SU769702A1

SU769702A1 - Фазочувствительный выпр митель

Info

Publication number: SU769702A1
Application number: SU782669579A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Шаров
Original assignee: Предприятие П/Я А-1097
Priority date: 1978-09-25
Filing date: 1978-09-25
Publication date: 1980-10-07

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при проектировании систем автоматического управления и регулирования.

Известен фазочувствительный выпрямитель, содержащий аналоговое динамическое запоминающее устройство, источник опорного сигнала и формирователь импульсов, включенный между источником опорного сигнала и управляющим входом аналогового динамического запоминающего устройства {!].

Однако известное устройство обладает низкой точностью.

Цель изобретения — повышение точности.

Для этого в фазочувствительном выпрямителе, содержащем аналоговое динамическое запоминающее устройство, источник опорного сигнала и формирователь импульсов, включенный между источником опорного сигнала и управляющим входом аналогового динамического запоминающего устройства, формирователь импульсов выполнен двухвходовым и содержит последовательно соединенные первый амплитудный компаратор, вход которого является первым входом формирователя импульсов, элемент совпадения, интегратор, к второму входу которого подключен источник эталонного напряжения, второй амплитудный

компаратор, первый элемент И и элемент ИЛИ, выход которого является выходом формирователя импульсов, а также последовательно соединенные третий амплитуд5 ный компаратор, первый вход которого является вторым входом формирователя импульсов, первый элемент НЕ и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, а также 10 второй элемент НЕ, включенный между выходом второго амплитудного компаратора и вторым входом второго элемента И, при этом вторые входы элемента совпадения и первого элемента И подключены 15 к .выходу третьего амплитудного компаратора, а второй вход формирователя импульсов соединен с входом фазочувствительного выпрямителя.

На чертеже приведена структурная схема 20 предложенного устройства.

Фазочувствительный выпрямитель содержит аналоговое динамическое запоминающее устройство 1, источник 2 опорного сигнала, формирователь 3 импульсов. При 25 этом аналоговое динамическое устройство 1 содержит входной резистор 4, резистор 5 отрицательной обратной связи, операционный усилитель 6, конденсатор 7, ключ 8, а формирователь 3 импульсов содержит 30 первый амплитудный компаратор 9, эле769702 мент совпадения 10, интегратор 11, источник эталонного напряжения 12, второй амплитудный компаратор 13, первый элемент И 14, элемент ИЛИ 15, третий амплитудный компаратор 16, первый элемент НЕ 17, второй элемент И 18, второй элемент НЕ 19.

Фазочувствительный выпрямитель работает следующим образом.

Рассмотрим случай, когда сдвиг по фазе (ф) входного сигнала относительно опорного сигнала U_o расположен в диапазоне от минус 90° до плюс 90° (—90° <ф <90°).

Выходной сигнал третьего компаратора 16 (Xi) изменяет дискретно свое значение в момент перехода входного напряжения через ноль Χχ — l при ί/_ΒΧι^0 и Χι=0 при Ьвх<0. Выходной сигнал первого компаратора 9 (Х₂) изменяет свое значение дискретно при переходе опорного напряжения Uq Χϊ= 1 при U₀^0 и Хг=0 при (7q<0. На выходе элемента совпадения 10 реализуется логическая функция Υ^Χχ-ΧνΑ-Χχ-Χϊ. Выходной сигнал элемента совпадения 10 представляет собой импульсную величину с постоянной амплитудой импульса и изменяющейся длительностью τι. Изменение относительной длительности Qi=xi-/o, где I fо#г частота переменного напряжения, оди1 «наковая для сигналов U_o и ,//_вх, пропор: '** {Циоиа-лвдо .изменению модуля сдвига по фазе между входным <U_BX и опорным U_oсигналами. При 0^|ф[ <90° Qi изменяется в диапазоне от 1 до 0,5 (0,5 <Q < 1).

Среднее значение выходного сигнала элемента совпадения 10, подаваемого на вход интегратора 11 (ί/₂) определяется как

U_a = где U_а — амплитуда импульса.

Изменение выходного напряжения интегратора [Д[/_и| в линейной зоне определяется \и_г + /4QJ , * 1 где ϋχ— величина напряжения источника эталонного напряжения 18.

Т\— постоянная времени интегратора.

Если ιί7ι — 0,5 U_a, то при Q>0,5 интегратор входит в насыщение и на выходе третьего компаратора сигнала У₂=1.

Схема первого элемента И 14 работает как открытый логический ключ Χ₃=Χι. Схема второго элемента И 18 работает как закрытый логический ключ Х₄==0, закрываемый сигналом 72=0 с второго элемента НЕ 19. Тогда сигнал с выхода элемента схемы ИЛИ 15 и ключ 8 замыкается на время положительной полуволны входного напряжения. Выходное напряжение схемы отрицательно и пропорционально амплитуде входного сигнала (/вых,--π где X — коэффициент передачи устройства, определяемый отношением резисторов 5 и 4 при

R.C — /о

U_BX — амплитудное значение входного напряжения.

При изменении фазы входного сигнала /7_ВХа на 180° относительная длительность импульсов на выходе элемента совпадения 10 У1 <0,5, интегратор 11 находится в другом устойчивом состоянии Уг = О, У₂=1, логический ключ второго элемента И 18 открывается, логический ключ первого элемента И 14 закрывается. У₃=Х4=Х1 и ключ 8 замыкается на время отрицательной полуволны входного напряжения.

Выходное напряжение схемы и_вых, положительно и пропорционально амплитуде входного сигнала

Ь_ВЬ1Х2 = — ВД_Х2.

При изменении сдвига фазы входного сигнала 90“<ф<270° интегратор 11 находится в том же состоянии, а выходное напряжение схемы положительно.

Таким образом, сдвиг фазы входного сигнала относительно опорного источника переменного тока не влияет на точность работы фазочувствительного выпрямителя.

Технико-экономическая эффективность данного изобретения заключается в следующем.

Исследования аналитические и экспериментальные показывают, что в предлагаемом устройстве коэффициент передачи не зависит (экспериментально с точностью 0,05% от сдвига по фазе и устройство не требует специальных регулировок при смене датчиков или использовании других типов датчиков.

Claims

мент совпадени 10, интегратор 11, источник эталонного напр жени 12, второй амплитудный компаратор 13, первый элемент И 14, элемент ИЛИ 15, третий амплитудный компаратор 16, первый элемент НЕ 17, второй элемент И 18, второй элемент НЕ 19. Фазочувствительный выпр митель работает следующим образом. Рассмотрим случай, когда сдвиг по фазе (ijj) входного сигнала it/Bxi относительно опорного сигнала UQ расположен в диапазоне от минус 90 до плюс 90° () 90°). Выходной сигнал третьего компаратора 16 (Xi) измен ет дискретно свое значение в момент перехода входного напр жени через ноль Xi l при и при Выходной сигнал первого компаратора 9 (2) измен ет свое значение диск;ретно при переходе опорного напр жени .UQ приС/о Ои при . На выходе элемента совпадени 10 реализуетс логическа функци Yi Xi-X2+Xi-X2. Выходной сигнал элемента совпадени 10 представл ет собой импульсную величину с посто нной амплитудой импульса и измен ющейс длительностью п. Изменение относительной длительности QI TI-/O, где /Ojiir частота переменного напр жени , оди нaJкoвa дл сигналов UQ и .(Увх, пропор (циоиа-ладо , изменению модул сдвига по - %азе между входным it/вх и опорным UQ сигналами. При 0 |aJ3| 90° Qi измен етс в диапазоне от 1 до 0,5 (0,). Среднее значение выходного сигнала элемента совпадени 10, подаваемого на вход интегратора И (t/a) определ етс как , i/a-Q., где L/a -амплитуда импульса. Изменение выходного напр жени интегратора |Д/7и| в линейной зоне определ етс i,U, U, + U,Qj, где L/i - величина напр жени источника эталонного напр жени 18. TI - посто нна времени интегратора. Если ifyi 0,5 Ua, то при ,5 интегратор входит в насыщение и на выходе третьего компаратора сигнала . Схема первого элемента И 14 работает как открытый логический ключ . Схема второго элемента И 18 работает как закрытый логический ключ , закрываемый сигналом с второго элемента НЕ 19. Тогда сигнал с выхода элемента схемы ИЛИ 15 и ключ 8 замыкаетс на врем положительной полуволны входного напр жени . Выходное напр жение схемы отрицательно и пропорционально амплитуде входного сигнала ---A-i/L., где К - коэффициент передачи устройства, определ емый отношением резисторов 5 и 4 при , UBX - амплитудное значение входного напр жени . При изменении фазы входного сигнала t/Bx на 180° относительна длительность импульсов на выходе элемента совпадени 10 ,5, интегратор 11 находитс в другом устойчивом состо нии У2 0, , логический ключ второго элемента И 18 открываетс , логический ключ первого элемента И 14 закрываетс . и ключ 8 замыкаетс на врем отрицательной полуволны входного напр жени . Выходное напр жение схемы /7вых, положительно и пропорционально амплитуде входного сигнала бвыха . При изменении сдвига фазы входного сигнала 90 - ф :;270 интегратор И находитс в том же состо нии, а выходное напр жение схемы положительно. Таким образом, сдвиг фазы входного сигнала относительно опорного источника переменного тока не вли ет на точность работы фазочувствительного выпр мител . Технико-экономическа эффективность данного изобретени заключаетс в следующем . Исследовани аналитические и экспериментальные показывают, что в предлагаемом устройстве коэффициент передачи не зависит (экспериментально с точностью 0,05% от сдвига по фазе и устройство не требует специальных регулировок при смене датчиков или использовании других типов датчиков. Формула изобретени Фазочувствительный выпр митель, содер жащий аналоговое динамическое заноминающее устройство, источник опорного сигнала и формирователь импульсов, включенный между источником опорного сигнала и управл ющим входом аналогового динамического запоминающего устройства, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, формирователь импульсов выполнен двухвходовым и содержит последовательно соединенные первый амплитудный компаратор, вход которого вл етс первым входом формировател импульсов, элемент совпадени , интегратор, к второму

входу которого подключен источник эталонного напр жени , второй амплитудный комнаратор, первый элемент И и элемент ИЛИ, выход которого вл етс выходом формировател импульсов, а также последовательно соединенные третий амплитудный компаратор, первый вход которого вл етс вторым входом формировател импульсов, первый элемент НЕ и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, а также второй элемент НЕ, включенный между выходом второго амплитудного компаратора и вторым входом второго элемента И, при этом вторые входы элемента совпадени и первого элемента И подключены к выходу третьего амплитудного компаратора, а второй вход формировател импульсов соединен с входом фазочувствительного выпр мител .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3743952, 329-110, опубл. 03.07.73 (прототип).