SU739419A1 - Трансформаторный мост - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, а именно к трансформаторным мостам дл  измерени  параметров комплексных сопротивлений.

Известны трансформаторные мосты переменного тока с бесконтактной коммутацией числа витков в регулируемой обмотке трансформатора напр жени  1.

В этих мостах примен ютс  трансформаторы дл  внутридекадного сложени  напр жений . Такое техническое решение приводит к большой погрешности измерени  приборов в диапазоне частот и усложн ет устройство .

Наиболее-близок к предлагаемому трансформаторный мост, содержаш,ий генератор , трансформатор напр жени  с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками , коммутирующие транзисторы, подключенные к отводам регулируемой обмотки, индикатор равновеси , а также образцовое сопротивление, включенное между индикатором равновеси  и вторичной обмоткой трансформатора напр жени  2.

Недостаток известного устройства заключаетс  в повышенной погрешности измерени  на высоких частотах. Действительно,

между потенциальным выводом одной из вторичных обмоток и заземл емым выводом другой существуют значительные перекрестные емкости. При реализации тесной индуктивной св зи между плечами отношений эти емкости могут достигать тыс ч пикофарад и более. При этом на высоких частотах по указанным емкост м протекают значительные токи, которые замыкаютс  через заземл емые концы вторичных обмоток трансформатора напр жений. Поэтому, 10 если между заземл емым концом любой из вторичных обмоток и землей включено некоторое сопротивление, на нем возникает падение напр жени  за счет токов, протекающих по межобмоточным емкост м. Последнее обсто тельство приводит к по влению

15 существенной аддитивной погрешности измерени . Включение коммутирующих транзисторов между отводами регулирующей обмотки и общей точкой измерительной цепи приводит к по влению описаиного эффекта, так как коммутирующие транзисторы в насы20 щенном состо нии обладают относительно большим (2-5 Ом) сопротивлением.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  в области высоких частот.

Поставленна  достигаетс  тем, что трансформаторный MOct переменного тока снабжен источником посто нного напр жени , подключенным к общему проводу, и управл емыми генераторами Тока, включенными между источником посто нного напр жени  и соответствующими базами коммутирующих транзисторов , причем коллекторы коммутирующих транзисторов соединены и образуют выход регулируемой обмотки , а их эМиттеры подключены к соответствующим отводам регулируемой обмотки.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого трансформаторного моста; на фиг. 2 показан вариант реализации генераторов тока в виде эмиттерных повторителей.

Мост содержит генератор 1, трансформатор 2 напр жений, коммутирующие транзисторы 3i-3io, транзисторы управл емого генератора тока 4i-4io, источник 5 посто нного напр жени , индикатор 6 равновеси , а также образцовое 7 сопротивление, включенное между индикатором 6 равновеси  и одной из вторичных обмоток трансформатора напр жени  и вторичными обмотками трансформатора 2 напр жени . Между индикатором б и другой вторичной обмоткой трансформатора включают измер емое сопротивление 8. Мост уравновещиваетс  регулировкой числа витков регулируемой обмотки. Изменение числа витков регулируемой обмотки осуществл етс  путем поочередной коммутации коммутирующих транзисторов 3i-Зю. Генераторы тока виде эмиттерных повторителей собраны на транзисторах 4i-4io и резисторах 9t-9)о (фиг. 2).

Особенностью моста  вл етс  включение в измерительную цепь коммутирующихтранзисторов и их цепей управлени . Как видно на фиг. 1 все коммутирующие транзисторы включены между образцовым сопротивлением и соответствующими отводами регулируемой обмотки.

При таком включении коммутирующих транзисторов через них проходит только ток нагрузки (ток образцового сопротивлени ) и не проходит ток межобмоточных емкостей трансформатора 2 напр жени . Это предопредел ет высокую точность работы устройства . Однако включение коммутирующих транзисторов, использованное в предлагаемом устройстве, приводит к тому, что цепи управлени  коммутирующего транзистора,  вл ющегос  в данный момент Насыщенным, наход тс  под переменным напр жением. В результа:те этого цепиуправлени  нагружают декадный делитель и вызывают по вление существенной погрешности измерени . Дл  устранени  этого недостатка цепи управлетит  коммутирующих транзисторов выполнены в виде управл емых генераторов тока , имеющих значительное (более ) выходное сопротивление по переменному .

В качестве управл емых генераторов тока использованЬ повторители напр жени , включенные между базами коммутирующих транзисторов и источниками посто нного напр жени . На вход указанных повторителей напр жени  подаютс  сигналы управлени  коммутацией. Рассмотрим более подробно работу одной коммутирующей  чейки. Пусть на вход повторител  напр жени , собранного на транзисторе 4 подан потенциал управлени  Uy . Этот потенциал действует и на

резисторе 9i. Поэтому ток, протекающий через резистор 9i (а следовательно, и ток, протекающий в коллекторной цепи транзистора 4i, определ етс  только потенциалом управлени  и сопротивлением резистора

9i и не зависит от напр жени  между коллектором и эмиттером транзистора 4|.

Коллекторный ток транзистора 4i  вл етс  одновременно базовым током коммутирующего транзистора 3i. Проход  через пео реход база-эмиттер транзистора 3t, этот ток насыщает его и тем самым подключает образцовое сопротивлени  к отводу регулируемой обмотки, при этом электроды транзистора 3i эквипотенциальны, вследствие чего на коллекторе транзистора 4i действует выходное переменное напр жение регулируемой обмотки. Однако переменный ток, протекающий пО цепи управлени , весьма незначителен, так как указывалось выще, ток повторител  напр жени , собранного д на транзисторе 4, практически не зависит от напр жени  между коллектором и эмиттером этого транзистора. Как показывают., теоретический расчет и экспериментальна  проверка, при приемлемых значени х резистора 9i (0,5-1,5 кОм) выходное сопротивление коллекторной цепи повторител  напр жени  составл ет пор дка п-10 Ом. Если сопротивление насыщенного коммутирующего транзистора 3i составл ет п-Ом, то погрешность, вызванна  шунтирующим действием цепей управлени , в предлагаемом устройстве пренебрежимо мала - пор дка 10- или 0,0001%.

Claims (2)

1. В предлагаемом устройстве, как и в устройстве-прототипе , сигнал управлени  Uy подаетс  только на один из транзисторов S 4i-410 (в рассматриваемом случае - на транзистор 4i). При этом сигнал управлени  на базах остальных транзисторов равен нулю . Поэтому равен нулю и ток соответствующих транзисторов 4г-4io, а следовательно и базовый ток коммутирующих транзисторов Зг-3(0. В этом случае транзисторы 3|-3(0 могут рассматриватьс  как два встречно включенных диода (переход эмиттер-база и переход база-коллектор). Сопротивление разомкнутого ключа, при этом, очевидно, определ етс  дл  разных полуволн коммутируемого напр жени  обратными сопротивлени ми двух названных переходов . Дл  современных кремниевых транзисторов эти сопротивлени  имеют пор док n-lO Ом. Ток, протекающий через эти сопротивлеии , замыкаетс  через насыщенный коммутирующий транзистор и приводит к по влению погрешности измерени . Величину этой погрещности можно оценить как отнощение сопротивлени  насыщенного коммутирующего транзистора (п-Ом) к сопротивлению разомкнутого транзистора (). Учитыва , что число разомкнутых транзисторов равно дев ти и они наход тс  под различными переменными напр жени ми, можно показать, что максимальна  погрешность измерени , вызванна  неидеальностью свойств коммутирующих транзисторов, будет составл ть величину 0,5-105, или 0,00005%. Положительный эффект, даваемый предлагаемым устройством, заключаетс  в повышении на пор док точности трансформаторных мостов в широком диапазоне частот с бесконтактной коммутацией числа витков в регулируемой обмотке трансформатора напр жени . Формула изобретени  1. Трансформаторный мост содержащий генератор, к которому подключен трансформатор напр жени  с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, коммутирующие транзисторы, подключенные к отводам регулируемой обмотки, индикатор равновеси , а также образцовое сопротивление , включенное между индикатором равновеси  и вторичной обмоткой трансформатора напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности измерени , он снабжен управл емыми генераторами тока и источником посто нного напр жени , под: ключенным к минусовой шине, управл емые генераторы тока включены между источником посто нного напр жени  и соответствующими базами коммутирующих транзисторов , причем коллекторы коммутирующих транзисторов соединены и образуют выход регулируемой обмотки, а их эмиттеры подключены к соответствующим отводам регулируемой обмотки. 2. Трансформаторный мост по п. 1, отличающийс  тем, что управл емые генераторы тока выполнены в виде транзисторов, эмиттеры которых через резисторы подключены к источнику посто нного напр жени , коллекторы подключены к соответствующим базам коммутирующих транзисторов, а базы - к источникам коммутирующего сигнала . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 464381, кл. G 01 R 17/12, 1975.
2. 2.Мост переменного тока МЦЕ-12А. Техническое описание.

   К