Лінійний перетворювач змінної напруги в постійну

Лінійний перетворювач змінної напруги в постійну, що містить два диференційно включених детектори, віднімаючий пристрій, підсилювач некомпенсації, модулятор, який відрізняється тим, що в нього введено три суматори, джерело опорної напруги, підсилювач, генератор, при цьому вхід 3 42593 постійну. Перетворювач містить перший суматор 1, до першого входу якого під'єднано вхід перетворювача, а вихід через перший детектор 2 під'єднано до першого входу другого суматора 3 і першого входу віднімаючого пристрою 4, вихід якого через підсилювач некомпенсації 5 під'єднано до виходу перетворювача і входу модулятора 6, вихід якого через перший вхід третього суматора 7 і другий детектор 8 під'єднано до третього входу другого суматора 3 і другого входу віднімаючого пристрою 4, а джерело опорної напруги 9 під'єднано до другого входу другого суматора 3, вихід якого через підсилювач 10 генератор 11 з'єднано з другими входами першого 1 і третього 7 суматорів. Суматори 1, 3, 7, віднімаючий пристрій 4 можуть бути виконані на операційних підсилювачах або резисторах. Детектори 2, 8 - це амплітудні детектори або термоперетворювачі на транзисторах з підігрівом, термопарах, польових транзисторах тощо. Модулятор 6 призначений для перетворення постійної вихідної напруги Uвих в змінну і виконується як правило з застосуванням транзисторного ключа і генератора імпульсів. Генератор 11 залежно від спектру вхідної напруги Ux може бути генератором постійної напруги чи струму, генератором змінної напруги (струму) зокрема, «шумової» напруги (струму). Перетворювач функціонує таким чином. Досліджувана змінна напруга Ux через суматор 1 надходить на перший детектор 2, де перетворю 4 ється в постійну напругу Е1, яка через віднімаючий пристрій 4, підсилювач некомпенсації 5 надходить на вихід перетворювача і на модулятор 6. Модулятор перетворює постійну напругу в змінну, яка через третій суматор 7 діє на другий детектор 8, вихідна напруга якого Е2 через віднімаючий пристрій 4 компанує вихідну напругу Е1 першого детектора 2. Одночасно сума напруг Е1+Е2 на другому суматорі 3 порівнюється з напругою джерела напруга 9 і їх різниця через підсилювач 10 перетворюється в напругу (струм) генератора 11, яка через перший 1 і третій 7 суматори надходить на детектори 2 і 8. При великих коефіцієнтах підсилення підсилювачів 5 і 10 можна вважати, що Е1≈Е2, в свою чергу E1=f2(Ūx+Uзм), а E2=f8(Ūвих +Uзм), де f2(…), f8(…) - функції перетворення вхідних напруг детекторами 2 і 8, відповідно Ux - амплітудне, середньовипрямлене або середньоквадратичне значення вхідної напруги Uвих Uзм - вихідна напруга перетворювача і напруга зміщення, яка з'являється на вході цих детекторів під дією генератора 11. Коефіцієнт передачі модулятора 6 вважаємо одиничним. Розкладаючи в ряд функції f2(…), f8(…) і позначаючи коефіцієнти перетворення відповідно до нумерації блоків отримаємо рівність K21(Ūx+Uзм)+K22(Ūx+Uзм)2+K23(Ūx+Uзм)3+…=K81(Uвих+Uзм)+K82(Uвих+Uзм)2+K83(Uвих+Uзм)3… Під дією стабілізатора (блоки 9, 3, 10, 11, 1, 2, 7, 8) сума напруг на входах детекторів з близькими характеристиками є сталою величиною, тобто U вих = (Ūx+Uзм)=(Uвих+Uзм) - const Тоді із (1) маємо ö æK ö æK K K 21 U x + ç 21 - 1÷U зм + ç 22 - 1÷ (U x + U зм )2 + 23 (U x + U зм )3 + ... ÷ çK ÷ çK K 83 K 81 ø è 82 ø è 81 В ряді (3) всі члени починаючи з другого відповідно до (2) є сталими величинами і їх легко можна скомплектувати, наприклад, введенням напруги зміщення у підсилювачів 5. Таким чином із рівняння (3) можна зробити висновки, що у перетворювачі змінної напруги в постійну не виникає похибка нелінійності навіть при зміні вхідної напруги Uх. Детектори 2 і 8 знаходяться весь час під дією сталих напруг (рівняння 2) і це зближує ідентичність детекторів, відповідно, зменшується похибка перетворення. Так, якщо в якості детекторів 2, 8 застосовані термоперетворювачі, то незалежно від (1) (2) (3) рівня вхідної напруги U x температури їх нагріву високі (≈1000°С), постійні і близькі одна до одної, що суттєво зближує їх коефіцієнти К21, К81 і таким чином підвищується точність перетворення. Схема стабілізації суми вхідних напруг (блоки 9, 3, 10, 11) із-за її одночасної дії на детектори 2, 8 практично не впливає на похибку перетворення. Перевагою є також те, що глибина зворотного зв'язку у цьому перетворювачі також є сталою величиною, незалежною від Ux і це зменшує рівень шумів на виході перетворювача, особливо, при малих вхідних напруг аж до Ux»0. 5 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 42593 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601