SU1385153A1 - Широкополосный преобразователь тока с гальваническим разделением цепей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение полосы рабочих частот преобразовател . Преобразователь содержит два усилител  1, 2 посто нного тока, трансформатор 3, имеющий входную обмотку 4, обмотку 5 обратной св зи и компенсирующую обмотку 6, три резистора 9, 10, 12, конденсатор 11. Обмотка обратной св зи подсоединена через сопротивлени  7, 9, 10 к усилител м 1 и 2, благодар  чему в преобразователе эффективность компенсации падени  напр жени  на активном сопротивлении обмотки трансформатора , работающей в короткозамкнутом режиме , не зависит от частотной характеристики магнитопровода, работающего в размагниченном состо нии, а определ етс  только амплитудно-частотной характеристикой. 1 ил. $ (Л

Description

г-л

со

00

ел ел

00

«

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании широкополосных высокоточных измерительных преобразователей тока с гальваническим разделением входной и выходной цепей.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  и расширение полосы рабочих частот преобразовател .

На чертеже представлена принципиальна  схема широкополосного преобразовател  тока с гальваническим разделением цепей.

Преобразователь содержит первый 1 и второй 2 усилители посто нного тока, трансформатор 3, содержаший входную обмотку 4, обмотку 5 обратной св зи и компенсирующую обмотку 6, активные сопротивлени  7 и 8, первый 9 и втор.ой 10 резисторы , конденсатор |1 и третий резис-, тор 12, при этом одноименные выводы обмотки 5 обратной св зи и компен- сируюшей обмотки 6, имеюшие равное количество витков, соединены между сОт бой и подключены к выходу первого усилител  1, второй конец обмотки 5 обратной св зи подключен к неинвертирующему входу первого усилител  1, а второй конец компенсирующей обмотки 6 соединен с общим проводом, выход второго усилител  2 через первый резистор 9 подключен к инвертирующему входу первого усилител  1, который через второй резистор 10 присоединен к выходу первого усилител  1, причем выход второго усилител  2 соединен через конденсатор 11 со своим инвертирующим входом, который через третий резистор 12 подключен к общему проводу .

Широкополосный преобразователь тока с гальваническим разделением цепей работает следующим образом.

Ток JBX, протекающий по входной обмотке 4, создает в магнитопроводе трансформатора 3 основной магнитный поток. В компенсирующей обмотке 6, замкнутой на собственное активное сопротивление 8 и пренебрежимо малое выходное сопротивление первого усилител  1, возникает ток, обусловленный ЭДС взаимной индукции, который создает компенсирующий магнитный поток, направленный встречно основному потоку. При этом напр жение на выводах компенсирующей обмотки 6 уменьшаетс  за счет падени  напр жени  на ее активном сопротивлении 8. Вследствие того, что обмотка 5 обратной св зи нагружена на высокое входное сопротивление первого усилител  1, напр жение на ее выводах равно ЭДС. Обмотки 5 и 6 включены последовательно и встречно по отношению к входу первого усилител  1, поэтому на вход первого усилител  1 поступает , разность напр жений, возникающа  на выводах этих обмоток, т. е. падение напр жени  на активном сопротивлении 8 компенсирующей обмотки 6.

Так как первый усилитель 1 имеет единичный коэффициент усилени , то на его выходе по вл етс  напр жение, равное падению напр жени  на активном сопротивлении 8 обмотки 6, которое суммируетс  с напр жением на выводах обмотки 6. Увеличиваетс  ток, протекающий через компенсирующую обмотку 6, на ту величину , на которую он снижаетс  из-за наличи  активного сопротивлени  8 этой обмотки: Соответственно увеличиваетс  и компенсирующий магнитный поток, вследствие чего разность магнитных потоков в маг- нитопроводе трансформатора 3 становитс  равным нулю, что обеспечивает точное преобразование .

Выходное напр жение преобразовател  равно падению напр жени  на активном сопротивлении компенсирующей обмотки б и

0

0

точно соответствует изменению тока, протекающего через входную обмотку 4. Таким образом, трансформатор работает в режиме размагниченного магнитопровода.

Существенное вли ние на работу преоб5 разовател  оказывает напр жение смещени  усилител  посто нного тока. Применение настройки нул  усилител  посто нного тока не  вл етс  эффективным средством уменьшени  вли ни  напр жени  смещени , поскольку при изменении температуры окру0 жающей среды или по истечении определенного времени на выходе по вл етс  дрейф напр жени  смещени .

Вследствие того, что первый усилитель 1 охвачен обратными св з ми по инвертирующему и неинвертирующему входам, то по

5 посто нному току первый усилитель I работает без обратной св зи и из-за наличи  напр жени  смещени  находитс  в режиме насыщени  в одной из пол рностей. Дл  устранени  вли ни  введен второй уси„ литель 2, выход которого соединен через конденсатор М со своим инвертирующим входом и через третий резистор 12 подключен к общему проводу. Такое устройство имеет передаточную функцию (1+

), где т - произведение сопротивлени  третьего резистора 12 и емкости конденсатора 11, и на определенных частотах  вл етс  пропорциональным звеном и может передавать сигналы сложной формы без искажени . Подбором т можно обеспечить любой рабочий диапазон частот.

Преимущество предлагаемого технического рещени  по сравнению с известным состоит в исключении вопросов обеспече- с ни  устойчивости при высокой точности компенсации магнитных потоков,в магнитопроводе трансформатора. Последнее, в свою очередь , обеспечивает точность преобразовани , не завис щую от параметров магнитопровода трансформатора. Абсолютна  устойчивость преобразовател  обусловлена тем, что усилитель имеет единичный коэффициент усилени  по напр жению, поэтому если сам усилитель устойчив, то при этом устойчив и преобразователь . В простейшем случае функции усилител  может выполн ть эмиттер- ный повторитель.

Кроме того, изобретение обеспечивает расширение частотного диапазона преобразовател . Это обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве эффективность компенсации падени  напр жени  на активном сопротивлении обмотки трансформатора, работающей в короткозамкнутом режиме, не зависит от частотной характеристики магнито- провода, работающего в размагниченном состо нии , а определ етс  только амплитудно-частотной характеристикой усилител . Последнее обеспечиваетс  за счет предлагаемых св зей.

Преобразователь прост в настройке и надежен в эксплуатации, так как изменение параметров магнитопровода трансформатора как при сборке, так и в процессе эксплуатации не приводит к потере устойчивости и не ухудшает точность преобразовани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Широкополосный преобразователь тока с гальваническим разделением цепей, содержащий усилитель и трансформатор, имеющий входную обмотку, обмотку обратной св зи и компенсирующую обмотку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  и расширение рабочей полосы частот, в него введены второй

   0 усилитель посто нного тока, первый, второй и третий резисторы, конденсатор, а первый усилитель выполнен по схеме усилител  посто нного тока, при этом одноименные выводы компенсирующей обмотки и обмотки обратной св зи соединены между собой и подключены к выходу первого усилител  и неинвертирующему входу второго усилител , второй конец обмотки обратной св зи подключен к неинвертирующему входу первого усилител , а второй конец компенсирующей

   0 обмотки соединен с общим проводом, выход второго усилител  через первый резистор подключен к инвертирующему входу первого усилител , который через второй резистор присоединен к выходу первого усилител , причем выход второго усилител  через конденсатор соединен со своим инвертирующим входом, который через третий резистор подключен к общему проводу.

   5

   5