Claims (2)
Изобретение относитс к измеритель ной технике, а именно к устройствам активного масштабного преобразовани электрических сигналов, например к измерительным усилител м напр жени , и может быть использовано в системах автоматического управлени . Известны активные масштабные преобразователи , например напр жени , построенные: на основе усилител с отрицательной обратной св зью J Недостатком этих преобразователей вл етс то,что требовани максималь ных точности и усилени вступают в противоречие, точность-снижаетс за счет эффекта двунаправленности обратной св зи. Кроме того, преобразователи , использунщие отрицательную обратную св зь, способны компенсировать дестабилизирующие воздействи .лишь в небольших пределах и оказываютс неработоспособными или характеризуютс низкими показател ми в услови х на чальной неопределенности. Наиболее близким по технической сущности к предлаг;аемому вл етс активный масштабный преобразователь, выполненный в виде усилител с параллельной отрицательной обратной св зью по напр жению, в котором межд.у входом основного усилительного каскада и вход ным контуром (сумматором) включен дополнительный усилительный каскад 2J. Однако в таком преобразователе также отсутствует компенсаци эффекта двунаправленности обратной св зи, что не позвол ет достичь необходимой точности и быстродействи . Цель изобретени - повышение точности и быстродействи . Эта цель достигаетс тем, что в активном масштабном преобразователе, содержащем усилитель с цепью последовательной и (или) параллельной обратной св зи по току и (или).напр жению, образованной делителем напр жени , включающим опорный импеданс и импеданс обратной св зи, один из элементов 3 цепи обратной св зи выполнен в виде преобразовател импеданса. При этом активный масштабный преобразователь может быть выполнен содержапшм управ л ющим генератор, блок сравнени , на пример фазочувствительный выпр мител с фильтром нижних частот на выходе, причем выходы генератора соединены с одним из входов блока сравнени и управл ющим входом усилител , другой вход блока сравнени соединен со вхо дом масштабного преобразовател , а в ход блока сравнени соединен с управл ющим входом элемента преобразовател импеданса, определ ющего разновесие в депи, например усилител преобразовател импеданса. На чертеже показан пример структурной блок-схемы предложенного активного/ масштабного преобразовател . Масштабный преобразователь содержит усилитель 1 с коэффициентом передачи К, к входу .которого подключен опорный импеданс, например резистор с сопротивлением RQ, а выход которого соединен с преобразователем 3 импеданса , состо щим из усилител 4 с коэффициентом передачи К, охваченного обратной св зью через резистор 5 с сопротивлением Яц, последовательно соединенным с резистором 6, с сопротивлением R, причем преобразователь 3 импеданса, подключенный через резистор 7 с сопротивлением RQ. на вхо усилител 1, образует отрицательную обратную св зь по напр жению, к управл ющему входу усилител А подключен блок 8 сравнени , один вход кото рого через резисторы 7 и 2 соединен с входом-масштабного преобразовател а другой вход соединен с выходом управл ющего генератора 9, другой выход которого подключен к управл ющем входу усилител 1, блок сравнени мо жет быть вьшолнен при этом в виде фазочувствительного выпр мител с фильтром нижних частот на выходе.. Работа масштабного преобразовател определ етс следующими соотношени .ми Коэффициент масштабного преобразовани усилител с параллельной отрицательной обратной св зью по напр жению определ етс известным .23 выражением с J2P 1 - (1/К)ч R« 1 -ь (1/К где 1/р 2/Roo; Jop ROC L l/Pi RO R R г , г г R г ROC о и И R г - соответственно входное и выходное сопротивлени усилител 1; . )с сопротивлени в цепи обратной св зи усилител 1. При реализуемых услови х Ro«R, г « R, г « R выражение (1) может быть представлено в виде - (,, ROC K ROОтносительна чувствительность преобразовател к изменени м коэффициента К усилител 1 определ етс зависимостью ..( 5) 3S К . () (r-Rjj KXr.Rocl-Ro--VjK) из которой при задании Mjf - О получаетс , что ( )() 0 Решени ми этого уравнени вл ютс -RO (5) - (6) Подстановка выражений (5) и (6) в уравнек е (2) определ ет значение S, инвариантное к вариаци м параметров в соответствии с зависимост ми (7) ROC/о Таким образом, при выполнении одного из сопротивлений цепи обратной св зи в виде преобразовател , в данном случае инвертора импеданса, достигаетс параметрическа инвариантность устройства, В изображенной на чертеже схеме при KS-7 1, Ro+ г/(1 - к ) О, где г - выходное сопротивление усилител 4, Яц г , Кц RoC, при которых и ROC RM/ реализуетс соотношение S -- - - (8а) RO - о где R....-- входное сопротивление имел п педанса. Рассмотрим вли ние нестабильности (Ту, значени К на S. Дл этого Rg-y. представим в виде соотношени -R.,.,(HdVi)(9) BXW K() подстановка которого в уравнение (2) определ ет выражение s .|ai(U(f), (10) j, (Г„{н-)/(К41) d X. . (,1) /(К + 1) При вариаци х значени К, обусловленного воздействием управл ющего генератора 9 на .усилитель 1, относительное изменение выходного сигнала буде определ тьс зависимостью 9S S S КЭК S к-.исГи где AS /S ДК/К - относительные изменени коэффициента преобразовани и коэффициента передачи соответственно усилител 1. Из уравнени .12 следует, что при 0ц О вариации параметра К не оказывают вли ни на выходной сигнал, а пр ( f : О переменна составл юща сигнал с частотой управлени будет измен ть свое значение и фазу относительно сиг нала управлени в зависимости от знач ни и знака (Гц. Поэтому выходной сигнал в блоке 8 сравнени , представл ющем собой, например, фазочувствительный выпр митель, воздействует после оценки его фазы относительно сигнала генератора 9 на управл ющий вход усилител 4 преобразовател 3 импеданса до наступлени равновеси , опредед ющего равенство Ои 0. При этом реали зуютс соотношени (В) и (Sa.). Таким образом, в предложенном активном масштабном преобразователе осу ществл етс параметрическа инвариант ность, т.е. независимость результатов преобразовани от изменени параметров , что позвол ет повысить точность и быстродействие устройства. Указанные свойства преобразовател могут быть использованы и при осущест 87528 5 влении в схеме положительной обратной св зи, что позвол ет существенно увеличить коэффициент усилени . Возможно использование предложенного преобразовател в виде преобразовател электрического сопротивлени , при этом RQJ, выступает в роли преобразуемого сопротивлени . Формула изобретени 1.Активный масштабный преобразователь , содержащий усилитель с цепью последовательной и (или) параллельной обратной св зи по току и (или) напр жению , образованной делителем напр жени , включающим опорный импеданс и импеданс обратной св зи, отличающийс тем, что, с целью повьпиени точности и.быстродействи масштабного преобразовани , по крайней мере, один из элементов цепи обратной св зи выполнен в виде преобразовател импеданса. 2.Преобразователь по п. 1, о т личающийс тем, что он содержит управл ющий генератор, блок сравнени , например фазочувствительный выпр митель с фильтром нижних частот на выходе, причем выходы генератора соединены с одним из входов блока сравнени и управл ющим входом усилител , другой вход блока сравнени соединен с входом масштабного преобразовател , а выход блока сравнени соединен с управл ющим входом элемента преобразовател импеданса, определ ющего равновесие в цепи, например усилител преобразовател импеданса . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Волгин Л.И. Линейные измери- тельные преобразователи дл измерительных приборов и систем. М., Сов. радио, 1971, с. 53-66. The invention relates to a measuring technique, namely, devices for active large-scale conversion of electrical signals, for example, to measuring voltage amplifiers, and can be used in automatic control systems. Active scale converters, such as voltages, are known: based on an amplifier with negative feedback J The disadvantage of these converters is that the requirements of maximum accuracy and amplification conflict, the accuracy is reduced due to the bi-directional feedback. In addition, transducers using negative feedback can compensate for destabilizing effects only in a small range and are inoperable or are characterized by low rates in the conditions of initial uncertainty. The closest in technical essence to the proposed; this mode is an active large-scale converter, made in the form of an amplifier with parallel negative feedback for voltage, in which between the input of the main amplifier cascade and the input circuit (adder) an additional amplifier cascade 2J is included . However, in such a converter, there is also no compensation for the bi-directional effect of feedback, which does not allow to achieve the required accuracy and speed. The purpose of the invention is to increase accuracy and speed. This goal is achieved by the fact that in an active scale converter containing an amplifier with a series and (or) parallel current feedback and (or) voltage, formed by a voltage divider, including the reference impedance and feedback impedance, The elements 3 of the feedback circuit are designed as an impedance converter. At the same time, an active large-scale converter can be configured to control the generator, a comparison unit, for example, a phase-sensitive rectifier with a low-pass filter at the output, the generator outputs being connected to one of the inputs of the comparison unit and the control input of the amplifier, another input of the comparison unit is connected with the input of the scale converter, and into the stroke of the comparator unit is connected to the control input of the impedance converter element, which determines the imbalance in the depy, for example the amplifier of the impedance converter but. The drawing shows an example of a structural block diagram of the proposed active / large-scale converter. The scale converter contains an amplifier 1 with a transmission coefficient K, to the input of which a reference impedance is connected, for example, a resistor with resistance RQ and the output of which is connected to an impedance converter 3 consisting of amplifier 4 with a transmission coefficient K covered by feedback through a resistor 5 with resistance Yats, connected in series with resistor 6, with resistance R, with impedance converter 3 connected through resistor 7 with resistance RQ. on the input of amplifier 1, forms negative voltage feedback, a comparison unit 8 is connected to the control input of amplifier A, one input of which is connected via resistors 7 and 2 to the input of a scale converter and the other input is connected to the output of a control generator 9 , the other output of which is connected to the control input of amplifier 1, the comparison unit can be executed in this case as a phase-sensitive rectifier with a low-pass filter at the output. The operation of the scale converter is determined by the following ratios K the scaling effect of an amplifier with a parallel negative voltage feedback is determined by the known .23 expression with J2P 1 - (1 / K) h R "1 - (1 / K where 1 / p 2 / Roo; Jop ROC L l / Pi RO RR g, g R R g ROC o and R g are respectively the input and output impedance of amplifier 1;.) With resistance in the feedback circuit of amplifier 1. Under realistic conditions, Ro "R, g" R, g "R expression (1) can be represented as - (,, ROC K RO Relative sensitivity of the transducer to changes in the coefficient K of amplifier 1 is determined by the dependence .. (5) 3S To () (r-Rjj KXr.Rocl-Ro - VjK) from which when Mjf - O is specified, it is obtained that () () 0 The solutions of this equation are -RO (5) - (6) Substitution of expressions (5) and (6) in equation (2) determines the value of S, invariant to parameter variations in accordance with dependencies (7) ROC / o Thus, when one of the resistances of the feedback circuit is executed in the form of a converter, in this case an impedance inverter, the parametric invariance of the device is reached, In the diagram shown in the drawing with KS-7 1, Ro + g / (1 - k) O, where g is the output impedance of the amplifier 4, Jats g, Kc RoC, at which and ROC RM / the relation S - - - (8a) RO is realized - where R ....-- the input resistance had n pedance. Consider the effect of instability (Tu, K values on S. For this Rg-y. We represent in the form of the relation -R.,., (HdVi) (9) BXW K () whose substitution in equation (2) defines the expression s. | ai (U (f), (10) j, (Tn (n -) / (K41) d X. (1) / (K + 1) With variations in the K value due to the influence of the control generator 9 on the amplifier 1, the relative change in the output signal will be determined by the dependence of 9S SS KEK S K-Sigi, where AS / S DK / K are the relative changes in the conversion coefficient and the transmission coefficient, respectively, of the amplifier 1. From the equation .12 it follows o at 0 o The variation of the parameter K does not affect the output signal, and pr (f: O a variable component with a control frequency will change its value and phase relative to the control signal depending on the value and sign (Hz. Therefore the output signal in comparison unit 8, which is, for example, a phase-sensitive rectifier, acts after evaluating its phase relative to the signal of generator 9 on the control input of amplifier 4 of converter 3 of impedance before the onset of equilibrium, determining Oi 0 equality. This implements the relations (B) and (Sa.). Thus, in the proposed active scale converter, parametric invariance is realized, i.e. the independence of the conversion results from changes in parameters, which improves the accuracy and speed of the device. These properties of the transducer can also be used in the implementation of 87528 5 in the positive feedback circuit, which allows a significant increase in the gain factor. It is possible to use the proposed converter in the form of an electrical resistance converter, with RQJ acting as a convertible resistance. Claim 1. An active scale converter comprising an amplifier with a series and (or) parallel current feedback and (or) voltage circuit formed by a voltage divider including reference impedance and feedback impedance, characterized in that The aim is to achieve accuracy and fast scale conversion, at least one of the elements of the feedback circuit is designed as an impedance converter. 2. The converter according to claim 1, wherein it comprises a control generator, a comparison unit, for example, a phase sensitive rectifier with a low-pass filter at the output, the generator outputs connected to one of the inputs of the comparison unit and the control input of the amplifier, the other input of the comparison unit is connected to the input of the scale converter, and the output of the comparison unit is connected to the control input of an element of the impedance converter, which determines the balance in the circuit, for example an amplifier of the impedance converter. Sources of information taken into account during the examination 1. Volgin L.I. Linear measuring transducers for measuring instruments and systems. M., Sov. radio, 1971, p. 53-66.
2.Авторское свидетельство СССР 253235, кл. Н 03 F 1/34, 1971 (прототип).2. Authors certificate of the USSR 253235, cl. H 03 F 1/34, 1971 (prototype).