая меньше 7 и 72 . Благодаря этому, увеличивается .скорость нарастания выходного напряжения электронного усилителя 8, а, 50 следовательно, сокращается длительность переходного процесса.Как только выходное напряжение калибратора достигает уровня напряжения, близкого к образцовой ме ре 18, выходной уровень напряжения синхронного детектора уменьшается и, по мере того, как он станет равным или меньше напряжения отсечки диодов 13 и 14 они выключаются. Начи- О ная с этого момента фильтрация выходного напряжения синхронного детектора 9 будет происходить с постоянной времени ь, определяемой соотношением (1). На фиг. 2 а приведена эпюра напряжения, поступающего с выхода синхронного детектора на.вход интегратораКак видно из этой зппп ы в течениевремени с -с , когд, входной уровеньнапряжения не превышает порога отпирания О От последовательного двустороннего. ограничителя, скоростьизменения выходного напряжения интегратора О определяется постояннойвремени. Эпюра .напряжения для этого случая приведена на фиг. 2 б.При входном напряжении интегратора О, ъ Оот в момент времени сс,включается побледовательйый двусторонний ограничитель напряжения. Наего вход поступает напряжение О .Скорость изменения напряжения интегратора только для напряжения О,определяется постоянной времени Т2Эпюра этой скорости изменения напряжения со временем показана нафиг. 2 в,Результирующая скорость изменениявыходного напряжения интегратора длямомента времени с - св показана нафиг, 2 г и определяется постояннойвремени . . Для момента временис -с скорость изменения выходногонапряжения определяется постояннойвремени Т.Скорость изменения выходного напряжения интегратора на фиг. 2 г вы- .ше, чем на фиг. 2 б.Формула изобретенияКалибратор переменных напряжений, содержащий задающий генератор, выход которого через регулирующее звено подключен к усилителю мощности, образцовую меру напряжения, выход которой соединен с первым входом электронного коммутатора, второй вход которого подключен к выходу усилителя мощности и выходной клемме, а выход электронного коммутатора через последовательно соединенные согласую-. щий усилитель, измерительный преобразователь и электронный усилитель подключен к первому входу синхронного детектора, выход которого через интегратор соединен с управляемыл входом регулирующего звена, причем интегратор выполнен в виде цепочки из последовательно соединенных резистора и усилителя напряжения, зашунткрсванного конденсатором, и генератор опорной частоты, выход которого подключен к третьему входу электронного ко лмутатора и ко второму входу синхронного детектора, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью уменьшения длительности переходного процесса, в него введены двусторонний ограничитель напряжения и резистивный делитель напряжения, причем точка соединения усилителя напряжения и резистора интегратора подсоединена ко входу резистивного делителя напряжения, а его выход через двусторопний ограничитель напряжения подключен к выходу синхронного детектора.Источники информации, принятце во внимание при экспертизе 1, Скрипник Ю, А. Методы преобразования и выделения измерительной ииформации из гармонических сигналов. К "Наукова думка", 1971, с.55, рис. 11, а2. Калибратор 745 А. Проспект фир мы Неи 1 е 1 -Рас 1 а го 1, 1968,807247 Составитель С. ЧернышеваМалец Техред И. Майорош Корректор М. Коста едак 283/71 а ИИП 113035у нлиал ППП фПатентф, г. Ужгород, Ул. Проектная Тираж 9 Госуда делам и осква,авЗЕЕ Повенного комитеретений и откры5, Раушская на писноеа СССРтий