Фазочувствительный выпрямитель Советский патент 1985 года по МПК H03D3/02 

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано при проектировании систем автоматического регулирования.

По основному авт.св. № 966851 известен фазочувствительный выпрямитель, содержащий операционный усилитель с емкостной цепью отрицательной обратной связи, первый ключ, сигнальный вход которого через два встречно-параллельно соединенных диода подключен к общей шине и через резистор соединен с источником входного сигнала, а управляющий вход подключен к источнику опорного сигнала, и резистор обратной связи, включенный между выходом операционного усилителя и сигнальным входом первого ключа, между выходом первого ключа и входом операционного усилителя включены два дополнительных резистора, точка соединения которых через конденсатор подключена к общей шине, и второй ключ, управляющий вход которого подключен к источ нику опорного сигнала через инвертор ij .

Однако известное устройство не обеспечивает точности фазочувствителного измерения среднего значения переменного напряжения при наличии во входном сигнале постоянной составляющей .

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в фазочувствительном выпрямителе, содержащем операционный усилитель с емкостной цепью отрицательной обратной связи, первый ключ, сигнальный вход которого через два встречно-параллельно соединенньгх диода подключен к общей шине и через резистор соединен с источником входного сигнала, а управляющий вход подключен к источнику спорного сигнала, и резистор обратной связи, включенный между выходом операционного усилителя и сигнальным входом первого ключа, между выходом первого ключа и входом операционного усилителя включены два дополнительных резистора, точка соединения которых через конденсатор подключена к общей шине, и второй ключ, управляющий вход которого подключей к источнику опорного сигнала через инвертор, между выходом источника входного сигнала и сигнальньм

входом первого ключа введены дополнительные последовательно соединенные первый резистор, первый ключ, второй и третий резисторы, второй ключ, операционный усилитель с емкостной цепью отрицательной обратной связи, выход которого через четвертый резистор подключен к сигнальному входу первого дополнительного ключа, и пятый резистор, при этом сигнальный вход первого дополнительного ключа через два дополнительных встречно-параллельно соединенных диода подключен к общей шине, точка соединения второго и третьего дополнительных резисторов через дополнительный конденсатор подсоединена к общей шине, а управляющие входы первого и второго дополнительных ключей соединены соответственно с прямым и инверсным выходами введеннЬго счетного т риггера, вход которого подсоединен к выходу источника опорного сигнала,

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства,

Фазочувствительный вьтрямитель содержит операционный усилитель 1, конденсатор 2 емкостной цепи отрицательной обратной связи, резистор 3, резистор 4 обратной связи, два встречно-параллельно соединенньгх диода 5, первый 6 и второй 7 ключи, два резистора 8 и 9, конденсатор 10, резистор 11, источник 12 опорного сигнала, инвертор 13, дополнительные последовательно соединенные первьй резистор 14, первый ключ 15, второй 16 и третий 17 резисторы, второй ключ 18, операционный усилитель 19, конденсатор 20 емкостной цепи отрицательной обратной связи, четвертый дополнительный резистор 21, резистор 22, два встречно-параллельно соедине ных диода 23, дополнительный конденсатор 24, счетный триггер 25 и резисторов 26,

Устройство работает следующим образом.

Благодаря инвертору 13 ключи 6 и 7 работают в противофазе. Предположим, что в отрицательную полуволну напряжения сети опорное напряжение VQ отрицательно и это соответствует замкнутому состоянию ключа 6 и разомкнутому состоянию ключа 7. Длительность импульса VQP выбрана равной половине периода напряжения V ,хотя в общем случае источник 12 опорного сигнала формирует импульсы, не равные половине периода. При разомкнутом ключе 7 напряжение на выходе операционного усилителя 1 не изменяется. На конденсаторе 10 выделяется разность между средним значением напряжения от источника входного сигнала V во время отрицательной полуволны через резистор 3 и постоянным напряжением с выхода операционного усилителя 1 через рези тор 4. Причем в установившемся режиме (амплитуда входного сигнала Vg постоянна и закончился переходной процесс) в конце интервала замыкания ключа 6 на .конденсаторе 10 устанавливается напряжение V ,равное нулю. В положительном полупериоде . М ключ 6 разомкнут, ключ 7 замкнут, но выходное напряжение изменяется так как на вход операционного усилите ля 1 подается резистор 8 и ключ 7 напряжение , равное нулю. Таким образом, на выходе устройст ва в установившемся режит е напряжение V-,, постоянно и пульсации отсут -- 15 и 18 замыкаются в ствуют, рротивофазе с частотой в два раза ниже частоты переменной составляющей входного сигнала, поэтому переменная составляющая входного сигнала не оказывает влияния на значение напряжения на конденсаторе 24 на мо2 , . 4 мент размыкания ключа 18. При разомкнутых ключах 6 и 15 ключи 7 и 18 замкнуты, на вход операционных уси- « лителей 1 и 19 через резисторы 8 и 17 соответственно подаются напряжения, равные нулю. Так что в установившемся режиме выходное напряжение не зависит от уровня постоянной составляющей входного сигнала и про порционально только амплитуде переменной составляющей входного сигнала. В переходном процессе напряжения на конденсаторах 10 и 24 на момент размыкания ключей 6 и 15 и замыкания ключей 7 и 18 интегрируются с постоянными времени Т RS-С2 и Т , что приводит к изменению выходного сигнала в переходном процессе. Знак выходного сигнала определяется фазой переменной составляющей относительно опорного сигнала. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известным, состоит в повышении точности измерения переменной составляющей входного сигнала (лучше 0,1%) в условиях высокого уровня постоянной составляющей (до 100%, а также в получении независимого измерения постоянной и переменной составляющих входного сигнала при сохранении высокого быстродействия и малого уровня пульсаций выходного сигнала.

ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ по авт.св. № 966851, о тли чающийся тем, что, с целью повышения точности, между выходом источника входного сигнала и сигналь- . ным входом первого ключа введены дополнительные последовательно соединенные первый резистор, первый ключ, второй и третий резисторы, второй ключ, операционный усилитель с емкостной цепью отрицательной обратной . связи, выход которого через четвер- тый резистор подключен к сигнальному входу первого дополнительного ключа, и пятый резистор, при этом сигнальный вход первого дополнительного ключа через два дополнительных встречно-параллельно соединенных диода подключен к общей шине, точка соединения второго и третьего дополнительных резисторов через дополнительный конденсатор подсоединена к общей шине, а управляющий входы первого и второго дополнительных ключей соединены соответственно с прямым и инверсным выходами введенного счетного триггера, (Л |ВХод которого подсоединен к выходу источника опорного сигнала.