一种精密交流电压放大器制造技术

本发明专利技术涉及一种精密交流电压放大器，其主要技术特点是：包括输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路；电压放大电路由运算放大器、变压器和电压互感器构成交流电压负反馈回路，在工作频段内，实现交流标准电压源的高准确度放大；直流钳位电路由积分电路和低通滤波电路组成，用于消除变压器和电压互感器在直流时的非线性影响；高频滤波电路用于防止电压放大电路振荡。本发明专利技术可对交流标准电压源进行高准确度实时等比例放大，具有良好的幅值增益稳定性和相位稳定性，具有成本低、实时响应、准确度高、电压输出回路隔离、功率利用率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
—种精密交流电压放大器
本专利技术涉及一种精密交流电压放大器，属于对电力测试仪器的校准、检定与检测领域，特别涉及一种可对交流标准电压源进行高准确度放大的装置。
技术介绍
在对具有大电压测量能力的电力测试仪器的校准、检定与检测工作中，往往需要提供输出电压达几百伏的大电压交流标准电压源。小电压交流标准源比较容易获得，而低成本、高准确度的大电压交流标准电压源却不易获得。 大电压交流标准电压源，一般由小电压交流标准源经过交流电压放大器实现。为使输出电压达到几百伏，传统的交流电压放大器主要有以下几种方式。 程控放大器、变压器、微处理器组合方式:信号经前置程控放大，变压器扩流，通过电压采样，微处理器计算后调节程控放大器增益，使输出电压稳定在设定值。该方式信号源和放大器一体，需要微处理器配合，对各电路元件稳定性要求高，结构复杂，不够灵活，且输出电压调节具有滞后性。 运算放大器、功率管组合方式:该方式需要输出能力达几百伏的大电压功率管和电源，功耗大，且过零点交越失真不易克服。 大电压运算放大器驱动方式:该方式需要输出能力达几百伏的大电压运算放大器和电源，成本高，功耗大。 精密电压互感器扩压方式:该方式所需精密电压互感器结构笨重，成本高，且带负载能力弱。 有鉴于此，有必要提供一种精密交流电压放大器，可对小电压交流标准源进行高准确度实时等比例放大，以满足工业应用需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对现有交流电压放大技术的不足，提供一种改进的精密交流电压放大器，可以对小信号交流标准电压源进行高准确度实时等比例放大，具有良好的幅值增益稳定性和相位稳定性，从而为具备大电压测量能力的电力测试类仪器的高准确度校验工作提供条件和保障。 本专利技术所采用的技术方案是:一种精密交流电压放大器，由输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路构成，其特征在于: 所述电压放大电路，涉及运算放大器、变压器、电压互感器、电阻；运算放大器反向输入端串联电阻接电压输入端口，其输出接变压器输入端；变压器输出端并联电压互感器接电压输出端口 ；电压互感器输出串联电阻接运算放大器反向输入端； 所述直流钳位电路，涉及运算放大器、电阻、电容；运算放大器U2和电阻R1、电容C2组成积分电路；电阻R2、R3和电容C3组成低通滤波电路；积分电路输入接电压放大电路运算放大器输出端，输出接低通滤波电路输入端；低通滤波电路输出接电压放大电路运算放大器正向输入端； 所述高频滤波电路，涉及电容；电容一端接电压放大电路运算放大器输出端，另一端接电压放大电路运算放大器反相输入端； 如上所述的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路的运算放大器为大电压运算放大器；变压器为升压变压器；电压互感器为仪表用精密交流电压互感器。 如上所述的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路输入端还可并联一精密电阻，则可将小信号交流标准电流源转换成大电压交流标准电压源。 本专利技术的有益效果是:除升压变压器输出回路为大电压外，电路其他部分元件包括电源均工作在低电压状态，功率利用率高，成本低；输出电压随输入电压信号实时变化，输出电压波形和相位主要由精密电压互感器决定，准确度高。电压输出回路与电路中其他元件电气隔离，既能有效保护电路元件，又不存在与负载共地的问题。 【附图说明】 图1是本专利技术精密交流电压放大器的电路原理示意图。 【具体实施方式】 为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。 各图中标号的说明:A、B—输入端口、C、D—输出端口、Ul—电压放大电路运算放大器、U2—积分电路运算放大器、Tl一升压变压器、T2—电压互感器、Rl—积分电路电阻、R2、R3—低通滤波电路电阻、R4、R5—电压放大电路电阻、Cl一高频滤波电容、C2—积分电容、C3—低通滤波电路电容、GND—参考地电位点。 如图1所示，一种精密交流电压放大器，由输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路构成，其特征在于: 所述电压放大电路，涉及运算放大器、变压器、电压互感器、电阻；运算放大器反向输入端串联电阻接电压输入端口，其输出接变压器输入端；变压器输出端并联电压互感器接电压输出端口 ；电压互感器输出串联电阻接运算放大器反向输入端； 所述直流钳位电路，涉及运算放大器、电阻、电容；运算放大器U2和电阻R1、电容C2组成积分电路；电阻R2、R3和电容C3组成低通滤波电路；积分电路输入接电压放大电路运算放大器输出端，输出接低通滤波电路输入端；低通滤波电路输出接电压放大电路运算放大器正向输入端； 所述高频滤波电路，涉及电容；电容一端接电压放大电路运算放大器输出端，另一端接电压放大电路运算放大器反相输入端； 如上所述的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路的运算放大器为大电压运算放大器；变压器为升压变压器；电压互感器为仪表用精密交流电压互感器。 如上所述的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路输入端还可并联一精密电阻，则可将小信号交流标准电流源转换成大电压交流标准电压源。 本专利技术的工作原理是:运算放大器U1、电阻R4、电阻R5、变压器Tl和电压互感器T2组成交流电压负反馈电路。在交流工作频段内:运算放大器输出电压能力为Um，变压器Tl输出与输入电压比值为N,则放大器电压输出能力为N*Um ；电压互感器输出与输入电压比值为K，则放大器输出电压Uo与输入电压Ui的关系式为:Uo = Ui/K。 因变压器Tl、电压互感器T2均为非线性元件，直流信号无法通过，高频信号则会产生高附加相移，因而需要增加直流反馈和高频反馈回路，以保障放大器电路正常工作。为此增加直流钳位电路和高频滤波电路。直流钳位电路由积分电路和低通滤波电路组成，使得运算放大器Ul输出端直流电平钳位在地电位点，而工作频段内交流信号则几乎不受影响。高频滤波电路使高频分量直接通过电容Cl反馈回运算放大器Ul反向输入端，以避免放大器电路振荡。 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密交流电压放大器，由输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路构成，其特征在于： 所述电压放大电路，涉及运算放大器、变压器、电压互感器、电阻；运算放大器反向输入端串联电阻接电压输入端口，其输出接变压器输入端；变压器输出端并联电压互感器接电压输出端口；电压互感器输出串联电阻接运算放大器反向输入端； 所述直流钳位电路，涉及运算放大器、电阻、电容；运算放大器U2和电阻R1、电容C2组成积分电路；电阻R2、R3和电容C3组成低通滤波电路；积分电路输入接电流放大电路运算放大器输出端，输出接低通滤波电路输入端；低通滤波电路输出接电流放大电路运算放大器正向输入端； 所述高频滤波电路，涉及电容；电容一端接电流放大电路运算放大器输出端，另一端接电流放大电路运算放大器反相输入端。

【技术特征摘要】
1.一种精密交流电压放大器，由输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路构成，其特征在于: 所述电压放大电路，涉及运算放大器、变压器、电压互感器、电阻；运算放大器反向输入端串联电阻接电压输入端口，其输出接变压器输入端；变压器输出端并联电压互感器接电压输出端口 ；电压互感器输出串联电阻接运算放大器反向输入端； 所述直流钳位电路，涉及运算放大器、电阻、电容；运算放大器和电阻[、电容02组成积分电路；电阻以、1？3和电容03组成低通滤波电路；积分电路输入接电流放大电路运算放大器输出端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李常春，张军，卢欣，卢冰，付济良，刘小琛，刘洋洋，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网天津市电力公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：天津;12