Claims (2)
Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс одноканальное устройство, содержащее периодический переключатель, входами подключенный к входным шинам, избирательный усилитель, 0 синхронный детектор, выходом подключенный к выходному прибору, и коммутационный генератор, подключенный к управл ющим входам периодического переключател и синхронного детектора 2. . , .3 Недостатком устройства вл ютс ограниченный динамический диапазон, низкие чувствительность и точность из-за насыщени избирательного усилител колебани ми несущей частоты, амплитуда которых при малой глубине модул ции (относительна разность амплитуд меньше 1%) в сотни раз превышает амплитуду колебаний боковых частот, пропорциональных разности сравниваемых амллитуд. Целью изобретени вл етс расширение динамического диапазона, повышение чувствительности и точности сравнени амплитуд гармоник переменных напр жений независимо от их фазовых соотношений. Поставленна цель достигаетс тем, что в предложенное устройство дл сравнени51 гармо нических составл ющих двух, напр жений , содержащеепериодический переключатель , избирательный усилитель, синхронный детектор, вых.одной прибор, коммутационный генератор, введены фазочувствительный детектор,- сглаживающий и полосовой .фильтры, сумматор, инвертор-ограничитель , регулируемый делитель напр жени , выходом подключенный через инвертор-ограничитель ко входу полосового фильтра м первому входу сумматора и непосредственно к управл ющему входу фазочувствительного детектора, выход которого подключен непосрбдственно ко входу синхронного детектора и через сглаживающий фильтр к упрагзл ющему входу управл емого делител напр жени . Выход пОслёдн&го подключен ко второму входу сумматора, выход которого подключен ко входу фазочувствительного детектора через избирательный усилитель. Вход полосового фильтра соединен с выходом периодического переключател . На фиг. 1 представлена структурна схема устройства, а на фиг. 2 - временные диаграммы по сн ющие его работу. Устройство содержит периодический переключатель 1, соединенный с входными шинами устройства, полосовой фильтр 2, инвертор-ограничитель 3, регулируемый делитель напр жени 4, сумматор 5, избирательный усилитель б, фазовый детектор 7, сгла живающий фильтр 8, синхронный детектор 9, коммутационный генератор К) и выходной прибор 11. Сравниваемые напр жени U) и Uj подаютс на входные клеммы переключател 1. С его выхода пакеты напр жений U( и Uz, следующие с частотой коммутации, подаютс на вход фильтра 2, настроенного на необходимую гармоническую составл ющую. Пакеты выделенной фильтром гармонической составл ющей (фиг. 2, а) одновременно воздействуют на один из входов сумматора 5 и на вход инвертора-ограничител 3.Напр жение с выхода инвертОра-ограничител 3 подаетс на управл ющий вход детектора 7 и навход делител напр жени 4,автоматически регулирующий уровень сни4 маемого с него напр жени , которое подаетс на второй вход/сумматора 5. Таким образом, на входы сумматора 5 подаютс два противофазных напр жени . Одно изНИХ и а (фиг. 2, а) промодулировано с частотой коммутации по амплитуде (при неравенстве амплитуд сравниваемых гармоник) и по фазе (при неравенстве начальных фаз сравниваемых гармоник). Второе напр жение Us (фиг. 2,6) иромодулировано по фазе как и первое, однако его амплитуда Не измен етс с .частотой коммутации . Амплитуда этого напр жени задаетс делителем напр жени 4, который автоматически управл етс через фильтр 8 напр жением на выходе детектора 7. Если амплитуда напр жени на выходе делител напр жени равна среднему арифметическому :;начен1по амплитуд на выходе фильтра 2, т. е. Um 1., то на выходе сумматора 5 полностью подавл етс несуН1а частота, котора не несет полезной информации о неравенстве сравниваемых наир жений . В этом случае напр жение на выходе су.мматора (фиг. 2, в) содержит только боковые частоты, несущие полезную информацию о неравенстве сравниваемых гар-. МОНИК. Напр жение на выходе сумматора в этом случае промодулировано только но фазе . При этом его амплитуда тем MenbHje, чем меньще разница между амплитудами сравниваемых гармоник. Дл сравнени мало отличающихс гармонических составл ющих выходное напр жение сумматора усиливаетс усилителем 6 в необходимое число раз без потери информации из-за насыщени этого усилител , Так как выходное напр жение сумматора 5 усиливает усилитель б, то на его выходе выдел ютс боковые частоты той гармонической составл ющей, на которую он настроен. В случае, когда амплитуда напр жени на выходе делител 4 не равна среднему арифметическому значению амплитуд на выходе фильтра 2, на выходе сумматора 5 происходит только частичное подавление несуш ,ей частоты. В этом случае напр жение на выходе сумматора (фиг. 2, в) промодулировано не только по фазе, но и по амплитуде . На фиг. 2 в показано напр жение на выходе сумматора 5 дл случа , когда г//т Напр жение с выхода усилител б подаетс на сигнальный вход детектора 7, управл ющий вход которого подключен к выходу инвертора ограничител 3. Амплитуда опорного напр жени , подаваемого на управл ющий вход детектора 7 посто нна, а фаза его может измен тьс с частотой коммутации (фиг. 2, б), если сравниваемые гармонические составл ющие не совпадают по фазе. Благодар этому фазовые соотношени сигнального и опорного напр жений на входах детектора 7 не завис т от фазовых СДВИГОВ сравниваемых напр жений. Следовательно , результат сравнени амплитуд гармонических соотношений не зависит от их фазовых соотношений. На выходе детектора 7 выдел етс огибающа частоты коммутации (фиг. 2, г). При полном подавлении несущей частоты напр жение на выходе дет- ктора 7 не имеет посто нной составл ющей, а при неполном подавлении по вл етс посто нна составл юща . Знак этой посто нной составл ющей определ етс тем, больще или меньще амплитуда напр жени на выходе делител 4, чем среднее арифметическое значение - J. Переменна составл юща частоты коммутации напр жени на выходе детектора 7 как при полном, так и при неполном подавлении несущей пропорциональна только разности амплитуд сравниваемых гармонических составл ющих. Напр жение огибающей с выхода детектора 7 подаетс ira вход синхронного детектора 9, управл емого от коммутационного генератора IQ. Посто нна составл юща напр жени на выходе детектора 9 (фиг. 2, д) пропорциональна разности амплитуд сравниваемых 1-армоник, что регистрируетс выходным нрибором 11. Дл автоматического хиравлени лТелителем напр жени 4 с целью подавлени несун1ей , в устройстве используетс информаци с выхода детектора 7. При неполном подавлении несущей на выходе детектора 7 по вл етс посто нна составл юща определеппого знака. Эта посто нна составл юща ыдел етс фнльтром 8, напр жение с в|)1хода которого управл ет делителем 4 так, чтобы свести ее к пулю и таким образом автоматически подавить несусцую частоту ./Бла1-одар введению дополнительных звеньев и автоматически подавл ютс колебани несущей частоты в модулированном сигнале, в результате чего избирательный усилитель используетс дл усилени только информативной чаети сигнала. Это позвол ет значительно расщирить динамический диапазон и существенно повысить чувствительность и точность сравнени амплитуд гармоник независимо от их фазовых соотнощений. Формула изобретени Одноканальное устройство дл сравнени гармонических составл ющих двух напр жений , содержащее периодический переключатель , входами подключенный к входным щинам, избирательный усилитель, синхронный детектор, выходом подключенный к выходному прибору, и коммутационный генератор , подключенный к управл ющим входам периодическогопереключател и синхронного детектора, отличающеес тем, что, с целью расширени динамического диапазона , повышени чувствительности и точности сравнени амилитуд гармоник переменных напр жений независимо от их фазовых соотношений, в него введены фазочувствительный детектор, .сглаживающий и полосовой фильтры, сумматор, инвертор-ограничитель , регулируемый делитель напр жени , выходом подключенный через инвертор-ограничитель к выходу полосового фильтра и первому входу еумматора и непосредственно к управл ющему входу фазочувствительного детектора, выход которого подключен непосредственно ко входу синхронного детектора и через сглаживающий фильтр к управл ющему входу управл емого делител напр жени , выходом подключенного ко второму входу сумматора, выход которого подключен ко входу фазочувствительного детектора через избирательный усилитель, причем вход полосового фильтра соединен с выходом периодического переключател . Источники информации, прин тые во вни мание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 121864, кл. G 01 R 17/10, 22.X. 1958. The closest in technical essence to the invention is a single-channel device containing a periodic switch, inputs connected to input buses, a selective amplifier, 0 synchronous detector, output connected to an output device, and a switching generator connected to control inputs of a periodic switch and synchronous detector 2 . .3 The drawback of the device is the limited dynamic range, low sensitivity and accuracy due to saturation of the selective amplifier with carrier frequency oscillations, the amplitude of which with a small modulation depth (relative difference of amplitudes less than 1%) exceeds the amplitude of oscillations of side frequencies hundreds of times proportional differences compared amlitud. The aim of the invention is to expand the dynamic range, increase the sensitivity and accuracy of comparing the amplitudes of the harmonics of alternating voltages, regardless of their phase relationships. The goal is achieved by the fact that the proposed device for comparing 51 harmonic components of two voltages containing a periodic switch, a selective amplifier, a synchronous detector, a single device, a switching generator, a phase-sensitive detector, a smoothing and bandpass filter, an adder, inverter limiter, adjustable voltage divider, output connected via an inverter limiter to the input of a bandpass filter to the first input of the adder and directly to the controller in ode phase-sensitive detector, whose output is connected to the input neposrbdstvenno synchronous detector and through a smoothing filter to the entry upragzl yuschemu controllable voltage divider. The output of the last & go is connected to the second input of the adder, the output of which is connected to the input of the phase-sensitive detector through a selective amplifier. The input of the bandpass filter is connected to the output of a periodic switch. FIG. 1 shows a block diagram of the device, and FIG. 2 - time diagrams for his work. The device contains a periodic switch 1 connected to the device input buses, a band-pass filter 2, an inverter-limiter 3, an adjustable voltage divider 4, an adder 5, a selective amplifier b, a phase detector 7, a smoothing filter 8, a synchronous detector 9, a switching generator K and the output device 11. The compared voltages U) and Uj are supplied to the input terminals of the switch 1. From its output, the voltages U (and Uz, which follow the switching frequency, are fed to the input of the filter 2, which is tuned to the required harmonic The packages of the harmonic component selected by the filter (Fig. 2, a) simultaneously act on one of the inputs of the adder 5 and on the input of the inverter-limiter 3. The voltage from the output of the inverter-limiter 3 is fed to the control input of the detector 7 and the input of the divider voltage 4, automatically regulating the level of the voltage removed from it, which is applied to the second input / adder 5. Thus, two phase-side voltages are applied to the inputs of the adder 5. One of the NOTES and a (Fig. 2, a) is modulated with an amplitude switching frequency (with the amplitudes of the compared harmonics unequal) and phase (with the initial phases of the harmonics being unequal). The second voltage Us (Fig. 2.6) is phase-modulated like the first, but its amplitude does not change with the switching frequency. The amplitude of this voltage is set by voltage divider 4, which is automatically controlled through the filter 8 by the voltage at the output of the detector 7. If the voltage amplitude at the output of the voltage divider is equal to the arithmetic average:; start at the amplitudes at the output of the filter 2, i.e. Um 1., then at the output of the adder 5, the misbalance frequency, which does not carry useful information about the inequality of the compared instances, is completely suppressed. In this case, the voltage at the output of the su.mmator (Fig. 2, c) contains only side frequencies that carry useful information about the inequality of the compared gar-. MONIC. The voltage at the output of the adder in this case is modulated only during the phase. Moreover, the amplitude of the MenbHje, the smaller the difference between the amplitudes of the compared harmonics. To compare the slightly different harmonic components, the output voltage of the adder is amplified by amplifier 6 as many times as necessary without loss of information due to saturation of this amplifier. Since the output voltage of adder 5 amplifies amplifier b, the harmonic components to which it is configured. In the case when the voltage amplitude at the output of the divider 4 is not equal to the arithmetic mean value of the amplitudes at the output of the filter 2, only partial suppression of the networks, its frequencies, occurs at the output of the adder 5. In this case, the voltage at the output of the adder (Fig. 2, c) is modulated not only in phase, but also in amplitude. FIG. 2c shows the voltage at the output of the adder 5 for the case when r // t The voltage from the output of the amplifier b is fed to the signal input of the detector 7, the control input of which is connected to the output of the limiter inverter 3. The amplitude of the reference voltage supplied to the control the input of the detector 7 is constant, and its phase may vary with the switching frequency (Fig. 2, b) if the compared harmonic components do not coincide in phase. Due to this, the phase ratios of the signal and reference voltages at the inputs of the detector 7 do not depend on the phase shifts of the compared voltages. Therefore, the result of comparing the amplitudes of the harmonic ratios does not depend on their phase ratios. At the output of the detector 7, the switching frequency envelope is highlighted (Fig. 2, d). With a complete suppression of the carrier frequency, the voltage at the output of the detector 7 does not have a constant component, and with an incomplete suppression, the constant component appears. The sign of this constant component is determined by whether the voltage amplitude at the output of divider 4 is greater or less than the arithmetic mean value is J. The variable component of the switching frequency of the voltage at the output of detector 7 both with full and with partial suppression of the carrier is proportional to only the amplitude differences of the harmonic components being compared. The envelope voltage from the output of the detector 7 is fed to the ira input of the synchronous detector 9, controlled from the switching generator IQ. The constant voltage component at the output of detector 9 (Fig. 2e) is proportional to the difference in amplitudes of the compared 1-armonics, which is recorded by the output device 11. For automatic charging with a voltage regulator 4 to suppress the misalignment, the device uses information from the detector output 7. With incomplete suppression of the carrier at the output of the detector 7, a constant component of the definite sign appears. This constant component is produced by the fnlthrom 8, the voltage from V1 of the input of which controls the divider 4 so as to reduce it to a bullet and thereby automatically suppress the unstable frequency. After the introduction of additional links, the carrier oscillations are automatically suppressed frequencies in the modulated signal, with the result that the selective amplifier is used to amplify only the informative part of the signal. This makes it possible to significantly extend the dynamic range and significantly increase the sensitivity and accuracy of comparing the amplitudes of the harmonics, regardless of their phase relationships. Claims A single-channel device for comparing the harmonic components of two voltages, comprising a periodic switch, inputs connected to input cables, a selective amplifier, a synchronous detector, an output connected to an output device, and a switching generator connected to the control inputs of a periodic switch and a synchronous detector, different by the fact that, in order to expand the dynamic range, increase the sensitivity and accuracy of comparison of the amilitudes of the harmonics of the variables voltage, regardless of their phase relationships, a phase-sensitive detector, smoothing and bandpass filters, an adder, an inverter-limiter, an adjustable voltage divider, an output connected via an inverter-limiter to the output of the band-pass filter and the first input of the summator and directly to the control the input of the phase-sensitive detector, the output of which is connected directly to the input of the synchronous detector and through a smoothing filter to the control input of the controlled voltage divider, the output connected to the second input of the adder whose output is connected to the input of phase-sensitive detector via a selective amplifier, the input of a bandpass filter connected to the output of the periodic switch. Sources of information taken into consideration during the examination 1. USSR author's certificate No. 121864, cl. G 01 R 17/10, 22.X. 1958.
2.Авторское свидетельство СССР № 119257, кл. G 01 R 17/00, 5.VII. 1958.2. USSR author's certificate number 119257, cl. G 01 R 17/00, 5.VII. 1958.
661494661494
U, ef U, ef
ii