SU1615632A2 - Преобразователь напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  дл  выделени  модул , в качестве прецизионного выпр мител  и фазочувствительного детектора. С целью повышени  точности преобразовани  в динамическом режиме работы в него введены буферный усилитель 19, усилитель-инвертор 17 и ключ 18. Блок 11 управлени , содержащий коммутатор 12, формирователь 13, переключатель 14, управл ет рабочей ключей либо от входного сигнала, либо от источника 15 управл ющего напр жени . В режиме инвертировани  ключи 4 и 18 разомкнуты, ключ 3 замкнут, поэтому точка соединени  резисторов 7 и 9 находитс  под нулевым потенциалом, а операционный усилитель 1 с резисторами 6 и 10 находитс  в режиме инвертировани , в режиме повторени  ключ 1 разомкнут, а ключи 4 и 18 замкнуты, поэтому усилитель 1 находитс  в режиме повторени , а операционный усилитель 2 за счет усилител  17, ключа 18 и резистора 5 не входит в режим насыщени . 1 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано как устройство выделения модуля, в качестве прецизионного выпрямителя и фазочувствительного детектора и является усовершенствованием изобретения по авт. : св. № 690400.

Целью изобретения является повышение точности преобразования в динамическом режиме работы.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя напряжения.

Преобразователь напряжения содержит операционные усилители 1 и 2, ключи и 4, резисторы 5-10, блок. 11 управления, содержащий коммутатор 12, формирователь 13, переключатель 14, источник 15 управляющего напряжения, схему 16 управления, усилитель-инвертор 17, ключ 18 и буферныйусилитель 19. Входной зажим 20 через буферный усилитель соединен с первыми выводами резисторов 6 и 7, ключа и переключателя 14, второй вывод которого соединен с выходом источника 15 управляющего напряжения, выход переключателя 14 через формирователь 13 соединен с входом коммутатора 12, управляющий вход которого соединен с выходом схемы 16 управления и управляющим входом переключателя 14, первый выход коммутатора 12 соединен с управляющим входом ключа 3, первый вывод которого соединен с выходом операционного усилителя 2 и входом усилителя-инвертора 17, выход которого через ключ 18 соединен с первым выводом резистора 5, вторым выводом ключа 4 и неинвертирующим входом операционного усилителя 2, инвертирующий вход которого через резистор 8 соединен с вторыми выводами ключа 3 и резистора 7 и первым выводом резистора 9, второй вывод которого соединен с неинвергирующим входом операционного усилителя 1, выход которого соединен с выходным зажимом 21 и через резистор 10 с инвертирующим входом операционного усилителя 1 и вторым выводом резистора 6, второй вывод резистора 5 соединен с общей шиной, управляющие входы ключей 4 и 18 соединены с вторым выходом коммутатора 12.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

В режиме инвертирования ключи 4 И 18 разомкнуты, а ключ 3 замкнут. Усилитель 2 охвачен при этом 100% отрицательной обратной связью (ООС), которая уменьшает в β kz раз (где β = 1 - коэффициент передачи цепи ООС: кг - коэффициент усиления усилителя 2) влияние остаточных параметров ключа 3 и исключает насыщение входных каскадов усилителя 2. Потенциал точки соединения резисторов 7 и 9 равен выходному напряжению усилителя 2, которое равно потенциалу его неинвертирующего входа, соединенного через резистор 5 с общей шиной, т.е. равно нулю. Потенциал точки соединения резисторов 7 и 9 определяет режим работы усилителя 1 и в данном случае он работает как инвертор с коэффициентом передачи k_n = -1 при равенстве резисторов 10 и 6, т.е. при Ubx > 0, Ц_Вых < 0 и наоборот при Ubx < 0, и_Вых > 0, при ЭТОМ I Ubx I = ⁼ I Ubwx I ·

В режиме повторения ключи 4 и 18 замкнуты, а ключ 3 разомкнут, благодаря чему потенциал точки соединения резисторов 7 и 9 равен выходному сигналу, т.е. потенциалы инвертирующих входов усилителя 1 равны между собой. И так как усилитель 1 охвачен 100% ООС через резистор 10, то он работает в режиме повторения, т.е. Ubbix = Ubx для Ubmx > 0 И -Ubhx = -Ubx ДЛЯ Ubx < 0. В данном режиме усилитель 2 и усилитель-инвертор 17, образующие усилительное звено, охвачены 100% ООС через замкнутый ключ 18. Благодаря действию ООС потенциалы его инвертирующего и неинвертирующего входов равны, что исключает насыщение его входных каскадов. Ключ 4 уменьшает разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя 2 при разомкнутом ключе 3 в момент скачкообразного изменения входного напряжения Ubx. При воздействии скачка Δυ_Βχ на входе устройства потенциал инвертирующего входа усилителя 2 также изменяется на значение, равное Δ Ubx, а изменение потенциала неинвертирующего входа усилителя 2 определяется делителем напряжения, образованного сопротивлениями замкнутых ключей 4 и 18 и сопротивлением резистора

5. Поскольку сопротивление резистора 5 намного больше сопротивлений замкнутых ключей 4 и 18, то изменение потенциала на инвертирующем входе усилителя 2 примерΔ Ubx но равно —j— ¹ о^ткУД^а разность потенциалов между входами усилителя 2 равна л ,, AUbx _ Δ Ubx

Δ Ubx § 2 ’

т.е. происходит уменьшение вдвое разности потенциалов между входами усилителя 2 при открытом ключе 4 в момент скачкообразного изменения напряжения на входе устройства. Это также уменьшает степень насыщения входных каскадов усилителя 2 в моменты скачкообразного изменения напряжения на входе. В процессе отработки скачка входного напряжения в результа5 те действия ООС потенциалы на входах усилителя 2 становятся равными между собой и равны значению входного напряжения, при этом потенциалы на входе и выходе ключа 4 равны между собой, в результате чего ток через замкнутый ключ 4 в установившемся режиме не протекает. Входное сопротивление устройства со стороны ключа 4 различно для установившегося режима и в моменты изменения входного напряжения, что может привести к искажению входного сигнала, который оказывается нагруженным на низкое суммарное сопротивление ключей 4 и 18, и выходного сопротивления усилителя-повторителя 17. Указанное влияние изменения входного сопротивления со стороны входа ключа 4 устраняется буферным усилителем 19.

Управление ключами 4, 18 и 3 осуществляется противофазными выходными напряжениями коммутатора 12. В зависимости оттого, прямое или инвертированное напряжение поступает с выхода коммутатора 12 на управляющие входы ключей 4,18 и 3 при одном и том же входном напряжении Ubx, ключи 4 и 18 могут быть замкнуты, а .-. ключ 3 разомкнут и наоборот, т.е. инверти’ рованием управляющих сигналов ключей 4, 18 и 3 при помощи управляющей схемы 16 можно изменять полярность выходного напряжения наряду с возможностью ее изменения изменением полярности источника 15 управляющего напряжения.

Если на формирователь 13 поступает через переключатель 14 входное напряжение, устройство выполняет функции прецизионного выпрямителя. При подаче на аналоговый и управляющий входы гармонических сигналов устройство выполняет функции фазочувствительного детектора.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Преобразователь напряжения по авт. св. № 690400, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в динамическом режиме работы, в него введены усилитель-инвертор, третий ключ и буферный усилитель, причем вход второго ключа соединен с входным зажимом через буферный усилитель, вход усилителя-инвертора соединен с выходом второго операционного усилителя, а выход усилителя-инвертора соединен с входом третьего ключа, выход которого соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, а управляющий вход третьего ключа соединен с управляющим входом второго ключа.