Фазочувствительный детектор Советский патент 1985 года по МПК H03D3/18 

О)

00

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных измерительных преобразователях и системах автоматического регулирования. Известен фазочувствительный детектор, содержащий два соединенных параллельно по входу ключа с запоминающими элементами на их выходах и дифференциальный усилитель, входы которого соединены соответственно с выходами запоминающих элементов. Управляющие входы ключей при этом подключены к противофазным выходам генератора строб-импульсов 1. Недостатками этого устройства являются низкая точность и слабая помехозащищенность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фазочувствительный детектор, содержащий последовательно соединенный первый резистор, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с одним из выводов первого конденсатора, и два объединенных по входу управляемых ключа, выход каждого из которых через запоминающий элемент подключен к соответствующему входу дифференциально го усилителя, а также последовательно соединенные генератор опорного сигнала и формирователь строб-импульсов, первый и второй выходы которого подсоединены к управляющим входам первого и второго-управляе мых ключей соответственно, при этом выход дифференциального усилителя является выходом устройства 2. Однако недостатком известного устройства является зависимость выходного сигнала от частоты, которая обусловлена тем, что коэффициент передачи интегратора обратно пропорционален частоте и, как следствие, при изменении частоты входного сигнала требуется калибровать известный фазочувствительный детектор по коэффициенту передачи. Второй недостаток известного фазочувствительного детектора состоит в невысокой помехозащищенности, обусловленной тем, что максимальное время накопления сигнала в устройстве равно его полупериоду. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона частот и увеличение отнощения сигнал/щум. Цель достигается тем, что в фазочувстви тельный детектор, содержащий последовательно соединенный первый.резистор, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей щиной, а выход соединен с одним из выводов первого конденсатора, и два объединенных по входу управляемых ключа, выход каждого из которых через запоминающий элемент подключен к соответствующему входу дифференциального усилителя, а также последовательно соединенные генератор опорного сигнала и :1 7 формирователь строб-импульсов, первый и второй выходы которого подсоединены к управляющим входам первого и второго уцравляемых ключей соответственно, при этом выход дифференциального усилителя является выходом устройства, введены второй и третий резисторы, одним выводом подсоединенные к соответствующим входам дифференциального усилителя, второй кон денсатор, один вывод которого подключен к выходу операционного усилителя, и два коммутатора, выходы которых объединены между собой и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, первый и второй входы первого коммутатора соединены с вторыми выводами второго и третьего резисторов соответственно, первый и второй входы второго коммутатора соединены с вторыми выводами первого и второго конденсаторов соответственно, при этом управляющие входы обоих коммутаторов объединены и подключены-к выходу генератора опорного сигнала. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого фазочувствительного детектора. Фазочувствительный детектор содержит первый резистор 1, операционный усилитель 2, первый конденсатор 3, два объединенных по входу управляемых ключа 4 и 5, запоминающиеэлементы 6 и 7, дифференциальный усилитель 8, генер атор 9 опорного сигнала, формирователь 10 строб-импульсов, второй 11 и третий 12 резисторы, второй конденсатор 13, два коммутатора 14 н 15. Фазочувствительный детектор работает следующим образом. В течение одного полупериода коммутаторы 14 и 15, управляемые генератором 9 опорного сигнала, находятся в одном из положений. При этом к операционному усилителю 2 подключен один из конденсаторов 3 или 13, и он интегрирует напряжение сигнала одной полярности. В конце полупериода на выходе операционного усилителя 2 устанавливается максимальное напряжение, пропорциональное эффективному значению входного сигнала в течение полупериода. В начале второго полупериода сигнал от генератора 9 опорного сигнала переключает коммутаторы 14 и 15 в другое положение, и к операционному усилителю 2 подключается другой интегрирующий конденсатор. На выходе операционного усилителя 2 к концу полупериода устанавливается максимальное напряжение, пропорциональное эффективному значению входного сигнала в течение полупериода другой полярности. В результате поочередного подключения конденсаторов 3 и 13 к операционному усилителю 2, на каждом из них Соответственно накапливается сигнал, пропорциональный интегралам положительных и отрицательных полупериодов входного сигнала. Это накопление продолзка ется в течение времени Т, которое определи ется работой формирователя 10 стро-импуль сов. Формирователь 10 строб-импульсов, син хронизируемый генератором 9 опорного «игнала, через промежуток времени Т вырабатывает на выходах строб-импульсы, поступающие на управляемые ключи 4 и 5 и замыкающие их на, короткий промежуток времени. Причем эти строб-импульсы поступают со сдвигом в полпериода входного сигнала друг относительно друга таким образом, чтобы в запоминающих элементах 6 и 7 устанавливалось напряжение сигнала, накопленного за время Т на конденсаторах 3 и 13 соответственно. Это напряжение с запоминающих элементов 6 и 7 через второй 11 и третий 12 резисторы обратной связи и первый коммутатор 14 поступает на вход операционного усилителя 2. Фаза переключения коммутатора 14 выбирается такой, чтобы входной сигнал и сигнал обратной связи, поступающие на вход операционного усилителя 2, находились в противофазе. При этом напряжение на запоминающих элементах 6 и 7 в результате действия обратной связи с последних на вход усилителя 2 не зависит от частоты. Дифференциальный усилитель 8 исключает влияние постоян ной составляющей и дрейфа операционного усилителя 2. Технико-экономическая эффективность предлагаемого фазочувствительного детектора по сравнению с известным заключается в расширении рабочего диапазона частот, увеличении отношения сигнал/щум и уменьшении влияния дрейфа запоминающих элементов и дифференциального усилителя во всем диапазоне частот.

ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий последовательно соединенные первый резистор, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с одним из выводов первого конденсатора, и два объединенных по входу управляемых ключа, выход каждого из которых через запоминающий элемент подключен к соответствующему входу дифференциального уси лителя, а также последовательно соединенные генератор сигнала и формирователь строб-импульсов, первый и второй выходы которого подсоединены к управляющим входам первого и второго управляемых ключей соответственно, при этом выход диф ференциального усилителя является выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона час тот и увеличения отношения сигнал/щум, в него введены второй и третий резисторы, од ним выводом подсоединенные к соответству ющим входам дифференциального уси/1ителя, второй конденсатор, один вывод которого подключен к выходу операционного усилителя, и два коммутатора, выходы которых объединены между собой и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, первый и второй входы первого коммутатора соединены с вторыми выводами (Л второго и третьего резисторов соответственно, первый и второй входы второго коммутатора соединены с вторыми выводами первого и второго конденсаторов соответственно, при этом управляющие входы обоих коммутаторов объединены и подключены к выходу генератора опорного сигнала.