Калібратор змінної напруги

Калібратор змінної напруги, що містить задавальний генератор, вихід якого з'єднаний із входом регулюючого блока, підсилювач потужності, виходом підключений до вихідної шини, компаратор, один вхід якого підключений до джерела опорної напруги, а вихід через підсилювач неузгодже 3 43567 керованих масштабних перетворювачів є входами керуючого коду. На Фіг.1 наведена структурна схема калібратора змінної напруги; на Фіг 2 - часові діаграми його роботи. Калібратор змінної напруги містить задаючий генератор 1, вихід якого з'єднаний із входом регулюючого блоку 2, підсилювач 3 потужності, виходом підключений до вихідної шини, компаратор 4, один вхід якого підключений до джерела 5 опорної напруги, підсилювач 6 неузгодженості, перший керований масштабний перетворювач 7, другий керований масштабний перетворювач 8, суморізницевий блок 9, причому перший керований масштабний перетворювач 7 включений між регулюючим блоком 2 і підсилювачем потужності 3, вихід суморізницевого блоку 9 підключений до другого входу компаратора 4, виходом з'єднаного через підсилювач неузгодженості 6 з керуючим входом регулюючого блоку 2, суматорні входи суморізницевого блоку відповідно підключені до вихідної шини і джерела опорної напруги 5, а віднімаючий вхід підключено до виходу другого керованого масштабного перетворювача 8, що входом з'єднаний із джерелом опорної напруги 5, причому цифрові входи керованих масштабних перетворювачів є входами керуючого коду. В якості регулюючого блоку 2 можуть бути використані оптрони, діоди або польові транзистори, компаратор 4 може бути виконаним за диференціальною схемою включення амплітудних детекторів, перетворювачів средньовипрямлених значень або термоперетворювачів. Суморізницевий блок 9 залежно від частотного діапазону калібратора може бути виконаний на операційному підсилювачі або дискретних елементах. У якості керованих масштабних перетворювачів можуть бути використані серійні цифроаналогові перетворювачі. Пристрій функціонує в такий спосіб. Вихідна напруга задаючого генератора 1, проходячи через регулюючий блок 2, перший керований масштабний перетворювач 7 і підсилювач потужності 3, надходить на вхід суморізницевого блоку 9, де алгебраїчне підсумовується з напругою U0 безпосередньо від джерела 5 опорної напруги й масштабованим U0 блоком 8, тобто U0 К8. Компаратор 4 порівнює вихідну напругу блоку 9, що містить як змінну, так і постійну складову, з опорною напругою U0 блоку 5. Різницевий сигнал Uвих через підсилювач неузгодженості 6 надходить на керуючий вхід регулюючого блоку 2 і змінює його коефіцієнт передачі доти, поки не буде досягнута рівність сигналів на входах компаратора 4. Рівняння перетворення має вигляд: UВИХ - U0K 8 + U0 - U0 K 6K 2K 7K 3 = UВИХ , де Ki - коефіцієнт передачі i-го блоку; U0 - величина опорної напруги блоку 5; UВИХ - вихідна напруга калібратора за амплітудним, середньо-вимпрямленим, середньоквадратичним значенням залежно від типу компаратора 4. [( ) ] 4 Спрощуючи цей вираз та з огляду на те, що K 6 ® ¥ , одержимо UВИХ = U0K 8, тобто вихідна напруга калібратора прямо пропорційна опорній, а її значення (за амплітудним, середньовипрямленим або середньо-квадратичним) визначає коефіцієнт передачі керованого масштабного перетворювача 8. Таким чином, в усталеному режимі (при фіксованих коефіцієнтах передачі блоків 7 і 8) пристрій функціонує як класична структура, стабілізуючи вихідну напругу задаючого генератора 1. Розглянемо роботу пристрою при керованій змінні вихідної напруги (Фіг.2). Керуючий код N у момент часу t1 одночасно змінює коефіцієнти передачі прямого і зворотнього кола за допомогою керованих масштабних перетворювачів 7 і 8. Цю зміну необхідно робити в такий спосіб, щоб сумарне значення вихідного сигналу суморізницевого блоку 9 UВИХ9 залишилося незмінним (наприклад, за амплітудним значенням). Причому ця швидка зміна відбувається на вході інерційного блоку компаратора 4. Тому на вході підсилювача неузгодження 6 не виникає сигнал некомпенсації, але в той же час на виході встановлюється нове значення напруги калібратора. Умова недопущення перехідних процесів у калібраторі при зміні керуючого коду має вигляд UГK 2K 7NK 3 + (U0 - U0K 8N) = U0, де К7, К8 - коефіцієнти передачі керованих масштабних перетворювачів 7, 8 залежних від коду керування N; UГ - вихідна напруга задаючого генератора 1. Зазначимо, що ця умова надійно виконується в процесі функціонування пристрою. При зміні напруги UГ або коефіцієнта передачі регульованого блоку 2 схема автоматично змінює К2 до дотримання зазначеної умови. При зміні керуючого коду N вихідна напруга встановлюється практично миттєво, перехідні процеси не виникають, керуючий сигнал регульованого блоку 2 залишається незмінним. Використання цього технічного рішення дозволить у порівнянні із прототипом підвищити швидкодію дії на порядок і вище і реалізувати калібратор змінної напруги із часом встановлення вихідного рівня меншим за період його вихідного сигналу. Крім того, пристрій має високу точність, тому що компаратор 4 функціонує при постійній сумі вхідних напруг і малі нелінійні спотворення у зв'язку з тим, що регулюючий блок 2 функціонує у вузькому динамічному діапазоні. Калібратор також має гарну стійкість, тому що не вимагається висока швидкодія в колі регулювання. 1. Федоров A.M., Цыган А.Я., Мичурин В.И. Метрологическое обеспечение электронных средств измерения электрических величин. Ленинград: Энергостаниздат, 1988. 2. Гуревич М.Л., Горшков А.В. Калибратор напряжения высокочастотный Н5- 4. // Радиоизмерения и электроника. - Н.Новгород ННИПИ «Кварц».2007.-№13. 5 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 43567 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