Усилитель напряжения

 

1. УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ с коррекцией сдвига нуля, содержащий последовательно соединенные входной коммутатор, нормально замкнутый контакт которого соединен с общей шиной, управляющий вход - с первым выходом блока управления, и широкополосный усилитель, а также блок выборки-запоминания , выход которого соединен с другим входом широкополосного усилителя , а управляющий вход - с вторым выходом блока управления, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, между выходом гР д. широкополосного усилителя и входом блока выборки-запоминания включены последовательно соединенные к. юч, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, и интегрирующий фильтр. 2„ Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что блок управления выполнен в виде генератора импульсов , выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, а также двух элементов совпадения, причем инверсный выход старшего разряда двоичного счетчика является первым выходом блока управления и соединен с первыми входами элементов совпадения , инверсные выходы первого и второго разрядов двоичного счетчика со (Л единены с вторыми входами первого и второго элементов совпадения соответственно , третий вход первого элемента совпадения подключен к прямому выходу второго разряда двоичного счета чика, а выходы первого и второго эле ментов совпадения являются соответственно вторым и третьим выходами бло ка управления. sj 00 ;л 30. :г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСтИЧБСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Ц5)) Н 03 Р 3/38 (21 3469938/18-09 (22) 09.07.82 (461 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) А.Е.Волынский, С.А.Рачин и А.А.Смирнов (53) 621.375.024(088.8)

+ 56 1. Новицкий B.П. и др. ЭлектричЕские измерения неэлектрических величин. Л., "Энергия", 1975, с. 232 °

2. "Приборостроение", 1976, Р 4, с. 15, рис. 10 (прототип). (5 4) (5 7) 1 . УСИЛИТЕЛ Ь НАПРЯЖЕНИЯ с коррекцией сдвига нуля, содержащий последовательно соединенные входной коммутатор, нормально замкнутый контакт которого соединен с общей шиной, управляющий вход — c первым выходом блока управления, и широкополосный усилитель, а также блок выборки-запоминания, выход которого соединен с другим входом широкополосного усилителя, а управляющий вход — с вторым выходом блока управления, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, между выходом широкополосного усилителя и входом блока выборки-запоминания включены последовательно соединенные к. юч, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, и интегрирующий фильтр.

2. Усилитель по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок управления выполнен в виде генератора импульсов, выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, а также двух элементов совпадения, причем инверсный выход старшего разряда t двоичного счетчика является первым выходом блока управления и соединен с первыми входами элементов совпадения, инверсные выходы первого и вто- ф рого разрядов двоичного счетчика соединены с вторыми входами первого и второго элементов совпадения соответ- ственно, третий вход первого элемента совпадения подключен к прямому выходу второго разряда двоичного счет- д чика, а выходы первого и второго элементов совпадения являются соответственно вторым и третьим выходами бл ка управления.

1078586

Изобретение относится к усилителям с периодической коррекцией сдвига нуля и может быть использовано в системах автоматического регулирования, измерительных устройствах, а также в электрических установках раз- 5 личного назначения.

Известен усилитель напряжения с коррекцией сдвига нуля, содержащий входной коммутатор, элемент запоминания и корректирующие цепи (1) . 10

Недостатком известного усилителя напряжения является неравномерность частотной характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является усилитель напряжения с коррекцией сдвига нуля, содержащий последовательно соединенные входной коммутатор, нормально замкнутый контакт которого соединен с общей шиной, управляющий вход — с первым выходом блока управле о ния, и широкополосный усилитель, а также блок выборки — запоминания, выход которого соединен с другим входом широкополосного усилителя, а управляющий вход — с вторым выходом 25 блока управления f?j .

Однако такой усилитель напряжения с коррекцией сдвига нуля обладает недостаточно высокой точностью и .недостаточно широким частотным диапазо-Щ ном.

Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем,35 что в усилителе напряжения с коррекцией сдвига нуля, содержащем последовательно соединенные входной коммутатор, нормально замкнутый контакт которого соединен с общей шиной, управ-„ ляющий вход — с первым выходом блокауправления, и широкополосный усилитель, а также блок выборки-запоминания, выход которого соединен с другим входом широкополосного усилите- ля, а управляющий вход — c вторым 45 выходом блока управления, между выходом широкополосного усилителя и входом блока выборки-запоминания включены последовательно соединенные ключ, управляющий вход которого 5Q соединен с третьим выходам блока управления, и интегрирующий фильтр. .Блок управления выполнен в виде генератора импульсов, выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, а также двух элементов совпадения, причем инверсный выход старшего разряда двоичного счетчика является первым выходом блока управления и соединен с первыми входами элементов совпадения, инверсные вы- 6О ходы первого и второго разрядов двоичного счетчика соединены с вторыми входами первого и второго элементов совпадения соответственно, третий вход первого элемента совпадения 65 подключен к прямому выходу второго разряда двоичного счетчика, а выходы первого и второго элементов совпадения являются соответственно вторым и третьим выходами блока управления.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема усилителя напряжения с коррекцией сдвига нуля; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу усилителя напряжения с коррекцией сдвига нуля; на фиг.3 структурная электрическая схема блока управления.

Усилитель напряжения фиг. 1) содержит широкополосный усилитель 1, входной коммутатор 2, интегрирующий фильтр 3, ключ 4, блок 5 выборки-запоминания, блок 6 управления.

На эпюрах а, 5, С (фиг. 2) условно показаны управляющие сигналы на первом, третьем и втором выходах блока

6 управления, на эпюре J — изменения выходных напряжений широкополосного усилителя 1, интегрирующего фильтра 3 и блока 5 выборки-запоминания.

Блок 6 управления фиг. 3 содержит генератор 7 импульсов, двоичный счетчик 8, первый элемент 9 совпадения, вторый элемент 10 совпадения, причем счетный вход двоичного счетчика соединен с выходом генератора

7 импульсов, инверсный выход старшего разряда двоичного счетчика 8 связан с первым выходом блока 6 управления и первыми входами элементов 9 и 10 совпадения, инверсные выходы первого и второго разрядов двоичного счетчика 8 связаны с вторыми входами элементов 9 и 10 совпадения соответственно, третий вход элемента 9 совпадения подключен к прямому выходу второго разряда двоичного счетчика

8, а выходы элементов 9 и 10 совпадения соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока 6 управления, Усилитель напряжения с коррекцией сдвига нуля работает следующим образом.

Период работы устройства состоит из рабочего такта и такта коррекции сдвига нуля. Во время коррекции по первому выходу блока 6 управления выдается команда на замыкание одного входа широкополосного усилителя 1 через входной коммутатор 2 на шину нулевого потенциала (соответствующее состояние входного коммутатора 2 условно показано на эпюре а 1 — логической единицей.. При этом на выходе широкополосйого усилителя 1 устанавливается начальный уровень напряжения

0 10 = К (е - U (ОЯ где 1; - статический коэффициент усиления разомкнутого широкополосного усилителя 1;

1078586 е — сдвиг нулевого уровня широкополосного усилителя 1;

U (Г) =Ме - начальное напряжение на выходе блока 5 выборки-запоминания, обусловленное eI o собственным сдвигом нуля; 5

М - масштабный коэффициент блока

5 выборки-запоминания.

Изменение выходного сигнала широкополосного усилителя 1 в течение данной части цикла коррекции показа- 10 но на диаграмме кривой d1 (для упрощения изображен частный случай при

К = 1). Дальнейший процесс коррекции сдвига нулевого уровня содержит несколько циклов: в начале i-ro цик- 15 ла (i = 1,п) блоком 6 управления замыкается на время Т ключ 4 (соответствующий управляющий сигнал на третьем выходе условно показан на диаграмме 8 1), и в течение данного интервала интегрирующий фильтр 3 интегрирует выходное напряжение устройства (соответствующее изменение выходного сигнала интегрирующего фильтра

3 обозначено на диаграмме 24). По окончании интервала интегрирования ключ 4 размыкается (на эпюре Ь 2) и выходное напряжение интегрирующего фильтра 3

0,И = upi - 11 „1:× LI - 1) (2)

Т 30

r где ь — постояннная времени интегрирования, переписывается далее по команде, 35 формируемой на втором выходе блока 6 управления, в блоке 5 выборки-запоминания (команда переписи -на втором выходе условно показана на эпюре C1). На выходе блока 5 выборки- 40 запоминания в результате данной операпии фиксируется напряжение

u () =м () ? 1 + 1 = u„(11< u jv), (3)

45 процесс установления которого показан на диаграмме кривой d 3.

В результате последней операции изменяется по сравнению с предыдущим циклом дифференциальный входной .сигнал широкополосного усилителя 1 и на выходе устройства устанавливается новый уровень напряжения

U ji) = КС %e — U (i)I (4) (процесс установления данного напряжения показан кривой d 4). Решая систему рекуррентных уравнений (2), (3) и (4) и учитывая начальные ус- 60 ловия блоков 1, 3 и 5, можно пока- . зать, что на выходе блока выборкизапоминания имеет место итерационный процесс, который сходится, если предварительно обеспечить практически легко реализуемое условие сходимости

1 — к ТТ. (1.

Скорость сходимости итерационного процесса тем выше, чем меньше

1 — — „отличается от нуля, т. е. в

МК,Т

L идеальном случае

̻ — = 1

KñT

Ь (5) Таким образом, выходное напряжение блока 5 выборки-запоминания после проведения П -го цикла коррекции

U(n) =м(о„(м). и„(.. ) и(о) =

"с (=u(.-)... (е- (.,Я-о(„,)(, " ""), КС () Г КсТМ I- К МТ

g(<<) с с (=0

+" -." - (() -3 (-" ""Г

1е 1 1 "ÑÈ (Ь) Из последнего выражения следует, что при увеличении числа циклов напряжение на выходе блока 5 выборки-запоминания сходится к величине P„; фиксированное в данном устройстве напряжение в дальнейшем используется в рабочем режиме (соответствует состоянию входного коммутатора 2, показанному на эпюре 2a — логическим нулем для компенсации сдвига нуля широкополосного усилителя.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять пери-! одическую коррекцию сдвига нуля широкополосного усилителя, однако при этом величина собственного сдвига нуля устройства .выборки-хранения не влияет, как следует из (6), на величину корректирующего сигнала на его выходе, что, в свою очередь, повышает эффективность коррекции сдвига нуля широкополосного усилителя и увеличиaaez его точность.

Благодаря разнесению во времени операций, реализующих итерационный цикл, устройство в режиме коррекции сдвига нуля ни в один из моментов времени не представляет собой замкнутой непрерывной системы регулирования.

В результате устраняется свойственная прототипу необходимость управления частотной характеристикой широкополосного усилителя для обеспечения устойчивости в данном режиме и, следовательно, устраняется дополнительная погрешность на высоких частотах, обусловленная остаточным влиянием уп1078586. равляющих элементов на коэффициент формируемый рмируемый на первом выходе, опипередачи широкополосного усилителя. дывается логичес и ф функцией = В4 де оризон ьной чар ой над обоз— ет следующим образом На счетный

Я иг .. Работа- начением пе ременной показана операция двоичного счетчика 8 не

° четны вход инв непрерыверсии. Сигналы управления на втоно поступают импульсы гене атора 7 ются элементами 9, и 10 совпадения.

Эти элементы, чьи выходы являются од состояние двоичного счетчика 8 по двоичному закону: к аждое из укаэанных)0 чика по ми соответственно, дешифрируют текусостояний однозн ачно определяется щее состояние двоичного счетчика 8: =Х Х Х соответ ствующим набором значений логических переменных В., 1 1 4 . тельно, в данном ваРианте блока б управления -дважды за период работы изУет текУщее состоЯ- 1б1 фо ми ние i-ãî разряда дво формируется пара сигналов, со8 и определяется по выход двоичного счетчика 5 стоящая из и в управляющего интерваладанного разряда. Пе ио

ыходному сигналу длительности 2Т на третьем выходе ряда. ериод работы блока . и следующего за ним п в б управления задается периодом рабо- си за ним управляющего ты двоичного 8 счетчика 8 и равен

Р о- сигнала длительности Tq на втором

24Т где T г период следования имвыходе этим сигналом соответствуют участки кРивых Ъ1 и с1 (на фиг 2) . чение первого полупериода рабо блка отводи

I мого на такт коррекции, в ода ра оты бло- алиэация блока управления б на базе старшем (4- )

-м разряде двоичного счет- 8 по четырехразрядного двоичного счетчика чика 8 записан "0"(. „= ) позволяет организовать два цикла инверсном выходе .К„= 0 и на его ко ек и рр ц и сдвига нуля во время соотяв яющемся одновре- ветств ю er менно первым выходом потенциал "1" присутствует ующего такта. Лри необходимости соответствующий такту увеличения количества циклов данная структурная электрическая схема блонала управления входным коммутатором в е я (иг. ) не претерпе2 на фиг. 2) а в те татором вает изменения, а лишь требует увелиа в течение оставшейся З0 чения количества аэ я ов полов ны nepmopa предн эн ченной 8 обр ом Редл -ыходе блока б а — —, на первом емый управления присутствует чивает и ост ю мый вариант блока управления обеспенулевой потенциал сост в чивает простую реализацию последоварабочему Режиму (кривая 2 фиг 2) 5

3 необходимых для повышения точности о разом, сигнал управления, и расширения частотного диапазона.

107 85 86 ц)м . 3

Заказ 982/50 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Дубровская

Редактор Н. Безродная Техред M.Tåïåð Корректор О.Макаренко