Устройство для сравнения фаз двух электрических величин Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

2,Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что инвертирующие входы двух операционных усилителей подключены к общей шине устройства, а первые входы первого и второго делителей напряжения сое-динены соответственно с первой и второй входными устройства.

3.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что выходы первого и второго операционных усилитеЛей подключены соответственно к первому и второму входам выпрямительного моста, выход отрицательной полярности которого соединен с первым входом дополнительного делителя напряжения, а выход положительной полярности выпрямительного моста подключен к .эмиттеру транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной устройства,, а база транзистора подключена к выходу дополнительного делителя напряжения, второй выход которого соединен с положительной шиной источника питания.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИ ФАЗ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержаЩее два делителя напряжения, .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 напряжения, первые входы которых подключены к общей шине устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и снижения энергопотребления, в Него введены два транзистора, два дополнительных делителя напряжения, причем выход первого операционного усилителя соединен с эмиттером первого транзистора, с первым входом первого дополнительного делителя напряжения и с вторьом входом второго делителя, выход второго операционного усилителя подключен к эмиттеру второго транзистора, к второму входу второго делителя и к первому входу ВТОРОГО дополнительного делителя напряжения,- вторые входы дополнительных делителей напряжения. соединены с положительной шиной источника питания, а выходы первого и второго дополнительных делителей напряжения подключены к базам соответственно, второго и первого транзисторов, коллекторы которых соединены с выходной шиной устройства.. ..

Изобретение относится к электронной технике, а точнее к устройствам для сравнения двух электрических величин по фазе, и может быть исползовано в датчиках и реле направления мощности, а также в реле сопротивления/ ,. :

Известно устройство для сравнени фаз двух электрических величин, содержащее два промежуточных транс.форматора, схему сравнения и нульиндикатор l .

Устройство имеет низкую чувствительность, так как его блок сравнения выполнен на диодах и транзиСтррах. : , ;./., . : .;

Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для сравнения фаз, содержащее исполнительный орган, делители напряжения, 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 напряхсения, первые входы которых подключены к общей шине устройства 2 .

Однако это устройство сложно, потребляет много энергии,изгза наличия большого числа операционных усилителей.

Цель изобретения - повышение надежности и снижение энергопотребления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения фаз двух электрических величин, содержащее два делителя напряжения, 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 напряжения, первые входы которых подключены к общей шине устройства, введены два . транзистора, два дополнительных 5 делителя напряжения,причем выход первого операционного усилителя соединен с эмиттером первого транзистора, с Первым входом первого дополнительного делителя напряжения

IQ и с вторым входом второго делителя, выход второго операционного усилителя подключен к эмиттеру второгчэтранзистора, к второму входу второго и к первому входу второго дополиительнрго делителя Напряжения, вторые входы дополнительных делителей напряжения соединены с прложи;тельной ШИНОЙ источника питания, а выходы первого и второго дополнительных делителей напряжения

0 подключены к базам сЬответсэ венНо второго, и первого транзисторов,, коллекторы которых соединены с выходной шиной устройства.

При этом устройство может быть.

5 выполнено так, что инвертирующие входы довух операш1онных-усилителей подключены к рбщей шине устройства, а первые входы первого и второго делителей Д1апряжения соединены

Q соответственно с перврй. и второй входными шинами устройства.

Устройство может быть выполнено так,что выходы первого и второго Операционных усилителей подключены

с сортветственно к первому и второму входам выпрямител:ьного моста, выход отрицательной полярности которого соединен с первым входом дополнительного делителя напряжения, а

. выход положительной полярности выпрямительного моста подключен к элшттеру транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной устройства, а база транзистора подключена к выходу дополнительного 5 делителя напряжения, второй выход которого соединен с положительной шиной источника питания. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - блок схемы возможных вариантов выполнения устройства} на фиг. 4 - временная диаграмма его работы. . Устройство содержит первый и второй оперсщионные усилители 1 и 2, первый делитель напряжения выполнен на резисторах 3 и 4, второй делитель напряжения - на резисторах 5 и б, первый и второй транзисторы 7 и 8, первый дополнительный делитель напряжения г. выполненный на резисторам 9 и 10, второй дополнительный делитель напряжения, выполненный на резисторах. 11 и 12, выпря мительный мост 13, транзистор 14, дополнительный Делитель напряжения выполненный на резисторах 15 и 16. Устройство работает следующим образом.. Основная особенность устройства .заключается в том, что на интервал совпадения знаков электрических величин, ЯВЛЯЮ1ДИХСЯ тормозными для данного устройства, операционные усилители включаются в общее кольцо положительной обратной связи, а на интервалах несовпадения, являющихс рабочими, положительная обратная связь разрывается и устанавливаются 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 связи, организованное резисторами 3-6 первого и второго делителей напряжения. Действие это« положительной обратной связи заключается в том, что напряжение с выхода первого или второго операционного усилителя 1,.2 через сортветствующий второй или первый делитель напряжения поступает на неинвертирукхций вход второго или первого операционного усилителя 2, 1, стремясь вызвать на его выходе напряжение, совпадающее по знаку с напряжением выхода первого или второго операционного усилителя 1,2. Поэтому сигналы на выходе первого и второго операционных усилителей 1 и 2 имеют одну и ту же полярность, т.е. либо одновременно отрицательны, либо одновременно положительны. При этом первый и второй транзисторы 7 и 8 закрыты. Запиракмцее напряжение подается на них с помощью дополнительных делителей напряжения 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 связи, в которое включены первый и второй операционные усилители 1 и 2, не разрывается, но гармоническое изменение входного сигнала.и ведет к скачкообразному переключению первого операционного усилителя 1, вследствие чего изменяется и полярность напряжения и2 на неинвертирующем входе второго операционного усилителя 2, что приводит к переключению последнего. Таким образом, в данном случае напряжения и i н112 на выходах иУ и Uj на неинвертирующих входах первого и второго операционных усилителей 1 и 2 имеют прямоугольную форму и практически совпадают на фазе, так что первый и второй транзисторы 7 и 8 по-прежнему остаются закрытыми. Предположим затем, что обе сравниваемые величины U и U достаточно велики. На интервалах совпа дения знаков сравниваемых величин сигналы, прикладывае1«ле к входам первого и второго операционных усилителей 1 и 2, способствуют замыканию цепи положительной обратной связи. Полярность 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 падения напряжения соответственно на резисторах 3 и 5, а знаки 1/4 и и(2 противоположны, то положительная обратная связь не определяет более состояния первого .и второго операционных.усилителей 1 и 2, поскольку полярности напряжений на их выходе определяются уже не ею,, а сравниваемыми величинами, ; и становятся противоположными. Напряжения U и U на резисторах 3 и 5 задают порог срабатывания устройства по величинам U и U Эти пороги устанавливаются как в положительный, так ив отрицательный полупериоды изменения входных величин, но лишь на интервалах несовпадения их знаков, являющихся для данного устройства рабочими. На выходах первого и второго операционных усилителей 1 и 2 сигналы противоположных знаков появляются 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

или 8. Если aU., открываетдя транзистор 7. Если же (1 О,

, открыт второй транзистор 8.| Положительное напряжение с выхода одного из операционных усилителей 1 и 2 подается через открытый тран зистор на выход устройства |фиг.4.).

; В зависимости от разности фаз между сравниваемыми величинами характер

сигнала на в оходе устройства изменяется от импульсного до непрерывного,

Устройство фйг. 2) действует аналогичным , а в устройстве (фиг. 3) Напряжение, подаваемое на выход через транзистор 14, предварительно выпрямляется мостом 13.

. Таким образом, новые конструктивные связи, примененные в Данном устройстве сравнения фаз, привели к его упрощению и снижению потреблений при сохранении всех прочих функциональных характеристик.

.f