SU1041955A1

SU1041955A1 - Device for comparing phases of two electrical values

Info

Publication number: SU1041955A1
Application number: SU823430056A
Authority: SU
Inventors: Юрий Яковлевич Лямец; Владислав Иванович Антонов; Года Семенович Нудельман; Виктор Митрофанович Шевцов
Original assignee: Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова; Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения
Priority date: 1982-04-19
Filing date: 1982-04-19
Publication date: 1983-09-15

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИ ФАЗ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержаЩее два делител напр жени , .первый и второй операционные усилители , инвертирующие входы которых подключены соответственно к первому и второму входам устройства, а неи вертирующие входы операционных усил телей соединены с выходами, соответственно первого и второго делителей напр жени , первые входы которых подключены к общей шине устройства, отличающеес тем, что, с целью повышени надежности и снижени энергопотреблени , в Него введены два транзистора, два дополнительных делител напр жени , причем выход первого операционного усилител соединен с эмиттером первого транзистора, с первым входом первого дополнительного делител напр жени и с вторьом входом второго делител , выход второго операционного усилител подключен к эмиттеру второго транзистора, к второму входу второго делител и к первому входу ВТОРОГО дополнительного делител напр жени ,- вторые входы дополнительных делителей напр жени . соединены с положительной шиной источника питани , а выходы первого и второго дополнительных делителей напр жени подключены к базам соответственно, второго и первого транзисторов, коллекторы которых соединены с выходной шиной устройства .. ..1. DEVICE FOR COMPARISON OF PHASES OF TWO ELECTRIC VALUES, containing two voltage dividers, the first and second operational amplifiers, the inverting inputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the device, and the non-rotating inputs of operational amplifiers are connected to the outputs of the first and second respectively voltage dividers, the first inputs of which are connected to the common bus of the device, characterized in that, in order to increase reliability and reduce power consumption, two transistors are introduced into It, two additional voltage divider, the output of the first operational amplifier is connected to the emitter of the first transistor, to the first input of the first additional voltage divider and to the second input of the second divider, the output of the second operational amplifier is connected to the emitter of the second transistor, to the second input of the second divider and to the first input SECOND additional voltage divider - the second inputs of additional voltage dividers. connected to the positive power supply bus, and the outputs of the first and second additional voltage dividers are connected to the bases of the second and first transistors, respectively, whose collectors are connected to the output bus of the device .. ..

Description

2,Устройство по п. 1, о т л и чающеес тем, что инвертирующие входы двух операционных усилителей подключены к общей шине устройства, а первые входы первого и второго делителей напр жени сое-динены соответственно с первой и второй входными устройства.2, The device according to claim 1, wherein the inverting inputs of two operational amplifiers are connected to the common bus of the device, and the first inputs of the first and second voltage dividers are connected to the first and second input devices, respectively.

3.Устройство по п. 1, о т л и чающеес тем, что выходы первого и второго операционных усилитеЛей подключены соответственно к первому и второму входам выпр мительного моста, выход отрицательной пол рности которого соединен с первым входом дополнительного делител напр жени , а выход положительной пол рности выпр мительного моста подключен к .эмиттеру транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной устройства,, а база транзистора подключена к выходу дополнительного делител напр жени , второй выход которого соединен с положительной шиной источника питани .3. The device according to claim 1, that is, that the outputs of the first and second operational amplifiers are connected respectively to the first and second inputs of the rectifying bridge, the output of the negative polarity of which is connected to the first input of the additional voltage divider, and the output is positive The polarity of the rectifying bridge is connected to the emitter of the transistor, the collector of which is connected to the output bus of the device, and the base of the transistor is connected to the output of the additional voltage divider, the second output of which is connected to tion of the power supply bus.

Изобретение относитс к электронной технике, а точнее к устройствам дл сравнени двух электрических величин по фазе, и может быть исползовано в датчиках и реле направлени мощности, а также в реле сопротивлени / ,. :The invention relates to electronic engineering, and more specifically to devices for comparing two electrical magnitudes in phase, and can be used in sensors and a power direction relay, as well as in a resistance relay /,. :

Известно устройство дл сравнени фаз двух электрических величин, содержащее два промежуточных транс .форматора, схему сравнени и нульиндикатор l .A device for comparing the phases of two electrical quantities is known, which contains two intermediate transformers, a comparison circuit and a null indicator l.

Устройство имеет низкую чувствительность , так как его блок сравнени выполнен на диодах и транзиСтррах . : , ;./., . : .;The device has low sensitivity, since its comparison unit is made on diodes and transistors. :,; ./.,. :.;

Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл сравнени фаз, содержащее исполнительный орган , делители напр жени , первый и второй операционные усилители, инветирующие входы которых подключены соответственно к первому и йторому входам устройства, а неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с. выходами соответственно первого и второго делителей напр хсени , первые входы которых подключены к общей шине устройства 2 .Closest to the invention is a phase comparison device comprising an actuator, voltage dividers, first and second operational amplifiers, the inverting inputs of which are connected to the first and the second inputs of the device, respectively, and the non-inverting inputs of the operational amplifiers are connected to. the outputs, respectively, of the first and second dividers, for example, of xpen, the first inputs of which are connected to the common bus of the device 2.

Однако это устройство сложно, потребл ет много энергии,изгза наличи большого числа операционных усилителей.However, this device is complicated, consumes a lot of energy, because of the presence of a large number of operational amplifiers.

Цель изобретени - повышение надежности и снижение энергопотреблени .The purpose of the invention is to increase reliability and reduce energy consumption.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл сравнени фаз двух электрических величин, содержащее два делител напр жени , первый и второй операционные усилители , инвертирующие входы которых подключены соответственно к первому и второму входам устройства, а неинвертируюцие входы первого и второ го операционных усилителей соединены с выходами соответственно первого и второго делителей напр жени , первые входы которых подключены к общей шине устройства, введены два . транзистора, два дополнительных 5 делител напр жени ,причем выход первого операционного усилител соединен с эмиттером первого транзистора , с Первым входом первого дополнительного делител напр жени The goal is achieved in that the device for comparing the phases of two electrical quantities, containing two voltage dividers, the first and second operational amplifiers, the inverting inputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the device, and the non-inverting inputs of the first and second operational amplifiers are connected to The outputs of the first and second voltage dividers, respectively, the first inputs of which are connected to the common bus of the device, are entered two. a transistor, two additional 5 voltage dividers, with the output of the first operational amplifier connected to the emitter of the first transistor, to the first input of the first additional voltage splitter

IQ и с вторым входом второго делител , выход второго операционного усилител подключен к эмиттеру второгчэтранзистора , к второму входу второго и к первому входу второго дополиительнрго делител Напр жени , вторые входы дополнительных делителей напр жени соединены с прложи;тельной ШИНОЙ источника питани , а выходы первого и второго дополнительных делителей напр жени IQ and with the second input of the second divider, the output of the second operational amplifier is connected to the emitter of the second transistor, to the second input of the second and to the first input of the second additional voltage divider, the second inputs of the additional voltage dividers are connected to the power source BUS, and the outputs of the first and second additional voltage dividers

0 подключены к базам сЬответсэ венНо второго, и первого транзисторов,, коллекторы которых соединены с выходной шиной устройства.0 are connected to the bases of the second and second transistors, the collectors of which are connected to the output bus of the device.

При этом устройство может быть.In this case, the device can be.

5 выполнено так, что инвертирующие входы довух операш1онных-усилителей подключены к рбщей шине устройства, а первые входы первого и второго делителей Д1апр жени соединены5 is made so that the inverting inputs of the do-it-all operative amplifiers are connected to the bus of the device, and the first inputs of the first and second dividers are connected

Q соответственно с перврй. и второй входными шинами устройства.Q respectively with the first. and second input device tires.

Устройство может быть выполнено так,что выходы первого и второго Операционных усилителей подключеныThe device can be configured so that the outputs of the first and second operational amplifiers are connected

с сортветственно к первому и второму входам выпр мител:ьного моста, выход отрицательной пол рности которого соединен с первым входом дополнительного делител напр жени , аFrom the first and second inputs of the rectifier: a new bridge, the output of the negative polarity of which is connected to the first input of the additional voltage divider, and

. выход положительной пол рности выпр мительного моста подключен к элшттеру транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной устройства, а база транзистора подключена к выходу дополнительного 5 делител напр жени , второй выход которого соединен с положительной шиной источника питани . На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - блок схемы возможных вариантов выполнени устройства} на фиг. 4 - временна диаграмма его работы. . Устройство содержит первый и второй оперсщионные усилители 1 и 2, первый делитель напр жени выполнен на резисторах 3 и 4, второй делитель напр жени - на резисторах 5 и б, первый и второй транзисторы 7 и 8, первый дополнительный делитель напр жени г. выполненный на резисторам 9 и 10, второй дополнительный делитель напр жени , выполненный на резисторах. 11 и 12, выпр мительный мост 13, транзистор 14, дополнительный Делитель напр жени выполненный на резисторах 15 и 16. Устройство работает следующим образом.. Основна особенность устройства .заключаетс в том, что на интервал совпадени знаков электрических величин, ЯВЛЯЮ1ДИХСЯ тормозными дл данного устройства, операционные усилители включаютс в общее кольцо положительной обратной св зи, а на интервалах несовпадени , вл ющихс рабочими, положительна обратна св зь разрываетс и устанавливаютс пороги по обеим сравниваемым величинам. Пусть сравниваемые величины U и и на входе первого и второго операционных усилителей 1 и 2 равны нулю. При этом они включены в об- щее кольцо обратной положительной св зи, организованное резисторами 3-6 первого и второго делителей напр жени . Действие это« положительной обратной св зи заключаетс в том, что напр жение с выхода первого или второго операционного усилител 1,.2 через сортветствующий второй или первый делитель напр жени поступает на неинвертирукхций вход второго или первого операционного усилител 2, 1, стрем сь вызвать на его выходе напр жение, совпадающее по знаку с напр жением выхода первого или второго операционного усилител 1,2. Поэтому сигналы на выходе первого и второго операционных усилителей 1 и 2 имеют одну и ту же пол рность, т.е. либо одновременно отрицательны, либо одновременно положительны. При этом первый и второй транзисторы 7 и 8 закрыты. Запиракмцее напр жение подаетс на них с помощью дополнительных делителей напр жени на ре зисторах 9-12. Сигнал на выходе устройства в этом случае отсутствует. Предположим далее, что одна из сравниваемых величин, например (li достаточно велика, а, величина U-j равна нулю или меньше порога И (фиг. 4). и в этом случае общее кольцо положительной обратной св зи, в которое включены первый и второй операционные усилители 1 и 2, не разрываетс , но гармоническое изменение входного сигнала.и ведет к скачкообразному переключению первого операционного усилител 1, вследствие чего измен етс и пол рность напр жени и2 на неинвертирующем входе второго операционного усилител 2, что приводит к переключению последнего. Таким образом, в данном случае напр жени и i н112 на выходах иУ и Uj на неинвертирующих входах первого и второго операционных усилителей 1 и 2 имеют пр моугольную форму и практически совпадают на фазе, так что первый и второй транзисторы 7 и 8 по-прежнему остаютс закрытыми. Предположим затем, что обе сравниваемые величины U и U достаточно велики. На интервалах совпа дени знаков сравниваемых величин сигналы, прикладывае1«ле к входам первого и второго операционных усилителей 1 и 2, способствуют замыканию цепи положительной обратной св зи. Пол рность сигналов на выходах первого и второго операционных усилителей I и 2 одинакова и противоположна знаку величины Ui и Uii первый и второй транзисторы 7 и 8 заперты. Если же уровни сравниваемых величин {) и Orj превышают падени напр жени соответственно на резисторах 3 и 5, а знаки 1/4 и и(2 противоположны, то положительна обратна св зь не определ ет более состо ни первого .и второго операционных.усилителей 1 и 2, поскольку пол рности напр жений на их выходе определ ютс уже не ею,, а сравниваемыми величинами, ; и станов тс противоположными. Напр жени U и U на резисторах 3 и 5 задают порог срабатывани устройства по величинам U и U Эти пороги устанавливаютс как в положительный, так ив отрицательный полупериоды изменени входных величин , но лишь на интервалах несовпадени их знаков, вл ющихс дл данного устройства рабочими. На выходах первого и второго операционных усилителей 1 и 2 сигналы противоположных знаков по вл ютс лишь при условии, что знаки входных величин О и Uj противоположны, а их уровни превышают по абсолютной величине пороги U и Uj |U5)i Сигналы противоположных знаков открывают один из транзисторов 7. The positive-polarity output of the rectifying bridge is connected to the elstre of the transistor, the collector of which is connected to the output bus of the device, and the base of the transistor is connected to the output of an additional 5 voltage divider, the second output of which is connected to the positive power supply bus. FIG. 1 is a block diagram of the device; in fig. 2 and 3 is a block diagram of possible embodiments of the device} in FIG. 4 - time diagram of his work. . The device contains the first and second op amps 1 and 2, the first voltage divider is made on resistors 3 and 4, the second voltage divider is on resistors 5 and b, the first and second transistors 7 and 8, the first additional voltage divider made on resistors 9 and 10, a second additional voltage divider, made on resistors. 11 and 12, a rectifying bridge 13, a transistor 14, an additional voltage divider made on resistors 15 and 16. The device works as follows .. The main feature of the device is that for the coincidence interval of the signs of electrical quantities, DIFFERENT braking for this device , operational amplifiers are included in the common ring of positive feedback, and at the mismatch intervals that are working, the positive feedback is broken and thresholds are set for both compared values. Let the compared values of U and and at the input of the first and second operational amplifiers 1 and 2 are equal to zero. At the same time, they are included in a common feedback loop, organized by resistors 3-6 of the first and second voltage dividers. The effect of this "positive feedback" is that the voltage from the output of the first or second operational amplifier 1, .2 through the appropriate second or first voltage divider is fed to the non-inverted input of the second or first operational amplifier 2, 1, calling on its output voltage coincides in sign with the output voltage of the first or second operational amplifier 1.2. Therefore, the signals at the output of the first and second operational amplifiers 1 and 2 have the same polarity, i.e. either negative or positive at the same time. The first and second transistors 7 and 8 are closed. The locking voltage is applied to them by means of additional voltage dividers on the resistors 9-12. The signal at the output of the device in this case is missing. Suppose further that one of the compared values, for example (li is large enough, and, the value of Uj is zero or less than the threshold And (Fig. 4). And in this case, the common ring of positive feedback, which includes the first and second operational amplifiers 1 and 2 is not interrupted, but the harmonic change of the input signal. And leads to a jump-like switching of the first operational amplifier 1, as a result of which the polarity of the voltage and 2 changes at the non-inverting input of the second operational amplifier 2, which leads to the switching of the last Thus, in this case, the voltages and i n112 at the outputs IU and Uj at the non-inverting inputs of the first and second operational amplifiers 1 and 2 have a rectangular shape and almost coincide in phase, so that the first and second transistors 7 and 8 are suppose that both compared values of U and U are large enough. On the intervals of the signs of the compared values, the signals applied to the inputs of the first and second operational amplifiers 1 and 2 contribute to the closure of the positive feedback circuit. . The polarity of the signals at the outputs of the first and second operational amplifiers I and 2 is the same and opposite to the sign of the value of Ui and Uii the first and second transistors 7 and 8 are locked. If the levels of the compared values {) and Orj exceed the voltage drops respectively at resistors 3 and 5, and the signs 1/4 and and (2 are opposite, then the positive feedback does not determine more than the state of the first and second operational amplifiers 1 and 2, since the polarities of the voltages at their output are no longer determined by it, but by the compared values, and become opposite. Voltages U and U on resistors 3 and 5 set the device response threshold in terms of U and U These thresholds are set both in positive and in negative half The ranges of input values change, but only on the mismatch intervals of their characters, which are operational for this device. At the outputs of the first and second operational amplifiers 1 and 2, signals of opposite signs appear only under the condition that the signs of the input quantities O and Uj are opposite, and their levels exceed in absolute value the thresholds U and Uj | U5) i Signals of opposite signs open one of the transistors 7

или 8. Если aU., открываетд транзистор 7. Если же (1 О,or 8. If aU., opens the transistor 7. If (1 Oh,

, открыт второй транзистор 8.| Положительное напр жение с выхода одного из операционных усилителей 1 и 2 подаетс через открытый тран зистор на выход устройства |фиг.4.)., open the second transistor 8. | A positive voltage from the output of one of the operational amplifiers 1 and 2 is fed through an open transistor to the output of the device | Fig.4.).

; В зависимости от разности фаз между сравниваемыми величинами характер; Depending on the phase difference between the compared values of the character

сигнала на в оходе устройства измен етс от импульсного до непрерывного, the signal on the device’s spin varies from pulsed to continuous,

Устройство фйг. 2) действует аналогичным , а в устройстве (фиг. 3) Напр жение, подаваемое на выход через транзистор 14, предварительно выпр мл етс мостом 13.Device fig. 2) acts in a similar way, and in the device (Fig. 3), the voltage applied to the output through the transistor 14 is first rectified by a bridge 13.

. Таким образом, новые конструктивные св зи, примененные в Данном устройстве сравнени фаз, привели к его упрощению и снижению потреблений при сохранении всех прочих функциональных характеристик.. Thus, the new constructive relationships applied in this phase comparison device have simplified it and reduced consumption while retaining all other functional characteristics.

.f.f

Claims

1. DEVICE FOR COMPARING THE PHASES OF TWO ELECTRIC VALUES, containing two voltage dividers, the first and second operational amplifiers, the inverting inputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the device, and the non-inverting inputs of the operational amplifiers are connected to the outputs, respectively, of the first and second voltage dividers, the first inputs of which are connected to the device’s common bus, characterized in that, in order to increase reliability and reduce power consumption, two transistors are introduced into it, two additional voltage divider, and the output of the first operational amplifier is connected to the emitter of the first transistor, with the first input of the first additional voltage divider and with the second input of the second divider, the output of the second operational amplifier is connected to the emitter of the second transistor, to the second input of the second divider and to the first input of the second additional voltage divider, · second inputs. additional voltage dividers. connected to the positive bus of the power source, and the outputs of the first and second additional voltage dividers are connected to the bases, respectively, of the second and first transistors, the collectors of which are connected to the output bus of the device.

8 ate

2. The device according to π. 1, characterized in that the inverting inputs of the two operational amplifiers are connected to the common bus of the device, and the first inputs of the first and second voltage dividers are connected respectively to the first and second input buses of the device.

3. The device according to claim 1, characterized in that the outputs of the first and second operational amplifiers are connected respectively to the first and second inputs of the rectifier bridge, the negative ⁴ polarity output of which is connected to the first input of the additional voltage divider, and the output the positive polarity of the rectifier bridge is connected to the emitter of the transistor, the collector of which is connected to the output bus of the device, and the base of the transistor is connected to the output of an additional voltage divider, the second output of which is connected to the positive power supply bus.