10.1. Функціональна схема калібраторів змінних напруг і струму
К
алібратори
змінних напруг та струму будуються на
основі структур із системою автоматичного
контролю вихідної напруги та системи
забезпечення широкого частотного
діапазону (рис.10.1) [89].
Сигнал ГОЧ, що надходить з
ПЗС – підсилювач змінного струму; ФВЧ, ФНЧ – фільтри високої та низької частоти; ГПОН – генератор прямокутної опорної напруги; МД – модулятор; ПР – різницевий підсилювач; S1, S2 –перемикачі; ТВЧ, ТНЧ – трансформатори високої та низької частоти; МТБ – масштабний блок; ПНС – перетворювач напруга-струм
Рис. 10.1. Структурна схема калібраторів змінних напруги та струму
виходу ПЗС з допомогою фільтрів ФВЧ та ФНЧ розділяється на два частотних під діапазони – низько та високочастотний. Ці сигнали за допомогою трансформаторів ТВЧ, ТНЧ, перемикачів S1, S2 та МТБ масштабуються у вихідні сигнали напруги або з допомогою ПНС - у вихідні струми. На кожному з трансформаторів є обмотки зворотного зв'язку, з яких через перемикач S3 подаються сигнали до модулятора, до другого входу якого під'єднаний вихід ГПОН стабільної амплітуди, значення якої задається кодом µ управління. Якщо амплітуди синусоїдного та прямокутного сигналів на вході МД не рівні, то з допомогою різницевого підсилювача ПР виділяється сигнал напруги постійного струму, яким підстроюється амплітуда ГОЧ до заданого стабільного рівня. Атенюатор керується старшими розрядами µ1 коду управління µ, а решта молодших розрядів µ2 амплітуди ГОЧ встановлюється системою автоматичного регулювання (обмотки зворотного зв'язку, МД, ПР).
10.2. Система автоматичного регулювання амплітуди гоч
Основою системи автоматичного регулювання амплітуди ГОЧ є генератор прямокутної опорної напруги (рис. 10.2).
ТСТ – термостат; М – модулятор; БФ – буферний каскад; ІКПН – індуктивний КПН
Рисунок 10.2. Схема генератора опорної напруги прямокутної форми
Метрологічні характеристики калібраторів змінної напруги визначаються у значній мірі параметрами ГПОН, тому ДОН поміщений у термостат, в якому точно підтримується температура і значення вищим від максимально можливої робочої температури експлуатації, а отримана напруга прямокутної форми та стабільної амплітуди з допомогою прецизійного ІКПН перемножається на код µ, пропорційний до встановлюваного значення вихідних сигналів калібратора. За допомогою модулятора – перемикача полярності – вихідна напруга ДОН перетворюється у знакозмінну напругу стабільної амплітуди, яка через буферний каскад БФ подається на ІКПН, вихідний сигнал якого служить опорним для системи автоматичного регулювання амплітуди ГОЧ. Частота роботи модулятора зазвичай встановлюється в в декілька сотень Герц.
Очевидно, що для реалізації системи автоматичного регулювання амплітуди ГОЧ, необхідно спочатку вичленити різницю опорного сигналу стабільної амплітуди та поточних значень синусоїдних вихідних сигналів калібратора. Цю функцію виконує система формування сигналу неавтоматичного регулювання амплітуди ГОЧ (рис. 10.3). на вході ПФП змінюється опір з метою забезпечення постійного робочого режиму фотоперетворювача.
ІНТ – інтегратор; МД, ДМ – модулятор, демодулятор; ПРС – підсилювач різницевого сигналу, ПФП – підсилювач фотоперетворювача; ПС – підсилювач; ТГ – тактовий генератор; ФП – фотоперетворювач
Рис. 10.3. Схема
формування сигналу автоматичного
регулювання амплітуди ГОЧ
Напруга UK зворотного зв'язку подається на вихід перемикача S3 або з трансформаторів ТВЧ, ТНЧ або безпосередньо з виходу калібратора (при відтворенні малих напруг). Роботою М та ДМ керує ТГ, який із частотою декілька Герц почергово підключає до входу МД напругу зворотного зв’язку і опорну напругу з виходу ГПОН. Вихідна напруга МД як послідовність радіоімпульсів з частотою ГПОН (декілька сотень Герц) та вихідної частоти калібратора (20 Гц ... 100 кГц) підсилюється в ПС і подається на ПФП. Коефіцієнт передачі ПФП змінюється синхронно із зміною опорної напруги. Якщо середньоквадратичні значення напруги зворотного зв’язку та опорної напруги відрізняються, то на виході ФП виникає змінна напруга частотою в декілька Герц, яка підсилюється ПРС, демодулюється, фільтрується інтегратором ІТН та подається до ГОЧ. В ГОЧ змінюється амплітуда його вихідної напруги таким чином, що завжди сигнал UАПА прагнув до нуля.