RU2183044C1 - Single-phase-to-multiphase signal converter - Google Patents
Single-phase-to-multiphase signal converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183044C1 RU2183044C1 RU2001128627/09A RU2001128627A RU2183044C1 RU 2183044 C1 RU2183044 C1 RU 2183044C1 RU 2001128627/09 A RU2001128627/09 A RU 2001128627/09A RU 2001128627 A RU2001128627 A RU 2001128627A RU 2183044 C1 RU2183044 C1 RU 2183044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistor
- capacitor
- transformer
- secondary winding
- phase
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к преобразователям однофазного сигнала в многофазный. The invention relates to electrical engineering, in particular to converters of a single-phase signal to multiphase.
Простейшим преобразователем однофазного сигнала в многофазный (двухфазный) является широко известный индукционный трансформатор напряжения с противофазным включением обмоток. Недостатком такого устройства является малое количество фаз выходного сигнала. The simplest single-phase to multiphase (two-phase) signal converter is the well-known induction voltage transformer with antiphase switching of the windings. The disadvantage of this device is the small number of phases of the output signal.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь однофазного сигнала в многофазный на основе фазорасщепителя, который собран на нескольких RC-цепочках (см. Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М.: "Сов. Радио", 1977, стр. 86, рис. 2.52). Такое устройство принято за прототип. С помощью него можно увеличить количество фаз, но оно содержит инерционные элементы (конденсаторы), поэтому с увеличением количества фаз возрастает эквивалентная постоянная времени, что приводит к снижению быстродействия преобразователя. The closest in technical essence to the proposed one is a single-phase to multi-phase signal converter based on a phase splitter, which is assembled on several RC circuits (see Volgin L.I. Measuring converters of alternating voltage to constant. M: "Sov. Radio", 1977, p. 86, Fig. 2.52). Such a device is taken as a prototype. Using it, you can increase the number of phases, but it contains inertial elements (capacitors), therefore, with an increase in the number of phases, the equivalent time constant increases, which leads to a decrease in the speed of the converter.
Технический результат - повышение быстродействия преобразователя. The technical result is an increase in speed of the Converter.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном преобразователе однофазного сигнала в многофазный, содержащем трансформатор напряжения с первичной и вторичной обмотками, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первый, второй, третий и четвертый конденсаторы, причем первый конденсатор и первый резистор, второй конденсатор и второй резистор, третий резистор и третий конденсатор, четвертый резистор и четвертый конденсатор соединены соответственно последовательно, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с другими выводами второго конденсатора и четвертого резистора, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с другими выводами первого резистора и третьего конденсатора, средняя точка вторичной обмотки трансформатора соединена с земляной шиной, выходами преобразователя являются выводы вторичной обмотки трансформатора, а также общие точки соединения соответственно первого конденсатора и первою резистора, второго конденсатора и второго резистора, третьего резистора и третьего конденсатора, четвертого резистора и четвертого конденсатора, особенность заключается в том, что в преобразователь введены четыре повторителя напряжения на основе операционных усилителей, причем первый вывод вторичной обмотки трансформатора через первый повторитель соединен с другим выводом первого конденсатора и через второй повторитель - с другим выводом третьего резистора, второй вывод вторичной обмотки трансформатора через третий повторитель соединен с другим выводом второго резистора и через четвертый повторитель - с другим выводом четвертого конденсатора. The specified technical result is achieved in that in the known converter of a single-phase signal into a multiphase, containing a voltage transformer with primary and secondary windings, the first, second, third and fourth resistors, the first, second, third and fourth capacitors, the first capacitor and the first resistor, the second a capacitor and a second resistor, a third resistor and a third capacitor, a fourth resistor and a fourth capacitor are connected in series, respectively, the first terminal of the secondary winding of the transformer is inen with other terminals of the second capacitor and fourth resistor, the second terminal of the secondary winding of the transformer is connected to other terminals of the first resistor and third capacitor, the middle point of the secondary winding of the transformer is connected to the ground bus, the outputs of the converter are the conclusions of the secondary winding of the transformer, as well as the common connection points respectively of the first a capacitor and a first resistor, a second capacitor and a second resistor, a third resistor and a third capacitor, a fourth resistor and of the second capacitor, the peculiarity lies in the fact that four voltage followers based on operational amplifiers are introduced into the converter, the first output of the secondary winding of the transformer through the first follower connected to another output of the first capacitor and through the second follower to the other output of the third resistor, the second output of the secondary winding transformer through the third repeater is connected to another terminal of the second resistor and through the fourth repeater to another terminal of the fourth capacitor.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art made it possible to establish that the applicant has not found an analogue characterized by features identical to all the features of the claimed invention, and the determination from the list of analogues of the prototype made it possible to identify a set of distinctive features that are perceived by the applicant as the technical result of the claimed device set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". To verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
На чертежах представлено: на фиг.1 показаны два фазовращателя, соединенные параллельно; на фиг.2 приведены кривые переходного процесса; на фиг.3 приведена схема предлагаемого устройства. The drawings show: FIG. 1 shows two phase shifters connected in parallel; figure 2 shows the curves of the transition process; figure 3 shows a diagram of the proposed device.
Преобразователь (фиг.3) содержит трансформатор напряжения 1, первый конденсатор 2, первый резистор 3, второй конденсатор 4, второй резистор 5, третий конденсатор 6, третий резистор 7, четвертый конденсатор 8, четвертый резистор 9, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13 повторители напряжения. Выходами устройства являются выводы 14. The Converter (figure 3) contains a
Работа преобразователя осуществляется следующим образом. The operation of the Converter is as follows.
Напряжение с вторичной обмотки трансформатора 1 подается на RC-цепочки (фазовращатели), образованные резисторами 3, 5, 7, 9 и конденсаторами 2, 4, 6, 8. Эти цепи создают положительные и отрицательные фазовые сдвиги относительно входного напряжения. Выходные напряжения трансформатора 1 и каждой RC-цепочки являются выходными напряжениями преобразователями, которые снимаются относительно земляной шины. The voltage from the secondary winding of the
В прототипе все фазовращатели соединены параллельно, поэтому возрастает эквивалентная постоянная времени такого устройства, что можно показать на примере двух фазовращателей (соединенных параллельно) при возникновении переходного процесса (фиг.1). In the prototype, all phase shifters are connected in parallel, so the equivalent time constant of such a device increases, which can be shown by the example of two phase shifters (connected in parallel) when a transient occurs (Fig. 1).
Пусть сопротивление первого фазовращателя в операторной форме
а второго
Тогда эквивалентное сопротивление
и характеристическое уравнение в этом случае имеет два корня:
p1=-R1C1; p2=-R2C2 (4)
а переходный процесс описывается суммой двух экспонент (для тока i, фиг. 1):
i=A1eP1t+A2eP2t (5)
что показано на фиг.2 (кривая 1). При наличии же только одного фазовращателя переходный процесс описывается одной экспонентой (кривые 2 и 3 на фиг.2):
i1=A1eP1t или i2=A2eP2t (6)
Длительность суммарной экспоненты (5) практически совпадает с длительностью одной из экспонент (6), но, если оценивать влияние переходного процесса, например, по среднему значению экспоненциальной составляющей, то в первом случае (при наличии двух параллельных фазовращателей) это влияние будет более значительным, поскольку амплитуда суммарной экспоненты выше. Этот факт можно расценивать как возрастание эквивалентной постоянной времени при увеличении количества параллельно соединенных фазовращателей.Let the resistance of the first phase shifter in operator form
and second
Then the equivalent resistance
and the characteristic equation in this case has two roots:
p 1 = —R 1 C 1 ; p 2 = -R 2 C 2 (4)
and the transient is described by the sum of two exponentials (for current i, Fig. 1):
i = A 1 e P1t + A 2 e P2t (5)
as shown in figure 2 (curve 1). If there is only one phase shifter, the transition process is described by one exponent (
i 1 = A 1 e P1t or i 2 = A 2 e P2t (6)
The duration of the total exponent (5) practically coincides with the duration of one of the exponentials (6), but if we evaluate the influence of the transient process, for example, by the average value of the exponential component, then in the first case (in the presence of two parallel phase shifters) this effect will be more significant, since the amplitude of the total exponent is higher. This fact can be regarded as an increase in the equivalent time constant with an increase in the number of phase shifters connected in parallel.
Для устранения этого недостатка предлагается "развязка" RC-цепочек с помощью повторителей напряжения 10-13 (фиг.3), которые могут быть выполнены на основе операционных усилителей (ОУ), имеющих большое входное и малое выходное сопротивления. В этом случае переходный процесс (при его появлении) происходит в отдельности в каждом контуре, включающем трансформатор 1, один из повторителей напряжения (10; 1 1;12;13), одну из RC цепочек (2-3; 4-5; 7-6; 8-9). Поэтому в связи с вышесказанным снижается амплитуда экспоненциальной составляющей переходного процесса, т.е. влияние переходного уменьшается, что можно расценивать как увеличение быстродействия преобразователя по сравнению с прототипом. Причем вышеприведенный пример показан при двух фазовращателях, а при увеличении числа последних эффективность предложенного решения повышается. To eliminate this drawback, an “isolation” of RC circuits is proposed using voltage repeaters 10-13 (FIG. 3), which can be made on the basis of operational amplifiers (op amps) having a large input and low output impedance. In this case, the transition process (when it occurs) occurs separately in each circuit, including
Необходимо затронуть вопрос о влиянии постоянной времени повторителей напряжения 10-13. Для разомкнутого ОУ постоянную времени можно найти из выражения (см. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. -Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С. 26):
(7)
где К - коэффициент усиления ОУ на низких частотах; f1- частота единичного усиления. Например, для ОУ типа К 140 УД 6 τОУ≈ 0,008 с (при К=50000 и f1=1 мГц).It is necessary to raise the issue of the influence of the time constant of voltage followers 10-13. For an open op-amp, the time constant can be found from the expression (see Gutnikov BC Integrated Electronics in Measuring Devices. -L.: Energoatomizdat, 1988. - P. 26):
(7)
where K is the gain of the op-amp at low frequencies; f 1 is the frequency of unity gain. For example, for an op-amp of type K 140
При охвате ОУ отрицательной обратной связью его постоянная времени уменьшается в (Kβ+1) раз, где Kβ- петлевое усиление. Для повторителя напряжения β = 1, поэтому она снижается в К раз. Например, для ОУ типа К 140 УД 6 τОУ≈ 1,6•10-7 с, т.е. имеет очень малое значение. Поэтому, если выбрать постоянные времени RC цепочек намного большими, чем постоянная времени повторителя (что не представляет трудности), то последние не будут влиять на длительность переходного процесса.When the opamp is covered by negative feedback, its time constant decreases (Kβ + 1) times, where Kβ is the loop gain. For the voltage follower β = 1, therefore, it decreases by a factor of K. For example, for an op amp of type K 140
Таким образом, для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной ниже формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств. Также устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Thus, for the claimed device in the form as described in the claims below, the possibility of its implementation using the means described in the application is confirmed. Also, a device embodying the claimed invention in its implementation is capable of achieving the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001128627/09A RU2183044C1 (en) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | Single-phase-to-multiphase signal converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001128627/09A RU2183044C1 (en) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | Single-phase-to-multiphase signal converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2183044C1 true RU2183044C1 (en) | 2002-05-27 |
Family
ID=20253900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001128627/09A RU2183044C1 (en) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | Single-phase-to-multiphase signal converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183044C1 (en) |
-
2001
- 2001-10-23 RU RU2001128627/09A patent/RU2183044C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОЛГИН Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. - М.: Советское радио, 1977, с. 86. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Salehahari et al. | Transformer‐based multilevel inverters: analysis, design and implementation | |
RU2486639C1 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2496192C2 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2183044C1 (en) | Single-phase-to-multiphase signal converter | |
US3522519A (en) | Electronic chopper utilizing a field effect transistor switch | |
CN101764589B (en) | Filter circuit and communication device | |
RU146836U1 (en) | BROADBAND DEVICE FOR ADDING POWER OF FOUR FOUR GENERATORS | |
RU2531871C1 (en) | Quartz oscillator | |
Pandey et al. | All pass network based MSO using OTRA | |
RU2429560C1 (en) | Band-pass piezoelectric filter | |
RU2595571C2 (en) | Method for generating and frequency modulating high-frequency signals and respective device | |
CN101427452B (en) | Power inverter control device for switching point determination | |
Kumngern et al. | Electronically tunable current-mode quadrature oscillator using current differencing transconductance amplifiers | |
Konal et al. | Modelling of high frequency converter transformer with floating active inductor | |
RU2710295C1 (en) | Active rc low-pass filter | |
RU2005129452A (en) | METHOD FOR DETERMINING INPUT RESISTANCE OF ELECTRIC CIRCUITS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU151433U1 (en) | CASCADE TRANSFORMER WITH SIMPLIFIED DESIGN FOR FOOD LOADING UNDER POTENTIAL | |
Kapoulea et al. | Generalized Non-Integer Order Multi-Phase Sinusoidal Oscillator Designs | |
RU156097U1 (en) | BROADBAND DEVICE FOR ADDING POWER OF FOUR FOUR GENERATORS | |
RU2711365C1 (en) | Phase-shifting device | |
RU2209503C2 (en) | Chaotic-wave oscillator | |
RU2761109C1 (en) | Two-phase harmonic signal generator | |
RU2010118287A (en) | METHOD FOR GENERATING HIGH FREQUENCY SIGNALS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2207708C2 (en) | Hyperchaotic wave oscillator | |
Kumngern et al. | Single-resistance-controlled current-mode quadrature sinusoidal oscillator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031024 |