CS268031B1

CS268031B1 - Wiring an asymmetric voltage isolation transducer to compensate for the voltage transmission error

Info

Publication number: CS268031B1
Application number: CS876293A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Hazdra
Original assignee: Hazdra Frantisek
Priority date: 1987-08-28
Filing date: 1987-08-28
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS629387A1

Abstract

Vstupní strana izolačního převodníku obsahuje vstupní zesilovač spojený s plovoucí nulou převodníku, modulační obvod přeměňující vstupní stejnosměrné napětí na střídavé, které je pak přiváděno na primární vinutí převodového transformátoru, dále stejnosměrný napájecí obvod vzestupního zesilovače, jehož zdrojem je sekundární vinutí budicího transformátoru s připojenými diodami. Výstupní galvanicky oddělená strana převodníku obsahuje symetrický napájecí zdroj, spojený s nulou převodníku, přičemž ke kladnému a zápornému pólu tohoto zdroje jsou paralelně připojeny generátor obdélníkovitého napětí a výstupní operační zesilovač. Mezi výstupním zesilovačem a sekundárním vinutím převodového transformátoru je zapojen obvod demodulátoru, v němž je přenášený napětový signál usměrňován. Výstup generátoru obdélníkovitého napětí je spojen jednak přes třetí odpor a demodulátorem a jednak s primárním vinutím budicího transformátoru. Kompenzace chyby přenosu je zajišíována odporovou kombinací mezi výstupním operačním zesilovačem a symetrickým napájecím zdrojem v závislosti na dalších prvcích zapojení.The input side of the isolation converter contains an input amplifier connected to the floating zero of the converter, a modulation circuit converting the input DC voltage to AC, which is then fed to the primary winding of the step-up transformer, and a DC power supply circuit of the step-up amplifier, the source of which is the secondary winding of the excitation transformer with connected diodes. The output galvanically isolated side of the converter contains a symmetrical power supply connected to the zero of the converter, while a rectangular voltage generator and an output operational amplifier are connected in parallel to the positive and negative poles of this source. A demodulator circuit is connected between the output amplifier and the secondary winding of the step-up transformer, in which the transmitted voltage signal is rectified. The output of the rectangular voltage generator is connected, on the one hand, through a third resistor and a demodulator, and on the other hand, to the primary winding of the excitation transformer. Transmission error compensation is provided by a resistor combination between the output operational amplifier and the symmetrical power supply, depending on other circuit elements.

Description

Vynález se týká zapcjení nesymetrického měřícího izolačního převodníku napětí s kompenzací chyby napětcvého přenosu.The invention relates to the connection of an asymmetrical measuring isolation voltage converter with voltage transfer error compensation.

V měřicí a regulační technice je třeba často převádět napětové signály o různých napětových úrovních a s cenící se polaritou na galvanicky oddělené výstupní signály s přesně definovanými napětovými přenosy. .In measuring and control technology, it is often necessary to convert voltage signals of different voltage levels and with valuable polarity into galvanically isolated output signals with precisely defined voltage transmissions. .

Dosud se tento problém řeší pomocí symetrických diodových nebo tranzistorových modulátorů a demodulátorů, které mohou být napájeny z napěíových nebo proudových zdrojů. Modulátorem se vstupní signál přeměňuje na střídavý, dále se galvanicky odděluje transformátorem a usměrňuje demodulátorem. V některých případech se ke galvanickému oddělení signálů používá zpětnovazebních systémů, využívajících ke své funkci magneticky závislé prvky.So far, this problem has been solved by means of symmetrical diode or transistor modulators and demodulators, which can be powered from voltage or current sources. The modulator converts the input signal into alternating current, then it is galvanically separated by a transformer and rectified by a demodulator. In some cases, feedback systems using magnetically dependent elements are used for galvanic separation of signals.

Nevýhodou dosud známých izolačních převodníků jsou jejich poměrně složité obvody, které mají při výrobě značné nároky na materiál a pracnost. Zvláště nevýhodná je konstrukce jejich vícevinutových izolačních transformátorů, které jsou nutné pro funkci izolačních převodníků pracujících na principu symetrických modulátorů a demodulátorů. Jejich vinutí s větším počtem vývodů je nejen značně objemné a výrobně pracné, ale právě tento jejich objem brání dosáhnout vyšší izolační hladiny celého izolačního převodníku.The disadvantage of the hitherto known isolation transducers is their relatively complex circuits, which have considerable demands on material and labor during production. Particularly disadvantageous is the construction of their multi-winding isolation transformers, which are necessary for the function of isolating transducers operating on the principle of symmetrical modulators and demodulators. Their winding with a larger number of terminals is not only quite bulky and laborious to manufacture, but it is precisely this volume that prevents them from achieving a higher insulation level of the entire insulation converter.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení nesymetrického měřícího izolačního převodníku napětí s kompenzací chyby napětového přenosu podle vynálezu, které obsahuje vstupní zesilovač spojený s plovoucí nulou izolačního převodníku a symetrický stejniíměrný napájecí zdroj, jehož nulová svorka je zároveň nulou izolačního převodníku, přičemž ke kladnému a zápornému pólu tohoto zdroje je připojen jednak generátor obdélníkovitého napětí a jednak výstupní operační zesilovač. Podstatou vynálezu je, že kladná napájecí svorka vstupního zesilovače je zapojena mezi katodou první diody a jedním pólem prvního filtračního kondenzátoru, zatímco jeho záporná napájecí svorka je zapojena mezi anodou druhé diody a jedním pólem druhého filtračního kondenzátoru. Zbývající elektrody první a druhé diody jsou společně s jedním koncem prvního odporu spojeny se začátkem sekundárního vinutí budicího transformátoru. Druhý konec prvního odporu je spojen jednak s jedním koncem druhého odporu a jednak s bází modulačního tranzistoru, jehož emitor je spojen s koncem primárního vinutí převodového transformátoru. Začátek tohoto vinutí je spojen s výstupní svorkou vstupního zesilovače, ke které je ještě připojen jeden pól třetího filtračního kondenzátoru, jehož druhý pól je spojen s plovoucí nulou izolačního převodníku, se kterou jsou rovněž spojeny kolektor modulačního tranzistoru, druhý konec druhého odporu, druhé póly prvního a druhého filtračního kondenzátoru a konec sekundárního vinutí budicího transformátoru. Výstup generátoru obdélníkovitého napětí je spojen jednak se začátkem primárního vinutí budicího transformátoru a jednak přes čtvrtý odpor s bází demodulačního tranzistoru, s níž je přes třetí odpor spojen emitor téhož tranzistoru. K jeho kolektoru je připojen začátek sekundárního vinutí převodového transformátoru současně s jedním koncem tlumicího odporu. K emitoru demodulačního tranzistoru je ještě připojen jeden pól pamětového kondenzátoru společně se začátkem odporu dolnofrekvenčního filtru jehož druhý konec je zároveň s jedním pólem kondenzátoru dolnofrekvenčního filtru zapojen do neinvertorujícího vstupu výstupního operačního zesilovače, k jehož výstupu je připojena sériová kombinace prvního, druhého a třetího zpětnovazebního odporu. Invertorující vstup výstupního operačního zesilovače je spojen jednak s anodou kompenzační diody, jejíž katoda je spojena s prvním koncem druhého kompenzačního odporu a jednak je tento invertorující vstup spojen se spojovacím uzlem prvního a druhého zpětnovazebního odporu. Spojovací uzel mezi druhým a třetím zpětnovazebním odporem je přes první kompenzační odpor připojen buď ke kladnému nebo zápornému pólu symetrického napájecího zdroje. K nulové svorce tohoto zdroje jsou společně připojeny druhé konce třetího zpětnovazebního odporu, druhého kompenzačního odporu a tlumicího odporu, druhé póly paměíového kondenzátoru a kondenzátoru dolnofrekvenčního filtru, jakož i konec sekundárního vinutí převodového transformátoru a konec primárního vinutí budicího transformátoru.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the connection of an unbalanced voltage measuring voltage converter with voltage transfer error according to the invention, which comprises an input amplifier connected to the floating zero of the insulation converter and a symmetrical DC power supply, the zero terminal being a rectangular voltage generator and an output operational amplifier are connected. The essence of the invention is that the positive supply terminal of the input amplifier is connected between the cathode of the first diode and one pole of the first filter capacitor, while its negative supply terminal is connected between the anode of the second diode and one pole of the second filter capacitor. The remaining electrodes of the first and second diodes are connected together with one end of the first resistor to the beginning of the secondary winding of the excitation transformer. The other end of the first resistor is connected to one end of the second resistor and to the base of the modulating transistor, the emitter of which is connected to the end of the primary winding of the gear transformer. The beginning of this winding is connected to the output terminal of the input amplifier, to which one pole of the third filter capacitor is connected, the second pole of which is connected to the floating zero of the isolation transducer, to which the collector of the modulation transistor is connected; and a second filter capacitor and an end of the secondary winding of the excitation transformer. The output of the rectangular voltage generator is connected on the one hand to the beginning of the primary winding of the excitation transformer and on the other hand via a fourth resistor to the base of the demodulation transistor, to which the emitter of the same transistor is connected via a third resistor. The beginning of the secondary winding of the gear transformer is connected to its collector at the same time as one end of the damping resistor. One pole of the memory capacitor is connected to the emitter of the demodulation transistor together with the beginning of the low filter resistance, the other end of which is connected to the non-inverting input of the output operational amplifier, the output of which is connected . The inverting input of the output operational amplifier is connected to the anode of the compensation diode, the cathode of which is connected to the first end of the second compensation resistor, and the inverting input is connected to the connection node of the first and second feedback resistors. The connection node between the second and third feedback resistors is connected via the first compensation resistor to either the positive or negative pole of the balanced power supply. The second terminals of the third feedback resistor, the second compensating resistor and the damping resistor, the second poles of the memory capacitor and the low frequency filter capacitor, as well as the end of the secondary winding of the gear transformer and the end of the primary winding of the excitation transformer are connected together to the neutral terminal of this source.

268 031 Bl268 031 Bl

Zapojením podle vynálezu je oproti dosud známým řešením dosaženo zjednodušení obvodu měřicího izolačního převodníku a zejména je umožněno zjednodušit vinutí obou použitých izolačních transformátorů. Další jeho výhodou je docílení vysoké linearity přenosu napěťového signálu při zachování jeho dobrých dynamických vlastností, jednoduchá vinutí izolačních transformátoru umožňují zvýšit izolační hladinu nesymetrického měřicího převodníku při zachování jeho rozměrů a spolu s jednodušším obvodovým zapojením dává předpoklad ke snížení pracnosti jeho výroby i nákladů na použitý materiál.By connecting according to the invention, a simplification of the circuit of the measuring isolation transducer is achieved in contrast to the hitherto known solutions, and in particular it is possible to simplify the winding of the two isolation transformers used. Another advantage is the achievement of high linearity of voltage signal transmission while maintaining its good dynamic properties, simple windings of isolating transformers allow to increase the insulation level of asymmetrical measuring transducer while maintaining its dimensions and together with simpler circuitry provides a prerequisite to reduce labor .

Příkladné zapojení nesymetrického měřicího izolačního převodníku napětí s kompenzací chyby napěťového přenosu podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojeném výkresu.An exemplary connection of an unbalanced measuring isolation voltage converter with voltage transmission error compensation according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing.

Ke kladnému pólu 222 a zápornému pólu 223 symetrického napájecího zdroje 22 jsou zapojeny napájecí vstupy generátoru 23 obdélníkovítého napětí a současně i napájecí vstupy výstupního operačního zesilovače 15, jehož výstup tvoří výstupní svorku 28 popisovaného izolačního převodníku. Symetrický napájecí zdroj 22 sestává ze dvou shodných napájecích zdrojů zapojených do serie, jejichž společný potenciál vytváří nulový potenciál, který je nulou £ odizolované části izolačního převodníku. Napětí obou těchto zdrojů proti nulovému potenciálu je opačných polarit a je symetrické. Vstupní část izolačního převodníku je tvořena vstupním zesilovačem χ, jímž je integrovaný zesilovač s napěťovým výstupem, jeho jedna vstupní svorka 104 je zároveň vstupem izolačního převodníku, jehož plovoucí nula 0/ je spojena s druhou vstupní svorkou vstupního zesilovače L· Kladná napájecí svorka 101 vstupního zesilovače _1 je zapojena mezi katodou první diody 26 a jedním pólem prvního filtračního kondenzátoru 24, zatímco jeho záporná napájecí svorka 102 je zapojena mezi anodou druhé diody 27 a jedním pólem druhého filtračního kondenzátoru 21- Anoda první diody 26 společně s katodou druhé diody 27 a jedním koncem prvního odporu 2 jsou spojeny se začátkem sekundárního vinutí 72 budícího transformátoru. Druhý konec prvního odporu 3 a jeden konec druhého odporu 2 jsou spojeny s bází modulačního tranzistoru 2» jehož emitor je spojen s koncem primárního vinutí 61 převodového transformátoru. Začátek tohoto vinutí 61 je spojen s výstupní svorkou 103 vstupního zesilovače 2, k níž je rovněž připojen jeden pól třetího filtračního kondenzátoru 2> jehož druhý pól je spojen s plovoucí 0/ izolačního převodníku, s níž jsou ještě spojeny kolektor modulačního tranzistoru 2 druhý konec druhého odporu 2, druhé póly prvního a druhého filtračního kondenzátoru 24, 25 a konec sekundárního vinutí 72 budicího transformátoru. V odizolované části izolačního převodníku je výstup generátoru 23 obdélníkovitého napětí spojen jednak se začátkem primárního vinutí 71 budicího transformátoru a jednak přes čtvrtý odpor 11 s bází demodulačního tranzistoru 2, mezi jehož emitorem a b^zí je zapojen třetí odpor 10. Kolektor tohoto tranzistoru 2 3^e společně s jedním pólem tlumicího odporu 2 spojen se začátkem sekundárního vinutí 62 převodového transformátoru, zatímco jeho emitor a zároveň jeden pól paměťového kondenzátoru 12 jsou přes odpor 13 dolnofrekvečního filtru spojeny jednak s jedním pólem kondenzátoru 14 dolnofrekvenčního filtru a jednak s neinvertorujícím vstupem výstupního operačního zesilovače 12· K výstupu tohoto zesilovače 15 jsou sériově připojeny první, druhý a třetí zpětnovazební odpor 16, 17, 1B · přičemž invertorující vstup výstupního operačního zesilovače 15 je spojen jednak s anodou kompenzační diody 29 a jednak se spojovacím uzlem prvního a druhého zpětnovazebního odporu 16, 11· Spojovací uzel mezi druhým a třetím odporem 17, 18 je přes první kompenzační odpor 20 propojen s kladným pólem 222 symetrického napájecího zdroje 22, k jehož nulové svorce 221 jsou připojeny druhé konce třetího zpětnovazebního odporu 18 a tlumicího odporu χ, druhé póly paměťového kondenzátoru 12 a kondenzátoru 14 dolnofrekvenčního filtru, konce sekundárního vinutí 62 převodového transformátoru a primárního vinutí 71 budicího transformátoru, jakož i přes druhý kompenzační odpor 21 katoda kompenzační diody 29.The positive inputs 222 of the symmetrical power supply 22 are connected to the positive pole 222 and the negative pole 223 of the symmetrical power supply 22 and at the same time the power inputs of the output operational amplifier 15, the output of which forms the output terminal 28 of the described isolation converter. The symmetrical power supply 22 consists of two identical power supplies connected in series, the common potential of which creates a zero potential, which is the zero of the stripped part of the isolation transducer. The voltage of both of these sources against the zero potential is of opposite polarities and is symmetrical. The input part of the isolation transducer is formed by the input amplifier χ, which is an integrated amplifier with voltage output, its one input terminal 104 is also the input of the isolation transducer, whose floating zero 0 / is connected to the other input terminal of the input amplifier. 1 is connected between the cathode of the first diode 26 and one pole of the first filter capacitor 24, while its negative supply terminal 102 is connected between the anode of the second diode 27 and one pole of the second filter capacitor 21. The anode of the first diode 26 together with the cathode of the second diode 27 and one end of the first resistor 2 are connected to the beginning of the secondary winding 72 of the excitation transformer. The other end of the first resistor 3 and one end of the second resistor 2 are connected to the base of a modulating transistor 2, the emitter of which is connected to the end of the primary winding 61 of the transmission transformer. The beginning of this winding 61 is connected to the output terminal 103 of the input amplifier 2, to which one pole of the third filter capacitor 2 is also connected. resistor 2, the second poles of the first and second filter capacitors 24, 25 and the end of the secondary winding 72 of the excitation transformer. The uninsulated portion of the insulating converter output is a rectangular voltage generator 23 connected both to the beginning of the primary winding 71 excitation transformer and via the fourth resistor 11 to the base of transistor demodulator 2, whose emitter ab ^ ne is a third collector resistor of the tenth transistor 2 ^e 3 together with one pole of the damping resistor 2 is connected to the beginning of the secondary winding 62 of the gear transformer, while its emitter and one pole of the memory capacitor 12 are connected via the low filter resistor 13 to one pole of the low filter capacitor 14 and to the non-inverting input of the output op amp 12 The first, second and third feedback resistors 16, 17, 1B are connected in series to the output of this amplifier 15. The inverting input of the output operational amplifier 15 is connected to the anode of the compensation diode 29 and to the connecting node of the first and second feedback resistors 16, 11 · Connecting node between species The first ends of the third feedback resistor 18 and the damping resistor χ, the second poles of the memory capacitor 12 and the low frequency capacitor 14 are connected via the first compensating resistor 20 to the positive pole 222 of the symmetrical power supply 22. filter, the ends of the secondary winding 62 of the transmission transformer and the primary winding 71 of the excitation transformer, as well as via the second compensation resistor 21 the cathode of the compensation diode 29.

Vstupní zesilovač X slouží k převedení vstupního maximálního napětí na napěťovou úroveň, vhodnou pro zpracování obvodem modulátoru. Svými dynamickými vlastnostmi zajišťuje minimální zvlnění svého výstupního napětí, kterým je napájen obvod modulátoru, představující impulsní zátěž. Obvod modulátoru je tvořen sériovým zapojením primárníhoThe input amplifier X is used to convert the input maximum voltage to a voltage level suitable for processing by the modulator circuit. Due to its dynamic properties, it ensures minimal ripple of its output voltage, which supplies the modulator circuit, representing the impulse load. The modulator circuit consists of a primary connection of the primary

268 031 Bl ' ^J vinutí 61 převodového transformátoru a modulačního tranzistoru 2 v inverzním zapojení. Použité tranzistory 2> 2 jsou typu NPN. Generátor 23 obdélníkovítého napětí je příkladně tvořen operačním zesilovačem s příslušnou zpětnovazební sítí a je jím buzen výkonový komplementární stupeň. Výstupní obdélníkoví té napětí o střídě přibližně 1:1 má rozkmit amplitudy v rozsahu napájecího napětí symetrického napájecího zdroje 22. Oba použité izolační transformátory jsou navinuty na feritových hrníčkových jádrech z důvodu vyšší pracovní frekvence a oddělují galvanicky plovoucí část izolačního převodníku. Ostatní použité prvky v zapojení jsou běžného typu.268 031 B1 ' ^J winding 61 of the transformer and modulation transistor 2 in the inverse circuit. The used transistors 2> 2 are of the NPN type. The rectangular voltage generator 23 is, for example, formed by an operational amplifier with a respective feedback network and is excited by a complementary power stage. The output rectangular voltage of about 1: 1 should amplitude amplitude in the supply voltage range of the symmetrical power supply 22. Both isolation transformers used are wound on ferrite cup cores due to the higher operating frequency and separate the galvanically floating part of the isolation transducer. The other elements used in the connection are of a common type.

Z výstupu generátoru 23 se obdélníkoví té napětí přivádí na primární vinutí 21 budicího transformátoru, kde se beze změny fáze a amplitudy převádí do jeho sekundárního vinutí 72.· Jelikož je konec sekundárního vinutí 72 spojen s plovoucí nulou izolačního převodníku, vytváří se zde symetrické napájecí napětí pro vstupní zesilovač X, které se polarizuje usměrňovacími obvody připojenými k začátku tohoto sekundárního vinutí 72. První usměrňovači obvod sestávající z první usměrňovači diody 26 a prvního filtračního kondenzátru 24 vytváří kladnou polaritu napájecího napětí a druhý usměrňovači obvod tvořený druhou diodou 27 a druhým filtračním kondenzátorem 25 vytváří jeho zápornou polaritu proti plovoucí nule 0’ izolačního převodníku. Měřený napětový signál, který se připojí mezi vstupní svorku 104 a plovoucí nulu □ ’ izolačního převodníku se přivádí na vstupy vstupního zesilovače χ, z jehož výstupní svorky 103 se napájí obvod modulátoru, na jehož vstup je ještě připojen třetí filtrační kondenzátor 2. Tento kondenzátor 2 odstraňuje vysokofrekvenční zákmity při dynamicky spínané impulsní zátěži, kterou je převodový transformátor, a zároveň snižuje zvlnění napětí na výstupní svorce 103 vstupního zesilovače X, které tento zesilovač χ není schopen svým zpětnovazebním účinkem zcela potlačit. Zajišíuje tak minimální dynamickou chybu přenosu napětí vstupního zesilovače χ. Inverzní zapojení modulátoru zabezpečuje minimální úbytky napětí v sepnutém stavu, vzhledem k maximální úrovni přenášeného napětí obvodem modulátoru. Řídící obvod modulačního tranzistoru 2, kterým je jeho přechod báze - kolektor, je buzen přes první odpor χ ze začátku sekundárního vinutí 72 budicího transformátoru. Druhý odpor χ slouží k ochraně řídicího přechodu modulačního tranzistoru χ. Vzhledem k tomu, že tento tranzistor χ má vodivost NPN, je spínán pouze kladnou polaritou obdélníkovitého napětí, indukovaného v sekundárním vinutí 72 budicího transformátoru. V tomto prvním pracovním taktu modulátoru, kdy je odpor modulačního tranzistoru 2 nulový, je napětí na třetím filtračním kondenzátoru 2 přenášeno převodovým transformátorem na jeho sekundární vinutí 62 s nezměněnou polaritou a amplitudou. Ve druhém pracovním taktu, kdy je na řídícím přechodu modulačního tranzistoru 5 záporná polarita obdélníkovitého napětí, dochází ke zvýšení jeho odporu a následkem toho se ve vinutích 61, 62 převodového transformátoru indukuje napětí opačné polarity, čímž se během tohoto pracovního taktu jeho magnetický obvod odsytí. Předpokladem dokonalého odsycení převodového transformátoru je, aby obě napěíové plochy na jeho vinutích měly během obou pracovních taktů střední nulovou hodnotu. Tuto podmínku zabezpečuje zapojení modulačního tranzistoru 2, který má schopnost udržet v druhém pracovním taktu na svém přechodu emitor - kolektor přibližnou maximální hodnotu závěrného napětí kladné nebo záporné polarity. Při přibližně obdélníkovítém průběhu závěrných napětí dosahují tato napětí přibližně dvojnásobných hodnot než napětí přenášená v prvním pracovním taktu, protože napětí na primárním vinutí 61 převodového transformátoru je v druhém pracovním taktu’ dáno rozdílem mezi napětím na třetím filtračním kondenzátoru 2 ^a závěrným napětím na přechodu emitor - kolektor modulačního tranzistoru £. Maximální záporná hodnota závěrného napětí je dána záporným předpětím na řídicím přechodu modulačního tranzistoru 2, který v tomto pracovním režimu pracuje ve funkci emitorového sledovače. Předpětí na řídicím přechodu modulačního tranzistoru 2 je voleno tak, aby maximální hodnoty závěrných napětí pro obě polarity byly přibližně shodné. Maximální úroveň napětí obou polarit na třetím filtračním kondenzátoru 2 ^můŽB tedy dosáhnout přibližně jedné poloviny hodnoty závěrného napětí přechodu báze - emitor modulačního tranzistoru 2 bez ohrožení přesycení převodovéhoFrom the output of the generator 23, a rectangular voltage is applied to the primary winding 21 of the excitation transformer, where it is transferred to its secondary winding 72 without phase and amplitude change. for an input amplifier X which is polarized by rectifier circuits connected to the beginning of this secondary winding 72. A first rectifier circuit consisting of a first rectifier diode 26 and a first filter capacitor 24 produces a positive supply voltage polarity and a second rectifier circuit formed by a second diode 27 and a second filter capacitor 25. creates its negative polarity against the floating zero 0 'of the isolation transducer. The measured voltage signal, which is connected between the input terminal 104 and the floating zero □ 'of the isolation converter, is fed to the inputs of the input amplifier χ, from whose output terminal 103 the modulator circuit is fed, to the input of which a third filter capacitor eliminates high-frequency oscillations with a dynamically switched impulse load, which is a gear transformer, and at the same time reduces voltage ripple at the output terminal 103 of the input amplifier X, which this amplifier χ is not able to completely suppress by its feedback effect. It thus ensures a minimum dynamic error in the voltage transfer of the input amplifier χ. The inverse connection of the modulator ensures minimum voltage drops in the closed state, due to the maximum level of voltage transmitted by the modulator circuit. The control circuit of the modulation transistor 2, which is its base-collector transition, is excited via the first resistor χ from the beginning of the secondary winding 72 of the excitation transformer. The second resistor χ serves to protect the control transition of the modulation transistor χ. Since this transistor χ has an NPN conductivity, it is switched only by the positive polarity of the rectangular voltage induced in the secondary winding 72 of the excitation transformer. In this first operating cycle of the modulator, when the resistance of the modulation transistor 2 is zero, the voltage on the third filter capacitor 2 is transmitted by the transmission transformer to its secondary winding 62 with unchanged polarity and amplitude. In the second operating cycle, when the polarity of the rectangular voltage is negative at the control junction of the modulating transistor 5, its resistance increases and as a result a voltage of opposite polarity is induced in the windings 61, 62 of the transformer, thereby saturating its magnetic circuit during this operating cycle. A prerequisite for perfect saturation of the gear transformer is that both voltage surfaces on its windings have a mean value of zero during both operating cycles. This condition is ensured by the connection of the modulation transistor 2, which has the ability to maintain in the second working cycle at its emitter-collector junction the approximate maximum value of the closing voltage of positive or negative polarity. In the case of approximately rectangular closing voltages, these voltages reach approximately twice the voltages transmitted in the first operating cycle, because the voltage on the primary winding 61 of the gear transformer in the second operating cycle is given by the difference between the voltage on the third filter capacitor 2 ^{and the} closing voltage at the emitter junction. modulator transistor collector £. The maximum negative value of the closing voltage is given by the negative bias at the control junction of the modulation transistor 2, which in this operating mode works as an emitter tracker. The bias voltage at the control junction of the modulation transistor 2 is chosen so that the maximum values of the closing voltages for both polarities are approximately identical. The maximum voltage level of both polarities on the third filter capacitor 2 ^can thus reach approximately one half of the value of the closing voltage of the base-emitter junction of the modulation transistor 2 without compromising the oversaturation of the transmission

268 031 Bl transformátoru a tím i ohrožení linearity jeho přenosu napětí. Zátěží sekundárního vinutí 62 převodového transformátoru je tlumicí odpor 8 a paměíový kondenzátor 12. Tlumicí odpor 2 omezuje zakmitávání přenášeného napětí převodovým transformátorem při spínání a rozpínání modulačního tranzistoru 2 ^a přispívá rovněž k odsycení převodového transformátoru. Pamětový kondenzátor 12 je připínán k sekundárnímu vinutí 62 převodového transformátoru demodulačním tranzistorem £ ve fázi prvního pracovního taktu, tedy synchronně se sepnutím modulačního tranzistoru 5. Tím je zajištěn přenos napětí z třetího filtračního kondenzátoru 2 do pamětového kondenzátoru 12. tedy do odizolované části zapojení. Podmínkou pro správnou činnost demodulačního tranzistoru 2 zapojeného^ jako sériový spínač je, aby amplituda obdélníkovitého napětí na výstupu generátoru 23 byla několikanásobně vyšší, než je amplituda střídavého napětí přenášeného převodovým transformátorem. Vzhledem k tomu, že v uvedeném příkladu zapojení je demodulační tranzistor 2 rovněž typu NPN, dochází k jeho sepnutí kladnou polaritou obdélníkovítého napětí přímo z výstupu generátoru 23 přes čtvrtý odpor 11 bez potřeby galvanického oddělení. Podle rozdílu potenciálů na paměíovém kondenzátoru 12 a napětím přenášeným převodovým transformátorem, je řídicím přechodem demodulačního tranzistoru 2 jeho přechod báze - emitor, nebo báze - kolektor. V druhé fázi pracovního taktu, kdy není žádoucí změna napětí na paměíovém kondenzátoru 12, dochází k odpojení sekundárního vinutí 62 převodového transformátoru od paměíového kondenzátoru 12 polarizací přechodu báze - kolektor demodulačního tranzistoru 2 ^v závěrném směru. Žádoucí polarizace přechodu tohoto tranzistoru 2 Ť^e zabezpečena změnou polarity amplitudy obdélníkovitého napětí na výstupu generátoru 23. Při záporné amplitudě obdélníkovitého napětí vzniká působením odporového děliče tvořeného třetím odporem 22 a čtvrtým odporem 11 na bázi demodulačního tranzistoru 2 proti nule 0 izolačního převodníku záporný potenciál napětí, který je vždy vyšší než maximální hodnota záporné amplitudy napětí, přenášená převodovým transformátorem. Třetí odpor 10 přitom omezuje závěrné napětí přechodu báze - emitor demodulačního tranzistoru 2 pod jeho·průraznou hodnotu. V této fázi činnosti obvodu demodulátoru dochází k vybíjení paměíového kondenzátoru 12 přes třetí odpor 10 a čtvrtý odpor 11, který je jedním koncem na přibližném potenciálu záporného pólu 223 symetrického napájecího zdroje 22. I při velké časové konstantě takto vzniklého obvodu, která je mnohonásobně vyšší než taktovací frekvence obdélníkovitého napětí generátoru 23., dochází k malému zvlnění napětí na paměíovém kondenzátoru 12. Toto zvlnění je závislé na velikosti a polaritě přenášeného napětí. Se změnou přenášeného napětí od záporných hodnot do kladných vzrůstá rozdíl potenciálů mezi paměíovým kondenzátorem 12 a zápornou amplitudou obdélníkovitého napětí generátoru 23, čímž vzrůstá vybíjecí proud tekoucí třetím odporem 10 a čtvrtým odporem 11 se vzrůstajícím potenciálem napětí na paměíovém kondenzátoru 12. Následkem toho se zvětšuje zvlnění napětí při přenosu jeho kladné polarity, čímž vzniká určitá nesymetrie při přenosu obou polarit měřeného napětí. Přenos kladné polarity měřeného napětí je vlivem většího zvlnění přenášeného napětí na paměíovém kondenzátoru 12 zatížen větší chybou, než přenos záporné polarity měřeného napětí. Tato nesymetrie obvodu demodulátoru má i určitý vliv na chybu přenosu nulového napětí. Střídavá složka napětí na paměíovém kondenzátoru 12 je potlačována dolnofrekvenčním filtrem, který je tvořen odporem 13 dolnofrekvenčního filtru a kondenzátorem 14 dolnofrekvenčního filtru. Výstupní operační zesilovač 15, zajišíující požadovaný přenos, zároveň zajišíuje kompenzaci chyb způsobených částečnou nesymetrií zapojení. Třetí zpětnovazební odpor 22, jehož hodnota jennohoiásobně nižší než hodnota prvního zpětnovazebního odporu 16 a druhého zpětnovazebního odporu 17, vytváří zdroj referenčního napětí, vynucený průtokem proudů kompenzačním odporem 20. Podle velikosti proudu a jeho polarity lze kompenzační odpor 20 připojit buď na kladný pól 222 nebo na záporný pól 223 symetrického napájecího zdroje 22, čímž je umožněno měnit hodnotu napětí zdroje referenčního napětí. V obou případech lze tak vykompenzovat chybu přenosu nulového napětí izolačního převodníku.268 031 Bl transformer and thus endangering the linearity of its voltage transmission. The load of the secondary winding 62 of the gear transformer is a damping resistor 8 and a memory capacitor 12. The damping resistor 2 limits the oscillation of the transmitted voltage by the gear transformer when switching the modulating transistor 2 on ^{and off and} also contributes to the unloading of the gear transformer. The memory capacitor 12 is connected to the secondary winding 62 of the transmission transformer by a demodulation transistor 6 in the phase of the first operating cycle, i.e. synchronously with the switching of the modulation transistor 5. This ensures voltage transfer from the third filter capacitor 2 to the memory capacitor 12 to the stripped part. The condition for the correct operation of the demodulation transistor 2 connected as a series switch is that the amplitude of the rectangular voltage at the output of the generator 23 is several times higher than the amplitude of the alternating voltage transmitted by the transmission transformer. Since in the above connection example the demodulation transistor 2 is also of the NPN type, it is switched on by the positive polarity of the rectangular voltage directly from the output of the generator 23 via the fourth resistor 11 without the need for galvanic isolation. Depending on the potential difference on the memory capacitor 12 and the voltage transmitted by the gear transformer, the control junction of the demodulation transistor 2 is its base-emitter or base-collector junction. In the second phase of the operating cycle, when a voltage change on the memory capacitor 12 is not desired, the secondary winding 62 of the gear transformer is disconnected from the memory capacitor 12 by polarizing the base-collector junction of the demodulation transistor 2 ^{in the} closing direction. Desirable transition of polarization of this transistor T ^E 2 secured by changing the polarity of the amplitude of the rectangular output voltage of the generator 23. When the negative amplitude of the rectangular voltage is generated by a resistive divider formed by the third resistor 22 and fourth resistor 11 on the basis of the demodulation of the transistor 2 to zero 0 insulating converter negative voltage potential, which is always higher than the maximum value of the negative voltage amplitude transmitted by the gear transformer. The third resistor 10 limits the closing voltage of the base-emitter junction of the demodulation transistor 2 below its breakdown value. In this phase of operation of the demodulator circuit, the memory capacitor 12 is discharged through the third resistor 10 and the fourth resistor 11, which is at one end at the approximate potential of the negative pole 223 of the symmetrical power supply 22. Even at a large time constant the clock frequency of the rectangular voltage of the generator 23, there is a small voltage ripple on the memory capacitor 12. This ripple depends on the magnitude and polarity of the transmitted voltage. As the transmitted voltage changes from negative to positive values, the potential difference between the memory capacitor 12 and the negative amplitude of the rectangular voltage of the generator 23 increases, increasing the discharge current flowing through the third resistor 10 and the fourth resistor 11 with increasing voltage potential on the memory capacitor 12. voltage during the transmission of its positive polarity, which creates a certain asymmetry in the transmission of both polarities of the measured voltage. The transmission of the positive polarity of the measured voltage is subject to a larger error than the transmission of the negative polarity of the measured voltage due to the greater ripple of the transmitted voltage on the memory capacitor 12. This asymmetry of the demodulator circuit also has a certain effect on the zero voltage transmission error. The alternating voltage component on the memory capacitor 12 is suppressed by a low-pass filter, which is formed by a low-pass filter resistor 13 and a low-pass filter capacitor 14. The output operational amplifier 15, which provides the required transmission, also provides compensation for errors caused by partial asymmetry of the circuit. The third feedback resistor 22, which is several times lower than the value of the first feedback resistor 16 and the second feedback resistor 17, forms a reference voltage source forced by current flow through the compensation resistor 20. Depending on the current and polarity, the compensation resistor 20 can be connected to either the positive pole 222 or to the negative pole 223 of the balanced power supply 22, thereby allowing the voltage value of the reference voltage source to be changed. In both cases, it is possible to compensate for the error of zero voltage transmission of the isolation transducer.

268 031 Bl268 031 Bl

Řešení podle vynálezu je možno využít všeobecně měřící a regulační technice.The solution according to the invention can be used in general measuring and control techniques.

Claims

Object of the invention

Connection of an unbalanced measuring isolation voltage converter with voltage transmission error compensation, comprising an input amplifier connected to the floating zero of the isolation converter and a symmetrical DC power supply whose zero terminal is also the zero of the isolation converter and whose square and negative poles amplifier, characterized in that the positive supply terminal (101) of the input amplifier (1) is connected between the cathode of the first diode (26) and one pole of the first filter capacitor (24), while its negative supply terminal (102) is connected between the anode of the second diode (27) and one pole of the second filter capacitor (25), the remaining electrodes of the first and second diodes (26, 27) being connected together with one end of the first resistor (3) to the beginning of the secondary winding (72) of the excitation transformer; of the first resistor (3) and the first end of the second resistor (4) connected to the base of the modulation transistor (5) ), the emitter of which is connected to the end of the primary winding (61) of the transmission transformer, the beginning of which is connected to the output terminal (103) of the input amplifier (1), to which one pole of the third filter capacitor (2) is connected connected to the floating zero (0) of the isolation transducer to which the collector of the modulation transistor (5), the second end of the second resistor (4), the second poles of the first and second filter capacitors (24, 25) and the end of the secondary winding (72) of the excitation transformer are also connected , wherein the output of the rectangular voltage generator (23) is connected on the one hand to the beginning of the primary winding (71) of the excitation transformer and on the other hand via a fourth resistor (11) to the base of the demodulation transistor (9), between which the third resistor (10) is connected; and to the collector of which the beginning of the secondary winding (62) of the transmission transformer is connected simultaneously with one end of the damping resistor (8) and to the emitter of this transistor (9) one pole of the memory capacitor is also connected (12) together with the onset of resistance (13).

a low-pass filter, the other end of which, together with one pole of the low-pass filter capacitor (14), is connected to the non-inverting input of the output operational amplifier (15), to the output of which a series combination of the first, second and third feedback resistors (16, 17, 18) is connected; wherein the inverting input of the output operational amplifier (15) is connected on the one hand to the anode of the compensation diode (29), the cathode of which is connected to the first end of the second compensation resistor (21) and to the connecting node between the first and second feedback resistors (16, 17). ), while one of the poles (222, 223) of a symmetrical power supply (22) is connected to the connection node between the second and third feedback resistors (17, 18) via the first compensating resistor (20), to the zero terminal of which the other ends are connected together a third feedback resistor (18), a second compensating resistor (21) and a damping resistor (8), the second poles of the memory capacitor (12) and the capacitor (14) of the low frequency filter, as well as the ends of the secondary winding (62) of the gear transformer and the primary winding (71) of the excitation transformer.