Генератор переменного тока
Авторы патента:
Изобретение относится к измерительной технике для дигностики и контроля электрических величин. Технический результат заключается в повышении точности. Устройство содержит операционные усилители (ОУ) (1, 2, 3), измерительный усилитель (ИУ) (4), полевые транзисторы (ПТ) (5, 6), прецизионный шунт (7), отрицательный и положительный источники напряжения смещения, которые подключены к инвертирующим входам, соответственно, ОУ (2) и ОУ (3) и которые выбираются таким образом, чтобы ПТ (5, 6) были близки к отпиранию и через них протекал минимальный ток для устранения нелинейных искажений в виде ступеньки. Сигнал обратной связи для ОУ (1) снимается с сигнальных выводов прецизионного шунта (7) через ИУ (4). 3 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах диагностики и контроля электрических величин.Так, например, для поверки счетчиков электрической энергии существуют автоматические установки, состоящие из блока фиктивной мощности и эталонного ваттметра-счетчика (“Установка для регулировки и поверки электронных счетчиков электрической энергии” УАПС-1, разработчик НПФ “Промприбор”, г.Нижний Новгород). Блок фиктивной мощности такой установки включает в себя блок напряжений, который выдает выходное стабилизированное напряжение, и блок токов, задающий переменный (50-60 Гц) ток, изменяющийся в пределах от единиц миллиампер до десятков ампер. В качестве блоков-токов в таких установках обычно используются усилитель мощности с трансформатором на выходе. Любые изменения сопротивления нагрузки в цепи тока вызывают изменения тока и приходится усложнять схемотехническое решение установки и программные способы для уменьшения зависимости тока от изменения нагрузки.Известен источник постоянного тока, взятый в качестве прототипа предлагаемого технического решения, с использованием операционного усилителя (ОУ) и МОП-транзистора, в котором ток IH в нагрузке определяется, как IH=Uвх/Rн (П.Хорович, У.Хилл “Искусство схемотехники”, т.1, с.389). Существующие в настоящее время операционные усилители, полевые транзисторы и прецизионные шунты (резисторы) позволяют создавать источник постоянного тока с погрешностью до тысячных долей процента.Однако такие устройства источника тока не позволяют получать на выходе переменный ток.Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей генераторов постоянного тока на основе операционных усилителей и МОП-транзисторов путем создания прецизионного генератора переменного тока.Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в генератор постоянного тока, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого является входом генератора, полевой транзистор, дополнительно введены второй полевой транзистор, прецизионный шунт, два операционных усилителя и один измерительный (инструментальный) усилитель, неинвертирующие входы второго и третьего операционного усилителя подключены к выходу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом измерительного усилителя, инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены к сигнальным выводам прецизионного шунта, выход которого является выходом для подключения нагрузки, а вход подключен к общей точке соединения истоков транзисторов, стоки которых соединены соответственно с положительным и отрицательным источниками питания, а затворы подключены соответственно к выходу второго и третьего операционных усилителей, инвертирующие входы которых соединены соответственно с отрицательным и положительным источниками напряжения смещения.На фиг.1 представлена принципиальная схема генератора переменного тока; на фиг.2-3 представлены эпюры сигналов, поясняющие работу генератора.Генератор переменного тока (см. фиг.1) содержит первый 1, второй 2 и третий 3 операционные усилители, измерительный усилитель 4, первый 5 и второй 6 полевые транзисторы и прецизионный шунт 7, при этом неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 является входом генератора Uвх, неинвертирующие входы второго 2 и третьего 3 операционного усилителя подключены к выходу первого операционного усилителя 1, инвертирующий вход которого соединен с выходом измерительного 4 усилителя, инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены к сигнальным выводам прецизионного шунта 7, выход Uвых которого является выходом для подключения нагрузки 8 (Rн), а вход подключен к общей точке соединения истоков транзисторов 5 и 6, стоки которых соединены соответственно с отрицательным -Uп, и положительным +Uп, источниками питания, а затворы подключены соответственно к выходу второго 2 и третьего 3 операционных усилителей, инвертирующие входы которых соединены соответственно с отрицательным “-Uсм” и положительным “+Uсм” источниками напряжения смещения.Устройство работает следующим образом.При подаче входного переменного синусоидального напряжения на неинвертирующий вход ОУ 1 при прохождении положительной ветви входного напряжения транзистор 5 открыт для прохождения сигнала, а транзистор 6 закрыт для прохождения сигнала. Поэтому “положительная” цепочка тока проходит через источник питания “+Uп”, транзистор 5, шунт 7, нагрузку Rн и общую шину. При прохождении отрицательной ветви синусоидального входного напряжения транзистор 5 закрыт для прохождения сигнала, а транзистор 6 открыт для прохождения сигнала. Поэтому “отрицательная” цепочка тока проходит через источник питания “-Uп”, транзистор 6, шунт 7, нагрузку Rн и общую шину. Операционные усилители 1 и 2 работают в качестве буферных усилителей для сигнала и источников смещения для полевых транзисторов 5 и 6, которые включены так, что когда транзистор 5 открыт для прохождения сигнала, второй транзистор 6 закрыт и наоборот, а на выходе устройства (на нагрузке) получаем переменный ток высокой точности. Это обусловлено тем, что при протекании переменного тока I через прецизионный шунт 7 на последнем создается падение напряжения, которое снимается через измерительный усилитель 4 и сравнивается с напряжением на неинвертирующем входе операционного усилителя 1, пропорционально току I, который не зависит ни от параметров транзисторов 5-6, ни от нагрузки 8, а зависит только от входного напряжения Uвх.Источники смещения Uсм выбираются таким образом, чтобы полевые транзисторы были близки к отпиранию (см. фиг.2) и через них протекал бы минимальный ток (единицы микроампер). Это необходимо для того, чтобы не было нелинейных искажений в виде ступеньки при переходе синусоидального сигнала через нуль (см. фиг.3). Сигнал обратной связи для ОУ 1 снимается со специальных сигнальных выводов прецизионного шунта 7 (чтобы исключить влияние сопротивления подводящих проводов) через инструментальный операционный усилитель 4.Предлагаемый генератор переменного тока может быть выполнен на базе следующих элементов. Операционные и измерительный усилители 1-4: усилители типа LTC 2051/LTC 2052 фирмы LINEAR TECHNOLOGY, США. Полевые транзисторы 5-6: канальные МОП-транзисторы соответственно типа IRF3205 и IRF4905, фирмы International Rectifier, США. Структура измерительного усилителя аналогична структуре, приведенной в книге “Операционные усилители и интегральные схемы”, Р.Кофлинг, Ф.Дрискол, изд. “Мир”, 1979 г., с.148.Все это позволяет создать при использовании современной элементной базы прецизионный генератор (источник) переменного тока, который может быть использован в устройствах для контроля или диагностики электрических величин, например, в устройствах для поверки электронных счетчиков электрической энергии, которыми оснащаются потребители электрической энергии и спрос на которые в настоящее время возрастает.Формула изобретения
Генератор переменного тока, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого является входом генератора, полевой транзистор, отличающийся тем, что в него введены второй полевой транзистор, прецизионный шунт, два операционных усилителя и измерительный усилитель, неинвертирующие входы второго и третьего операционных усилителей подключены к выходу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом измерительного усилителя, инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены к сигнальным выводам прецизионного шунта, выход которого является выходом для подключения нагрузки, а вход подключен к общей точке соединения истоков транзисторов, стоки которых соединены соответственно с положительным и отрицательным источниками питания, а затворы подключены соответственно к выходу второго и третьего операционных усилителей, инвертирующие входы которых соединены соответственно с отрицательным и положительным источниками напряжения смещения.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Схема усилителя радиоприемника, схема радиочастотного смесителя и содержащий их радиоприемник // 2217862
Изобретение относится к структуре, ориентированной на радиосвязь, в частности, к структуре КМОП-микросхем для цифрового приемопередатчика радиосвязи
Двухтактный операционный усилитель // 2193273
Изобретение относится к электронным устройствам, в частности к усилителям, и может применяться для построения интегральных схем
Двухканальный усилитель класса d // 2188498
Изобретение относится к области усилительной и генераторной техники и может быть использовано в широкополосных передающих трактах звукового диапазона частот для радиовещания и звукоподводной связи
Изобретение относится к электронике, измерительной технике, автоматике, в частности к малошумящим прецизионным усилителям тока в интегральном исполнении, и может использоваться в предварительных каскадах устройств линейного усиления тока
Малошумящий широкополосный усилитель тока // 2176850
Изобретение относится к электронике, измерительной технике, автоматике и может использоваться в предварительных каскадах устройств линейного усиления тока
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в высокочастотных широкополосных двухтактных усилителях мощности, входящих в состав радиопередающих устройств
Устройство для преобразования импульсов // 2123759
Изобретение относится к импульсной технике, а более конкретно к устройствам для преобразования импульсов с ограниченной крутизной фронта, и может быть использовано для уменьшения искажений импульсов при сохранении высокого КПД преобразования напряжения в ток, а также для уменьшения постоянной составляющей тока на выходе устройства
Двухтактный усилитель тока // 2115225
Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться как мощный выходной каскад в составе усилителей низкой частоты, постоянного тока, видеоусилителей, в различных преобразователях, в измерительной аппаратуре, в выходных или предвыходных каскадах радиопередающих устройств в диапазоне до 10 МГц
Усилитель мощности звуковой частоты // 2115224
Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно - к усилителям мощности звуковой частоты
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электрической энергии в цепях переменного тока
Изобретение относится к области электротехники
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения активной мощности выделяемой на нагрузке в электрических сетях переменного тока
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения активной мощности выделяемой на нагрузке в электрических сетях переменного тока
Способ централизованного дистанционного управления процессом отпуска электрической энергии // 2225011
Изобретение относится к электроизмерительной технике для учета электроэнергии
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в автоматике и энергетике, например, для реализации измерителей мощности искажений применительно к задаче контроля показателей качества электроэнергии (ПКЭ)
Изобретение относится к области контроля качества электрической энергии и может быть использовано при всестороннем оперативном контроле и измерении качества электроэнергии в силовых и слаботочных электрических сетях, а также при разработке многофункциональных счетчиков энергии нового поколения, выполняющих одновременно функции измерения энергии, подлежащей оплате при коммерческих взаимоотношениях между ее поставщиком и получателем, контроля качества электроэнергии с идентификацией источников несанкционированного (недопустимого договорами или ГОСТом) искажения качества с количественной оценкой искажения
Преобразователь мощности // 2215365
Изобретение относится к технике СВЧ для детекторного преобразования непрерывных и импульсно-модулированных сигналов