[發明專利]一種高精度信號放大系統

有效

• 申請號: 202010719100.5
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN112051418B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 劉儉;劉浩;刁贏龍;熊博;杜百穩
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;中國電力科學研究院有限公司武漢分院
• 主分類號: G01R1/30
• 分類號: G01R1/30;G01R35/00;G01R35/02;G01R1/28
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 夏德政

本發明公開了一種高精度信號放大系統，系統包括反相放大環節、電壓跟隨環節、隔離環節，反饋補償環節；將輸入信號通過反相放大環節進行N₁倍升壓，反相放大環節的輸出信號經由電壓跟隨環節輸入隔離環節；通過反相放大環節為反饋補償環節提供參考信號；反相放大環節的輸出信號經由電壓跟隨環節輸入隔離環節；通過隔離環節將反相放大環節的輸出信號進行1?N₂倍升壓；通過隔離環節將前端電路與后端測試設備進行電氣隔離；通過反饋補償環節提取隔離環節的1倍輸出信號，比較隔離環節的1倍輸出信號與標準輸入信號之間的偏差信號，并將偏差信號輸入反相放大環節，反相放大環節根據偏差信號對輸出信號進行動態調節。

技術領域

本發明涉及精密測量技術領域，更具體地，涉及一種高精度信號放大系統。

背景技術

現有技術的有源電子式標準設備，如有源電子式分壓器等，由于內部運放等電子單元供電電壓的限制，其輸出均為低電壓信號，如5V或10V等。而校驗儀等誤差測試系統以及互感器相關標準中規定的額定電壓均為100V。有源電子式標準設備輸出信號和傳統誤差測量系統和標準規程額定電壓信號的不匹配，大大制約了有源電子式標準設備的應用和推廣。為將有源電子式標準設備和現有的電壓標準建立有機聯系，將其用于后續的誤差校驗，需要將低壓精密測量信號進行反相和一定比例的放大，相應的誤差測量以及誤差補償技術都需要進一步的深入研究。

因此，需要一種技術，以實現對電壓信號進行放大。

發明內容

本發明技術方案提供一種用于對電壓信號進行精密放大的系統，以解決如何對電壓信號進行放大的問題。

本發明提供一種高精度信號放大系統，所述系統包括反相放大環節、電壓跟隨環節、隔離環節、反饋補償環節；

將輸入信號通過反相放大環節進行N₁倍升壓，所述反相放大環節的輸出信號經由電壓跟隨環節輸入隔離環節；通過所述反相放大環節為反饋補償環節提供參考信號；

所述反相放大環節的輸出信號經由電壓跟隨環節輸入隔離環節；

通過所述隔離環節將所述反相放大環節的輸出信號進行1-N₂倍升壓；通過隔離環節將前端電路與后端測試設備進行電氣隔離；

通過所述反饋補償環節提取所述隔離環節的1倍輸出信號，比較所述隔離環節的1倍輸出信號與標準輸入信號之間的偏差信號所述偏差信號輸入所述反相放大環節，所述反相放大環節根據所述偏差信號對輸出信號進行動態調節。

優選地，所述輸入信號的放大倍數為N₁*(1-N₂)。

優選地，所述電壓跟隨環節通過第一運放及第二運放反向級聯構成，所述電壓跟隨環節的第一反饋回路包括并聯在第一運放反向輸入端和第一運放反向輸出端之間的并聯電容C_f；第二反饋回路包括串聯在第一運放輸出端和第二運放正相輸入端的R_iso和R_f。電壓跟隨環節的第一運放和第二運放的開環增益分別為A₁和A₂，則電壓跟隨環節輸出電壓和輸入電壓之間的誤差計算公式為：

優選地，所述隔離環節有N₂組分接抽頭，所述隔離環節采用雙級感應原理，屏蔽電位由勵磁繞組提供；所述隔離環節多組分列繞組具有相同的匝數并且和一次比例繞組分別繞在第一級鐵芯和第二級鐵芯上；所述隔離環節的線圈的第一級空載壓降加在第二級空載壓降的一次，減小第二級空載壓降，整體誤差可以表示為：

ε＝-Z_1eZ₁Y_m1Y_m2 (2)