SU1282308A1 - Усилитель посто нного тока с разв зкой - Google Patents

Abstract

Изобретение может использоватьс  дл  гальванической разв зки аналоговых сигналов в системах сбора данных. Цель изобретени  - расширение динамического диапазона и упрощение путем исключени  управл емых резисторов. Усилитель посто нного тока с разв зкой содержит операционные усилители (ОУ) 1,15, резисторы 2,19, общие шины 3,18, разв зывающий трансформатор (РТ) 5 с первичной обмоткой 4, конденсаторы 6,7,23,24, диоды 8,9,21,22, двухтактный транзисторный автогенератор 10 с трансформаторной св зью, кол-пекторныд обмотки 11,12,Е8-фильтры 13,14, измерительные резисторы 16,17, компен

Description

Bxeff

СЛ

tc

00 ГС

со

о 00

сирующую обмотку (ко) 20. Переменное напр жение, индугщруемое двухтактным транзисторным автогенератором 10 на первичной обмотке 4 и КО 20, выпр мл етс  однополупериодными выпр мител ми, выполненными на дах 8,9,21,22, и после фильтрации на конденсаторах 6,7,23,24 используетс  дл  питани  ОУ 1,15. При подаче ненулевого входного сигнала равенство токов, потребл емых ОУ 1 по различным шинам питани , нарушаетс . Возникающий в сердечнике РТ 5 посто нный магнитный поток нарушает симметрию импульсов тока в коллекторных обмотках 11,12, в результате чего по вл етс  дифференциальный сигнал на выходах ОУ 15. В КО 20 протекает ток, компенсирующий магнитный поток в сердечнике РТ 5. 1 ил.

1

Изобретение относитс  к усилительной технике и может быть использовано дл  гальванической разв зки анало вых сигналов в системах сбора данных Цель изобретени  - расширение динамического диапазона и упрощение пу путем исключени  управл емых резисторов .

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема усилител  посто нного тока с разв зкой.

Усилитель посто нного тока с разв зкой содержит первый операгщонный усилитель 1, первый резистор 2, первую общую шину 3, первичную обмотку 4 разв зывающего трансформатора 5, первый и второй конденсаторы 6 и 7, первый и второй диоды 8 и 9, двухтактный транзисторный автогенератор

10с трансформаторной св зью, первую и вторую коллекторные обмотки

11и 12, первый и второй КЗ-фильтры 13 и 14, второй операционный усилитель 15, измерительные резисторы 16 и 17, вторзто общую шину 18, второй резистор 19, компенсирующую обмотку 20, третий и четвертый диоды 21 и 22, третий конденсатор 23 и дополнительный конденсатор 24.

Усилитель посто нного тока с разв зкой работает следующим образом.

Переменное напр жение, индуцируемое двз стактным транзи торным автогенератором 10 на первичной обмотке 4 разв зывающего трансформатора 5 и компенсирующей обмотке 20, вьшр мп - етс  однополупериодными выпр мител ми , вьтолнеиными на первом, втором, третьем и четвертом диодах 8,9,21 и 22 и после фильтрации на первом, втором, третьем и дополнительном

5

0

5

0

5

0

конденсаторах 6,7,23 и 24 используетс  дл  питани  первого и второго операционных усилителей 1 и 15. При нулевом входном сигнале токи, потребл емые первым и вторым операционными усилител ми 1 и 15 по обоим шинам питани , равны между собой.

Подмагничивание в сердечнике раз- в зьшающего трансформатора 5 отсутствует . При этом, ввиду симметричности двухтактного транзисторного автогенератора 10, в течение обоих полупериодов переменного напр жени  в первой и втррой коллекторных обмотках 11 и 12 протекают импульсы тока равной амплитуды и длительности, которые создают на измерительных резисторах 16 и 17 равные падени  напр жени . Посто нные составл юпще напр жений, вьздел емые первым и вторым RC-фильтрами 13 и 14, также равны между собой, следовательно, разность этих напр жений, поступающих на входы второго операционного усилител  15, равна нулю, и выходное напр жение второго операционного усилител  15 также равно нулю.

При подаче ненулевого входного сигнала равенство токов, потребл емых первым операционным усилителем 1 по различным шинам питани , нарушаетс  . Входной сигнал положительной пол рности приводит к увеличению тока, потребл емого от выпр мител  на первом диоде 8, а при смене пол рности входного сигнала возрастает потребление от выпр мител  на втором диоде 9. Из-за использовани  одно- полупериодных выпр мителей на первом и втором диодах 8 и 9 токи, протекающие по первичной обмотке 4, в раз31

ные полупериоды переменного напр жени  оказываютс  неравными. Йосто нна  составл юща  тока Ij в первичной обмотке 4 определ етс  величиной тока, протекающего через первый резистор 2, и может быть записана следующим образом

1

-Yji.

RO

где V - напр жение на входе усили- 0х

тел  посто нного тока с

разв зкой относительно первой общей шины 3; Ri - сопротивление первого резистора 2.

В сердечнике разв зывающего трансформатора 5 возникает посто нный магнитный поток, величина которого определ етс  величиной, а направление - пол рностью входного сигнала. Возникающий посто нный магнитный поток нарушает симметрию импульсов тока в первой и второй коллекторных обмотках 11 и 12, разность посто нных составл ющих напр жений, выдел емых первым .и вторым RC-фильтрами 13 и 14, становитс  неравной нулю. На входах второго операционного усилител  15 по вл етс  дифференциальный сигнал, нарушающий равенство токов, потребл емых от выпр мителей на третьем и четвертом диодах 21 и 22. В результате по компенсирующей обмотке 20 протекает посто нный ток I , величина которого определ етс  выражением:

т N -Y&M

о f Р

R,g

где V - выходное напр жение усили- вых

тел  посто нного тока с

разв зкой относительно второй общей шины 18; R - сопротивление второго резистора 19.

Посто нный магнитный поток компенсирующей обмотки 20 направлен встречно по отношению к магнитному потоку, обусловленному протеканием посто нного тока по первичной обмотке 4. .Благодар  большому коэффициенту усилени  второго -операционного усилител  15 обеспечиваетс  компенсаци  магнитных потоков в сердечнике разв зывающего трансформатора 5. Если число витков в первичной и компенсирующей обмотках 4 и 20 одинаково, то при равенстве магнитных потоков равны и

82308 4

вызываюцще их токи. Коэффициент передачи усилител  посто нного тока с разв зкой К в этом случае может, быть определен по формуле

5К -Вад

R,i

Claims (1)

1. Формула изобретени  Усилитель посто нного тока с

   10 разв зкой, содержащий первьш операционный усилитель, неинверстиру- ющий вход которого  вл етс  входом усилител  посто нного тока с разв зкой , а инвертирующий вход через

   15 первый резистор соединен с первой

   общей пшной, котора  подключена к

   первомз выводу первичной обмотки

   разв зываюп его трансформатора и к

   первьш выводам первого и второго .

   20 конденсаторов, вторые выводы которых подключены соответственно к катоду первого и аноду второго диодов и к соответствующим ишнам питани  первого операционного усили25 тел , анод первого и катод второго диодов соединены с вторым выводом первичной обмотки разв зывающего трансформатора, двухтактный транзисторный автогенератор с трансфорг зтор30 ной св зью, перва  и втора  торные обмотки которого  вл ютс  обмотками разв зывающего трансформатора , причем первые выводы коллекторных обмоток через первый и второй

   35 RC-фильтры соединены с входами второго операционного усилител  и непосредственно - с первыми выводами со- ответствуюш 1х измерительных резисторов , вторые -ВЫВОДЫ которых соедине40 ны с второй общей шиной и с первым выводом второго резистора, второй вывод второго резистора  вл етс  выходом усилител  посто нного тока с разв зкой, а также компенсирующую

   45 обмотку разв зьшающего трансформатора, третий и четвертый диоды и третий конденсатор, первый вывод которого соединен с катодом третьего диода, анод третьего диода соединен с като0 дом четвертого диода, отличаю- щ и й- с   тем, что, с целью расширени  диапазона и упрощени  путем исключени  управл емых резисторов, анод третьего диода соединен с пер5 вым выводом компенсирующей обмотки, второй вывод которой соединен с второй общей щиной и вторым выводом третьего конденсатора, анод четвертого и катод третьего диодов подключены к

   512823086

   соответствуннцим шинам питани  второ- онного усилител  соединен с инвер- го операционного усилител , между тирующим входом первого операционно- анодом четвертого диода и второй об- го усилител , а выход второго опера- щей шиной включен дополнительный ционного усилител  - с вторым выво- конденсатор, выход первого операци- дом второго резистора.