CS235423B1

CS235423B1 - Isolation amplifier wiring

Info

Publication number: CS235423B1
Application number: CS334083A
Authority: CS
Inventors: Michal Bendik; Tomas Svaton
Original assignee: Michal Bendik; Tomas Svaton
Priority date: 1983-05-12
Filing date: 1983-05-12
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Vynález ee týká zapojeni oddělovacího zesilovače. Vstup obvodu ja spojen jednak ee vstupem rozdílového zesilovače jehož výstup je spojen ee vstupem řízeného nultívibrátoru a e výstupem filtru. Výstup řízeného multivibrétoru je spojen přes spínač e budicím vinutím oddělovacího transformátoru. Vstup filtru je apojen přes usměrňovač s primárním pracovním vinutím oddělovacího transformátoru, jehož sekundární pracovní vinutí je spojeno přes usměrňovač se vstupem filtru. Mezi výstup rozdílového zesilovače a vstup řízeného multivibrétoru je vřazen optoelektrický člen.The invention relates to the connection of an isolation amplifier. The input of the circuit is connected to the input of a differential amplifier, the output of which is connected to the input of a controlled zero-vibrator and to the output of a filter. The output of the controlled multivibrator is connected via a switch to the excitation winding of an isolation transformer. The input of the filter is connected via a rectifier to the primary working winding of an isolation transformer, the secondary working winding of which is connected via a rectifier to the input of the filter. An optoelectronic element is inserted between the output of the differential amplifier and the input of the controlled multivibrator.

Description

Vynález se týká zapojeni oddělovacího zesilovače. Pro galvanické oddělaní stejnosměrných analogových signálů se používají oddělovací zesilovače, které je možno rozdělit do dvou skupin. Bo první skupiny nálsžl zesilovače využívající jako vlastni oddělovací prvek optoslektrický člen. Možných zapojeni existuje celá řada. Společné nevýhody takto koncipovaných zesilovačů vyplývají z některých nepříjemných vlastnosti optočlenů. Jde o nelineární prvek e velkým rozptylem parametrů vyžadujíc! výběr (párování) s velkým nárokem na spotřebu. Tento oddělovací prvek prakticky neumožňuje přenos větších výkonů. Oddělovací zesilovače využívajíc! transformátory tvoři druhou skupinu. Tyto zesilovače se objevuji ve dvou verzích. V první verzi se používá pro přenos užitečná informace (vstupní signál) a napájecího výkonu dvou samostatných transformátorů. Konkrétních zapojeni je celá řada.The present invention relates to a decoupling amplifier. Isolating amplifiers are used for galvanic isolation of DC analog signals, which can be divided into two groups. The first group of amplifiers utilizing an optoslectric element as their own separating element. There are many possible connections. The common disadvantages of amplifiers conceived in this way arise from some of the unpleasant properties of the optocouplers. It is a non-linear element with a large dispersion of parameters requiring! selection (pairing) with high demand for consumption. This separation element practically does not allow the transmission of larger powers. Isolating amplifiers using! transformers form the second group. These amplifiers appear in two versions. In the first version, useful information (input signal) and power supply of two separate transformers are used for transmission. There are many specific connections.

V druhá verzi je jedním transformátorem přenášená jak užitečná informace, tak taká energie pro napájeni oddělená části zesilovače. U táto verze je známo pouze zapojení s pomocným multivibrátorem pracujícím na pevně nastavené frekvenci. Výhodou tohoto uspořádáni je skutečnost, že se využívá pouze jednoho transformátoru. Nevýhodou je, že řízeni transformátoru ve fázi přenosu užitečného signálu je dost obtížné. Aby se dosáhlo dobrého přenosu je nutno použit pomocných vinutí pro řízeni demodulátorů. Oddělovací transformátor je komplikovaný a tlm i cenově nevýhodný.In the second version, both the useful information and the power supply to the discrete part of the amplifier are transmitted by one transformer. In this version, only a wiring with a fixed multivibrator is known. The advantage of this arrangement is that only one transformer is used. The disadvantage is that controlling the transformer in the useful signal transmission phase is quite difficult. In order to achieve good transmission, it is necessary to use auxiliary windings for controlling the demodulators. The isolation transformer is complicated and damped and cost-effective.

Uvedená nedostatky odstraňuje zapojeni oddělovacího zesilovače podle vynálezu. Jeho podstatou je, že vstup obvodu je spojen jednak se vstupem rozdílového zesilovače, jehož výstup je spojen se vstupem řízeného multivibrétoru, jehož výstup je přes spínač spojen s budicím vinutím oddělovacího transformátoru a vstup obvodu je dále spojen s výstupem prvního filtru, jehož vstup je spojen přes první usměrňovač s primárním pracovním vinutím oddělovacího transformátoru, jehož sekundární pracovní vinutí je spojeno se vstupem druhého filtru přes druhý usměrňovač. Zapojeni podle vynálezu může být provedeno i tak, že mezi výstup rozdílového zesilovače a vstup řízeného multivibrétoru je vřezen optoelektrický členThese drawbacks are eliminated by the connection of the isolating amplifier according to the invention. Its essence is that the circuit input is connected to the input of a differential amplifier, the output of which is connected to the input of a controlled multivibrator, whose output is connected via a switch to the excitation winding of the isolation transformer and the input of the circuit is connected to via a first rectifier with a primary operating winding of the isolation transformer, the secondary operating winding of which is connected to the input of the second filter through the second rectifier. The circuit according to the invention can also be implemented in such a way that an optoelectric element is cut between the output of the differential amplifier and the input of the controlled multivibrator.

Zapojeni oddšlovačeho zesilovače podle vynálezu má proti dosud známým zapojením tyto výhody: Zapojení ja jedno&ransformátoro.vá. Transformátor je přesto maximálně jednoduchý. Řízeni přenosu užitečného signálu je nenáročná. Z hladiska potřebného příkonu je toto zapojeni velice úsporná. Přenos energie potřebná pro napájeni oddělená části je závislý na velikosti přenáienáho signálu, což usnadňuje stabilizaci výkonu pro oddělenou část.The wiring of the decoupler amplifier according to the invention has the following advantages over the hitherto known wiring: The wiring is a single transformer. Nevertheless, the transformer is as simple as possible. Controlling the transmission of a useful signal is undemanding. This connection is very economical in terms of the required power input. The power transmission required to power the discrete part is dependent on the size of the transmitted signal, which facilitates power stabilization for the discrete part.

Zesilovač je v tomto zapojeni napájen z primární strany a je vhodný pro odděleni výstupních signálů u jednotlivých přístrojů, na jejichž napájecí soustavu může být zesilovač připojen. Přidáním optoelektrickáho členu, jehož vlastnosti prakticky neovlivňuji parametry zesilovače je možné zesilovač upravit pro napájeni za sekundární strany. Zesilovač v tomto uspořádáni je vhodný pro odděleni zdrojů signálů, která nejsou vybaveny vhodnou napájeol soustavou. Napájecí zdroj js možno použit současně pro několik zesilovačů. Ha připojeném výkresu jsou znázorněny dva příklady provedeni zapojení podle vynálezu. Na obr. 1 je znázorněno základní jednoduchá schéma zapojeni oddělovacího zesilovače podle vynálezu.The amplifier in this connection is powered from the primary side and is suitable for separating the output signals of individual devices to which the amplifier can be connected. By adding an optoelectric element whose properties practically do not affect the parameters of the amplifier, the amplifier can be adapted to be fed from the secondary side. The amplifier in this arrangement is suitable for separating signal sources that are not equipped with a suitable power supply. The power supply can be used simultaneously for several amplifiers. Two examples of embodiments according to the invention are shown in the attached drawing. Fig. 1 shows a basic simple circuit diagram of a decoupling amplifier according to the invention.

Vstup 1 obvodu se rozvětvuje na dvě větve. Jedna větev je spojena se vatupam 21 rozdílového zesilovače 2 a druhá větev je spojena s výstupem 61 prvního filtru £. Výstup 22 rozdílového zesilovače 2 ja spojen sa vstupem JI řízeného multivibrétoru J, jehož výstup 32 je přes spínač 1,0 spojen a budicím vinutím 41 oddělovacího transformátoru 4, jehož primární pracovní vinuti 43 je spojeno přes usměrňovač 2 ee vstupem £2 prvního filtru 4* Sekundární pracovní vinutí 44 oddělovacího transformátoru 4 je spojeno přee usměrňovač 2 ee vstupem 81 druhého filtru g. Napájecí vinuti 42 oddélovaclho transformátoru 4 je spojeno s (na výkrese nezakreslenou) oddělenou části zesilovače.Input 1 of the circuit branches into two branches. One branch is connected to the vatupam 21 of the differential amplifier 2 and the other branch is connected to the output 61 of the first filter 6. The output 22 of the differential amplifier 2 is connected to the input J1 of the controlled multivibrator J, the output 32 of which is connected via the switch 1,0 and the drive winding 41 of the isolation transformer 4, the primary working winding 43 of which is connected via the rectifier 2e. The secondary working winding 44 of the isolating transformer 4 is connected via a rectifier 2e to the inlet 81 of the second filter g. The supply winding 42 of the isolating transformer 4 is connected to a separate part of the amplifier.

Oddělovací transformátor 1 je napájen v bodě 45. Výstup 82 druhého filtru 8 je spojen a výstupem 2 obvodu. Na obr. 2 je znázorněn dalěí příklad provedení zapojení podle vynálezu. Mezi výstup 22 rozdílového zesilovače 2 a vatup 31 řízeného multivibrátoru J je vřazen optoelektrický člen 11. Zapojení oddělovacího zesilovače podle vynálezu na obr.1 pracuje takto: Na vstupu 21 rozdílového zesilovače 2 ae srovnává vstupní napětí s výstupním napětím zpětnovazební smyčky. Výstupní napětí tohoto zeailováče upravuje frekvenci řízeného astabilního multivibrétoru J, který svým výstupem 32 ovládá spínač zapojený v primárním vinutí 41 oddělovacího transformátoru 1 a tím i velikost napětí na primárním a sekundárním pracovním vinutí 43. 44 oddělovacího transformátoru A. jež musí být naprosto symetrická. Totéž pletí i pro první a druhý usměrňovač ž. I ® první a druhý filtr 6,, 8. Za předpokladu dokonalé symetrie jsou napětí na. výstupech prvního a druhého filtru 61. 82 totožná a přímo úměrná napětí vstupnímu. Pro přenos užitečného signálu je využito jedné poloviny napělových impulsů vznikajících na primárním a sekundárním pracovním vinutí 13. 11· Druhá polovina je využita pro přenos energie z primárního pracovního vinutí 41 prostřednictvím napájecího vinutí 42 určené k napájení sekundárních obvodů. Funkce oddělovacího zesilovače a optoelektrickým členem 11 na obr. 2 je obdobná.The isolation transformer 1 is powered at point 45. The output 82 of the second filter 8 is coupled to the output 2 of the circuit. FIG. 2 shows another embodiment of the circuit according to the invention. An optoelectric element 11 is interposed between the output 22 of the differential amplifier 2 and the vatup 31 of the controlled multivibrator J. The output voltage of this amplifier adjusts the frequency of the controlled astable multivibrator J, whose output 32 controls the switch connected in the primary winding 41 of the isolation transformer 1 and hence the voltage on the primary and secondary working windings 43, 44 of the isolation transformer A. The same skin for the first and second rectifier w. I ® first and second filter 6 ,, 8. Assuming perfect symmetry, the voltages are at. the outputs of the first and second filters 61, 82 are identical and directly proportional to the input voltage. One half of the voltage pulses generated on the primary and secondary working windings 13 is used to transmit the useful signal. The function of the decoupling amplifier and the optoelectric element 11 in FIG. 2 is similar.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. An isolation amplifier circuit, characterized in that the circuit input (1) is connected to the input (21) of the differential amplifier (2), the output of which (22) is connected to the input (31) of the controlled multivibrator (3). (32) is connected via the switch (10) and the excitation winding (41) of the isolation transformer (4), and the circuit input (1) is further coupled to the outlet (61) of the first filter (6) whose input (62) is coupled a rectifier (5) and a primary working winding (43) of the isolation transformer (4) whose secondary working winding (44) is connected to the inlet of the second (81) filter (8) through the second rectifier (7).

Connection according to Claim 1, characterized in that an optoelectric element (11) is inserted between the output (22) of the differential amplifier (2) and the vatup (31) of the controlled multivibrator (3).