SU959257A1 - Устройство дл генерировани многофазного напр жени - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ МНОГОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, преимущественно к генерированию многофазных напр жений , и может быть использовано в приборостроении при создании многофазных генераторов в диапазоне низких и инфранизких частот.

Известен генератор многофазного напр жени , основанный на использовании однофазных источников с расщеплени- |Q ем фазы. Дополнительно фазовые сдвиги получают после суммировани  а определенных масштабах напр жений, полученных в результате расщеплени 

фазы tl 1-15

Недостатком известного генератора  вл етс  ограниченное число сдвинутых сигналов, а также трудность обеспечени  стабильности амплитуды и фазы в широком частотном диапазоне. 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  устройство дл  генерировани  многофазного напр жени , содержащее

задающий генератор, к выходу которого подключено п каналов, каждый из кото . рых состоит из последовательно соединенных преобразовател  частоты, фильт;ра нижних частот и усилител  .2. . Основным недостатком известного устройства генерировани  многофазного напр жени   вл етс  повышенна  не стабильность частоты выходных напр жений , 9предел ема  выражением

tiF oc -f -oCjfj

. J

гдеЫ и о(: дМ-ЕоГ соответственно относительные нестабильности частот перестраиваемого и неперестраиваемого генераторов;

F - частота выходных напр жений. Незначительные отклонени  частот f, и f от номинальных значений за счет дестабилизирующих факторов привод т к значительным изменени м частоты выходных напр жений. Чем выше частоты 3959 f и fj исходных ко.пебаний вспомогательного и задающего генераторо и чем ниже частота F выходных колебаний тем больше относительна  нестабильность последних. Так, например, если нестабильность частоты f составл ет О/. 12;, а ее абсолютное значение пре вышает в 100 раз значение частоты F, то нестабильность известного генератора по частоте составл ет 1 100 1005;. Другой недостаток известного устройства заключаетс  в невысокой стабильности амплитуд получаемых выходны напр жений, про вл ющийс  в основном вследствие низкой температурной и временной стабильности примен емых в смесител х нелинейных элементов, а также непосто нства амплитуд выходных напр жений задающего и вспомогательно го генераторов. Недостатком устройства генерировани  многофазного напр жени , основанного на преобразовании частоты, следует также считать сравнительно большое врем  установлени  параметров выходных колебаний (амплитуды, фазы, . частоты) при включении и перестройке частоты генератора, Причиной этого  в л етс  посто нна  времени фильтров нижних частот, примен емых дл  подавлени  паразитных комбинационных частот на выходах смесителей. Величина посто нной времени, обычно, значитель но превосходит величину периода преоб разуемого напр жени . Перечисленные выше недостатки раскрыты на примере генерировани  двухфазного напр жени . Вполне очевидно, что все они присущи и в случае генерировани  многофазного напр жени  с большим количеством выходных напр жений , так как принцип преобразовани  частоты в каждом из преобразовательно-усилительных каналов остаетс , прежним, увеличиваетс  лишь количество каналов и количество фазовращателей . Цель изобретени  повышение стабильности частоты выходных сигналов при одновременном увеличении быстродействи . Дл  достижени  этой цели в известное устройство дл  генерировани  многофазного напр жени , содержащее задатежй грнерЧтор, к выходу которого подключено п каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразовател  частоты, фильтра нижних частот и усилител , введены формирователь импульсов, последовательно соединенные формирователь пр моугольных импульсов, вход которого соединен с выходом задающего генератора, управл емый делитель частоты , триггер, первый элемент И, выход которого соединен с управл ющим входом управл емого делител  частоты, вторым входом триггера и входом формировател  импульсов, последовательно соединенные второй элемент И, распределитель , вход сброса которого соединен с выходом первого элемента И и элемент НЕ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, между выходом формировател  пр моугольных импульсов и вторым входом первого элемента И введен формирователь удвоенного периода, вход синхронизации которого соединен с управл ющим входом преобразовател  частоты первого,канала, а между каждым управл ющим выходом распределител  и управл ющим входом соответствующего прет образовател  частоты введен третий элемент И, при этом вторые входы третьих элементов И соединены с выходом формировател  импульсов и вторым входом второго элемента И. На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства, а на фиг.2 и 3 - эпюры, по сн ющие его работу . Устройство дл  генерировани  многофазного напр жени  содержит задающий генератор 1, п преобразователей частоты 2, п фильтров 3 нижних частот, п усилителей Л, п третьих элементов И 5, формирователь 6 пр моугольных импульсов, управл емый делитель 7 частоты, триггер 8, первый элемент И 9, второй элемент И 10, распределитель 11, элемент НЕ 12, формирователь 13 удвоенного периода, формирователь импульсов. Один из возможных вариантов выполнени  формировател  13 удвоенного периода содержит триггер 15 со счетным входом, переключатель 16, инвертор 17. интегратор 18, нуль-орган 19, элементы НЕ 20, 2)дифференцирующую цепь 22, элементы И 23 и 2, триггер 25 с раздельным запуском, дифференцирующий цепи 26, 27, 28 и 29, элементы И 30, 31, 32 и 33, элемент ИЛИ 3. 5 9 Устройство генерировани  многофаз ного напр жени  работает следующим образом. На сигнальный вход формировател  13 удвоенного периода подаютс пр моугольные импульсы, сформированные формирователем 1 из выходного напр жени  задающего генератора 1 , Дл  синхронизации работы формировате л  13 на его вход синхронизации подаютс  импульсы с выхода элемента И первого канала. Формирователь 13 пос ле каждого синхронизирующего импуль са вырабатывает пачку запускающих импульсов с периодом повторени , рав ным удвоенному периоду последователь ности импульсов, поступающей на ее сигнальный вход. При этом первый запускающий импульс в пачке сдвинут во времени по отношению к заднему фронту синхронизирующего импульса тоже на промежуток времени, равный удвоенному периоду входного сигнала. Таким образом, если за начало отсчета времени прин ть момент окончани  синхронизирующего импульса, то запус кающие импульсы на выходе формировател  13 по вл ютс  в моменты времени 2рТ, где Р 1, 2, 3,.... - количест во запускающих импульсов в пачке; Tf 1/ - период импульсной последовательности на сигнальном входе формировател  13- В случае отсутстви синхронизирующих импульсов запускающие импульсы следуют с одинаковым интервалом 2 Tf на прот жении всего времени работы схемы. С выхода формировател  13 запускающие импульсы подаютс  на первый вход элемента И 9. На выход элемента . И 9 запускающие импульсы проход т в случае наличи  на его втором входе состо ни  I, которое обеспечиваетс  триггером 8. Установка триггера 8 в I, осуществл етс  с помощью управл емого делител  частоты 7 каждым п-м (п 2, k, 6,... - коэффициент делени  управл емого делител  частоты 7 импульсом формировател  14, следующим после сброса управл емого дели тел  частоты 7 в исходное состо ние О. Сброс в состо ние О управл емого делител  частоты 7 осуществл етс  каждым запускающим импульсом, прошедшим через элемент И 9--Кроме этого , запускающий импульс устанавливает триггер 8 в состо ние О, распределитель 11 в первое положение на первом выходе), а также синхронизирует формирователь k, Установка распределител  11 в первое положение обеспечивает состо ние 1 на втором входе элемента И 10 (поскольку второй вход элемента И 10 с помощью элемента НЕ 12 подключен к (т+1 )-му выходу распределител  11 ,то он принимает состо ние О только в ( т + 1)-м положении распределител х; во всех остальных положени х распре11 на втором входе элемента делител  И 10 сохран етс  состо ние I). Начало первого импульса формировател  1t следующего после синхронизации, совпадает с моментом прихода запускающего импульса. Этот первый импульс с вь1хода формировател  Т через элемент И 5 первого канала, подключенный своим вторым входом к первому выходу распределител  11 передаетс  на управл ющий вход преобразовател  частоты 2 первого канала и на вход синхронизации формировател  13- Первый импульс с выхода формировател  Н также поступает через элемент И 10 на вход распределител  11. Задним фронтом этого импульса распределитель 11 устанавливаетс  во второе положение, при котором 1 по вл етс  на втором его выходе. В результате этого второй импульс фо мировател  k проходит через элемент И 5 второго канала на управл ющий вход преобразовател  частоты 2 второго канала . Задний фронт второго импульса устанавливает распределитель 11 в .третье положение. Таким образом, каждый k-й (k 1, 2, 3,...) импульс, следующий с выхода формировател  1 k после его синхронизации, поступает на управл ющий вход преобразовател  . частоты 2 k-ro канала, переключа  при этом своим задним фронтом распределитель 11 в следующее (k +1)-е положе;ние. Перейд  в (т + )-е положение , распределитель 11 остаетс  в этом положении до прихода следующего запускающего импульса с выхода элемента И Э, так как состо нию I на (т + 1)-м выходе распределител  11 соответствует состо ние О на втором входе элемента И 10. В этом случае импульсы с выхода формировател  lit через элемент И 10 на вход распределител  11 не поступают.На вторых входах всех элементов И 5 при (т + 1)-м положении распределител  11 сохран етс  состо ние О, т. е. управл ющие входы преобразователей частоты 2 отключены от выхода формировател  lAt С по влением на выходе элемента И 9 следующего запускающего импульса процесс повтор етс  аналогичным образом . Во врем  воздействи  импульса выборки на управл ющий вход преобразовател  частоты 2 его выходное напр жение следит за входным напр жением U. С исчезновением импульса выборки преобразователь частоты 2 (аналоговое запоминающее устройство) переходит в режим хранени , и до перибда следующего импульса на его выход сохран етс  уровень напр жени , соот ветствующий мгновенному значению вход ного напр жени  в момент окончани  импульса выборки. Работа формировател  13 удвоеннбго периода происходит следующим образом . Из выходного напр жени  U, формировател  И с помощью триггера 15 формируетс  две противофазные последовательности импульсов типа меандр с частотой повторени , равной половине частоты задающего генератора 1. Указанные импульсы, снимаемьйв с противофазных выходов триггера 15 используютс  дл  управлени  работой переключател  16, элементов И 23 и 2k, а также в определенные :моменты времени из их фронтов с по;мощью дифференцирующих цепей 2б и 27 и элементов И 30, 31 могут формироватьс  запускающие импульсы. В подав л ющем же больщинотве случаев формирование запускающих импульсов происходит из фронтов нуль-органа 19 с помощью дифференцирующих цепей 28 и 29 и элементов И 32, 33. Под воздайстанем выходных импульсов триггера 15 переключатель 16 подключает сигйальный вход интегратора 18 поочеред но то к входу (состо ние О на первом выходе триггера 15) - то к выходу (состо ние 1 на первом выходе триггера 15), инвертора 17. Вследствие этого во врем  паузы между импульсами , поступающими на вход синхронизещии формировател  13 выходное напр жение ILg интегратора 18 измен  етс  по линейному закону в сторону плюса, если к его си нальному входу подключен выход инвертора 17 (напр ж ние Ufl на сигнальном входе интегратора 18), ив сторону минуса, - если подключен вход инвертора 17 (напр же ние +Un на сигнальном входе интегратора 18). Во врем  действи  импульса на 1входе синхронизации формировател  13 разр дный ключ интегратора 18 открыт , и его выходное напр жение равно нулю. При оптимальном выборе посто нной времени интегратора 18, последний работает на линейном участке (без ограничени ) и уровень его выходного напр жени  достаточный дл  срабатывани  нуль-органа 19. Триггер 25 используетс  в качестве элемента пам ти, который запоминает состо ние триггера 15, а значит, и направление изменени  выходного-напр жени  интегратора Т8 в момент окончани  импульса , действующего на входе синхронизации формировател  13. Этим обеспечиваетс  формирование запускающих импульсов из выходного напр жени  муль-о) 19 при,этом же направлении изменени  напр жени  11 интегратора 18, которое он имел в момент окончани  предыдущего импульса на входе синхронизации. Установка триггера 25 в состо ние, соответствующее состо нию триггера 15 в момент окончани  импульса на входе синхронизации осуществл етс  по цепи: вход синхронизации формировател  13 - последовательное соединение элемента НЕ 21 и дифференцирующей цепи 22 первый еход одного из элементов И 23 или 2 (то, а котором на втором входе - 1), При этом, если первый выход триггера 25 принимает состо ние 1, то формируетс  пачка запускающих импульсов из передних фронтов выходного напр жени  нуль-органа 19 С помощью дифференцирующей цепи 28 и элемента И 32. Если же второй выход триггера 25 находитс  в состо нии 1, то пачка запускающих импульсов формируетс  из задних фронтов напр жени  и с помощью элемента НЕ 20 дифференцирующей цепи 29 и элемента И 33 Неопределенность в установке триггера 25, котора  имеет место, когда задний фронт импульса на входе синхронизации формировател  13 совпадает с фронтом выходного импульса и/15 триггера 15, не нарушает нормальной работы формировател  13, поскольку следующий импульс запуска формируетс  непосредственно из фронта импульса триггера 15 одной из дифференцирующих цепей 26 или 27 и соответствующим элементом И 30 или 31 (тот, у которого по второму входу имеетс  разрешающий потенциал I, от нуль-органа 19). Все вырабатываемые запускающие импульсы проход т

через элемент ИЛИ З на выход формировател  13.

Дл  случаев, представленных на временных диаграммах (фиг. 2 и 3), в включени  распределитель 11 находитс  в (т + 1)-м, т, е. в J-M положении. Управл емый делитель частоты 7 и триггер 8 установлены в О Напр жение на выходах преобразователей частоты 2 и интегратора 18 равны нулю. Триггер 15 по первому выходу находитс  в 1, а триггер 25 по первому выходу - в О.

Во воем  существовани  I на первом выходе триггера 15 выходное напр жение интегратора 18 линейно нарастает, нуль-орган 19 находитс  в состо нии I. В момент изменени  cocto ни  первого выхода триггера 15 из I в О напр жение начинает линейно падать. При прохождении выходным напр жением нулевого уровн  нуль-орган 19 переходит в состо ние О. В этот момент из заднего фронта напр жени  с помощью элемента НЕ 20 и дифференцирующей цепи 29 формируетс  первый запускающий импульс, который проходит через открытый по второму входу элемент И 33 и элемент ИЛИ k на первый вход элемента И 9- С момента t до по влени  первого запускающего импулса на выходе элемента И 33 элементы И 31 и. 32 заперты нулевыми потенциалами соответственно с выхода элемента НЕ 20 и первого выхода триггера 25. Элемент И 30 открыт по второму входу, однако в этот промежуток времени на его первый вход импульсы не поступают. Если коэффициент делени  (Управл емого делител  частоты 7 равен 2, то к момент по влени  первого запускающего импульса на выходе элемента ИЛИ З триггер В устанавливаетс  в I передним фронтом.выходногр импульса управл емого делител  частоты 7 (см. фиг. 2). Таким образом в случае п 2 первый запускающий импульс проходит через элемент И 9. Запускающий импульс, прошедший на выход элемента И 9. устанавливает в О управл емый делитель частоты 7 и триггер 8, а также устанавливает, |эаспределйтель 11 в первое положение. Кроме этого, запускающий импульс синхронизирует работу формировател  I, в результате чего первый импульс с его выхода после синхронизации начи- наетс  в момент прихода запускающего

Claims (1)

1.Кантер А, и др. RC-генераторы многофазных гармонических колебаний, построенные на четном числе каскадов , Изд-во Сара говский университет, 1975, с. 5-8г

2,Колтик Е. измерительные двухфазные генераторы переменного тока, Комитет стандартов,  ер .и изм..приборов при СМ СССР, М., 1968, с. 7-11, 22 (прототип).

.,I

JinnnnnnnnrnHrinnnnnnnnnnnnnnnnnnninnnnnnnnnnnmnnnnnnnnnninnnnnn

rrr rn

о m ч

Ixv /vti/x/Xyv y

ГП ГП r n

.

Л/ N/ N4/