Фазо-импульсный преобразователь

 

О П И С А Н И Е ()875296

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Соввтсиип

Социапистичесиип

Респубпип

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 02. 80 (21) 2882220/1 8-21 с присоединеииеет заявки М (23) П р нори тет (51)М. Кл.

G 01 R 23/1О

Гааударственмй кеиктет

СССР ко делам кзабретенкй и открытий

1 (5З ) УЛ К621 . 31 7. .373(088.8) Опубликовано 23.10.81. Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 25. 10 . 8! зС4 „,:,-.,.

Hp !"1р-,, *

TRXNgq«. Мря уър (72) Авторы изобретения

А. П. Инешин и В. Ф. Мася1ин (71) Заявитель (54) ФАЗО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве двухтактного модулятора ширины импульсов, например в системах автоматической стабилизации частоты электрических машин.

Известен фазо-импульсный преобразователь, осуществляющий преобразование сдвига фаз сигналов переменного тока в эквивалентный широтно-модулированный импульсный сигнал (11.

Недостатками преобразователя явля ются достаточная сложность и низкая точность преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фа1% зо-импульсный преобразователь, содержащий два однофазных источника входных сигналов переменного тока,совпадающих по частоте, но различающихся

20 по фазе, два промежуточных согласующих трансформатора с выводами средних точек вторичных обмоток, два диодно-резисторных логических элемеита И однополярного совпадения сравниваемых сигналов и выходной транзисторный широтно-импульсный усилитель, образованный нараллельнт.м соединением переходов коллектор-эммитер двух идентичных транзисторов, коллекторы которых подключены к нагрузке устройства, эмиттеры связаны с выводами средних точек вторичных обмоток трансформаторов и виной источника питания постоянного тока, а базы подключены к выходам логических элементов И (2 ).

Недостатками преобразователя являются сложность конструкции, связанная с применением в нем согласующих промежуточных трансформаторов, маломощность и низкая точность.

Цель изобретения — упрощение конструкции, повьппение точности преобразования и усиления по мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в фазо-импульсный преобразователь двух напряжений переменного тока, совпадающих по частоте и различакицих875296 ся по фазе, содержащий два входных элемента И и выходной усилитель, введен в качестве промежуточного элемента операционный усилитель с дифференциальным (инвертирующим и неинвертирующим) входом, подключенный к двух-. полярному источнику напряжения постоянного тока, причем выход операционного усилителя соединен со .входом выходного усилителя, а его инвертирующий и неинвертирущций входы связаны с положительной и отрицательной шинами источника питания, а также с выходами двух входных элементов И, входы которых попарно объединены и подключены к первым выходным клеммам источников входных сигналов переменного тока, вторые выходные клеммы которых связаны с нулевой точкой преобразователя, при этом первый входной элемент И подключен своим внутренним резистором к положительной шине источника питания усилителя и связан посредством диода с неинвертирукщим входом операционного усилителя, а второй входной элемент И подключен своим внутренним резистором к отрицательной шине источника и связан посредством диода с инвертирующим входом операционного усилителя.

Такое исполнение фазо-импульсного преобразователя обеспечивает упроще.ние конструкции, так как не требует парафазного исполнения вторичных обмоток входных трансформаторов, позво35 ляя вообще отказаться. от их применения, а также повысить точность и мощность благодаря введению в качестве промежуточного элемента операционного усилителя.

49

На фи.г. 1 предс,тавлена электрическая схема устройства; на фиг. 2 показаны временные диаграммы. его работы.

Симметричный двуйполярный источник 1 напряженйя постоянного тока свя4S зан выводом своей средней точки с первой клеммой однофазного источника 2 переменного тока, частота которо- го контролируется измерительным органом девиации частоты, выполненным на последовательном резонансном контуре

1,-С, конденсатор 3 и первичная обмотка дросселя 4 которого соединены последовательно и подключены к клеммам измеряемого источника 2.

Вторичная обмотка дросселя 4, под- SS ключенная к общей точке источников 1-2 и вторая клемма измеряемого источника 2 связаны со входами двух диоднорезисторных элементов И 5 и 6 совпадения, причем первый элемент И (5 ) выполнен на совпадение положительных полярностей напряжений сравниваемых сигналов переменного тока, подключен своим внутренним резистором к положительной шине источника 1 и связан с помощью диода 7, пропускающего сигналы положительной полярности, с неинвертирующим входом (Н) операционного усилителя 8. Соответственно второй элемент И (6 ) выполнен на совпадение отрицательных полярностей напряжений сравниваемых сигналов переменного тока, подключен своим внутренним резистором к отрицательной шине источника 1 и связан с помощью диода 9, пропускающего сигналы отрицательной полярности,,с инвертирующим (И ) входом операционного усилителя 8.

Операционный усилитель 8 связан своим выходом со входом двухтактного выходного транзисторного широтно-импульсного усилителя 10, питается от двухполярного источника 1 напряжений постоянного тока и защищен от воздействия больших входных сигналов симметричным диодным ограничителем 11, образованным парой параллельно и встречно включенных диодов, шунтирующих входные клеммы операционного усилителя 8.

При этом инвертирующий (И ) и неинвертирующий (Н ) входы операционного усилителя 8 дополнительно связаны с выходами двух симметричных смещающих резистивных делителей напряжения 12-13 и 14 — 15 связанных соответственно с положительной или отрицательной шинами источника 1 и его средней точкой.

Статический установившийся режим работы предлагаемого фаза-импульсного преобразователя иллюстрируется временными графиками 1 фиг. 2 а, б, в, r), приведенными для случая совпадения частоты измеряемого источника 2 переменного тока с величиной собственной резонансной частоты измерительного контура 3-4.

В этом случае выходные синусоидальные напряжения источника 2 и вторичной обмотки дросселя 4 сдвинуты по фазе íà Q2 (временной график фиг.2 аР и, поступая на входы диодно-резисторных элементов 5 и 6, совпадают по одинаковым полярностям на временных интервалах

Г/2+  — для положительной полярности напряжений;

875296

25 г

l -: 2Й вЂ” для отрицательной полярности напряжений.

На интервалах же О+11 д и 1Г+ 11, когда такого совпадения сигнапов Ilo. полярности нет, диодно-резисторные элементы И 5 или 6 не выдают "полез ных" выходных сигналов; диоды 7 и 9, связывающие выходы элементов 5 и 6 со входами операционного усилителя 8, закрыты, а электрическое состояние операционного усилителя 8 целиком определяется действием смещающих резистивных делителей 12-13 и 14-15 на его входах, при котором выходное напряжение на выходе усилителя 8 имеет отрицательную полярность (временной график фиг. 2 r).

Поэтому, далее на интервале ftс/2+Г, когда выходное напряжение первого элемента И (5 ) меняет знак, благодаря одновременному запиранию ее входных вентилей, на катоды которых при этом поступают положительные полуволны напряжений входных сигналов, отпирается диод 7, связывающий с помощью внутреннего резистора элемен-. та 5 положительную шину источника 1 питания с неинвертирующим (Н ) входом операционного усилителя 8, который при зо этом переключается, скачком изменяя на положительную полярность своего выходного напряжения (временные графики фиг. 2 б,г) .

Аналогичное переключение усилителя 8 имеет место и на интервале

3 — Г 2 В, где при одновременном запирании входных вентилей второго элемента (6), на аноды которых при этом 4о поступают отрицательные полуволны напряжений входных сигналов, меняет знак ее выходное напряжение и отрицательная по полярности шина источника 1 питания связывается с помощью 4 внутреннего резистора элемента 6 и отпирающегося вентиля 9 с инвертирующим (И) входом усилителя 8 (временные графики фиг. 2 в,r) .

В итоге поочередного воздействия элементов 5 и 6 на входные цепи усилителя 8 на интервале 0+2%:имеет место его двойное переключение, а изменения выходного напряжения на его выходе соответствуют режиму двухтактной

55 (двухполярной) широтно-импульсной модуляции со скважностью 0,5 (временной график фиг. 2 r).

Соответствснно девиация (отклонение) частоты измеряемого источника 2 переменного тока по сравнению с величиной резонансной частоты измерительного контура 3-4 приводит к временному сдвигу фаз напряжений выходных сигналов, поступающих на входы элементов 5 и 6 совпадения (фиг.2 а), что отражается на изменениях режима работы элементов предлагаемого фаэо-импульсного преобразователя в форме соответствующего увеличения или уменьшения величины скважности его выходного двухтактного широтно-импульсного сигнала (фиг. 2 г).

Формула изобретения

Фазо-импульсный преобразователь, содержащий два входных элемента И, выходной усилитель, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения точности преобразования и усиления по мощноСти, в него введен операционный усилитель с дифференциальным входом, подключенный к двухполярному источнику напряжения постоянного тока, причем выход операционного усилителя соединен со входом выходного усилителя, а его входы связаны посредством ре" зистивных делителей напряжения соответственно с положительной и отрицательной по полярности шинами источника питания, а также с выходами двух входных элементов И, входы которых попарно объединены и подключены к первым выходным клеммам источников входных сигналов, вторые выходные клеммы которых подключены к нулевой точке преобразователя, при этом первый входной элемент И подключен своим внутренним резистором к положительной шине источника питания и связан посредством диода с неинвертирующим входом операционного усилителя, а второй входной элемент И подключен своим внутренним резистором к отрицательной шине источника питания и связан посредством диода с инвертирующим входом операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N - 451963, кл. G 01 R 23/10, 1973.

2. Бунаков В.Л., Гаспаров P.Ã. Полупроводниковые регуляторы напряжения и частоты электрических машин.

М.-Л., "3нергия". 1966. с. 36.