Детектор перехода сигнала через нуль Советский патент 1987 года по МПК H03K5/153 

1330741

относится к технике

ле ро Tj На ви на ви вы

измерений и может быть использованс) в качестве высокоточного детектора перехода иеремеиногосигнала через нуль.

Цель изобретения - повышение фазовой стабильности при одновременном увеличении точности определения нулевого перехода.

На фиг. 1 представлена функциональная схема детектора перехода сигнала через нуль; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Детектор перехода сигнала через нуль содержит инвертор 1, первый и второй компараторы 2 и 3 уровня,вход детектора перехода сигнала через нуль соединен с иеинвертирунпцим нходом второго компаратора 3, неиннертирую- щий вход первого компаратора 2 уровня через инвертор 1 подклипеп к инвертирующему входу второго Kt.iMiiapaTopa 3 уровня, выход которого через первый блок согласования уровня подк.лючен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, второй вход которог о через второй блок 6 согласования уровня под ктючен к выходу первого компаратора 2 уровня, инвертирующий вхсит которог соединен с неинвертирующим входом второго компаратора 3 уровня, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 подключен к входу блока 7 выде.пения середины импульса, выход которого является выходом устройства, а компара7оры 2 и 3 зьнюлнены с гистерезисом.

Детектор перехода сигнала через нуль работает следующим образом.

Знакопеременный сигнал с входной шины поступает на инвертирующий вход первого компаратора 2 уровня ((}1иг.2а и одновременно на -неинве15тирую11;ий вход компаратора 3. Сигнал положительной обратной связи с 1СгИнвертиру ющего входа первого компаратсфа 2 (фиг. 2в) поступает на инвертор 1, инвертируется по знаку (фиг.2г) и поступает на инвертирующий вход второго компаратора 3. Напряжечше на выходе первого компаратора 2 может два значения (фиг. 2б) : или UHGC ) ча неинвертируницем входе его ft,, или и„д(. В„ (где

В

R,

-)

напряжение на вькоде

41И{вертора 1 может быть Укас, п

(гд,. к . bl

О (О

- копередачи инвертора 1).

Пусть в первоначальный момент после включения питания на входе устройства входное напряжение равно нулЮ| j На выходе первого -компаратора установилось напряжение, равное ,тогда на неинвертирующем входе его установится напряжение, равное U В, на выходе инвертора 1 - L „ В(К.).на

LI П Э 4выходе второго компаратора 3 - (фиг. 2д), на выходе элемента ИСКЛЮ- ЧАЮШЕР: или 5 и блока 7 установится О (фиг. 2е,ж). При возрастании входного на входе устройства, на5 пример, в положительном направлении до уровня и,д В напряжение на выходе первого компаратора 2 скачком изменяется до уровня U , на неин- вертирующем входе первого компаратоf) pa - UHQ - R, на выходе инвертора - до -U,,Q. В К,. На выходе второго компаратсфа 3 напряжение при этом не изменяется, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 устанавливается 1. ,-,

При последующем уменьшении уровня входного сигнала до напряжения -U ( выходное напряжение второго компаратора 3 скачком уменьшается до V,f (момент t2 , фиг. 2).

0 На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 устанавливается О. При дальнейшем уме}1ьшении входного напряжения до уровня U| . В (момент tj) напряжение на выходе первого компаратора 2

t изменяется до , ня неинвертирующем его входе - В, а на входе инвертора - до п его выходе - до иас2 выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 до 1. При воз0 растании уровня входного сигнала до - мпс п VK, 1 и превышении его (момент t) изменяется соотношение на В1)1ходе второго компаратора 3 до Уцдс и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

r. 5 до О. В дальнейшем указанный процесс повторяется.

На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 ( уормнруется отрицательный симметричный относительно момента перехода

,, сигнала через нуль импульс длительноси

ти Т t, - tj. В блоке 7 указанный импульс измеряется, делится на половину и формируется строб, который точно соответствует моменту перехода g входного гармонического сигнала через НУЛЬ (Ugf,, , фиг. 2) .

Вследствие того, что выходной строб-импульс появляется всегда в середине cHMMCTpHjjHoro относител1,но .нуля интервала (t, tj) и не зависит ни от уровня входног о сигнала, ни от установленного уровня компарации компараторов 2 и 3, ловьппается также по- мехоустойчивг Сть всего устройства, так как уровень компарании может бь1ть задан достаточно высоким, при этом возрастает точность работы устройства. Кроме того, устройство детектора обладает повышенной фазовой стабильностью выходного сигнала, так как фазовое положение его не зависит от

второй компараторы уровня, вход детектора перехода сигнала через нуль соединен с неинвертирующим входом второго компаратора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения фазовой стабильности при одновременном увеличении точности определения нулевого перехода, неинвертирующий вход 10 первого компаратора уровня через инвертор подключен к инвертирующему входу второго компаратора уровня,выход которого через первый блок согласования уровня подключен к первому

уровня входного сигнала (в известных ig входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вто- устройствах эта зависимость сущест- рой Вход которого через второй блок

согласования уровня подключен к выходу первого компаратора уровня,инвертирующий вход которого соединен с 20 неинвертирующим входом второго компаратора уровня, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к входу блока выделения середины импульса, выход

вует).

Таким образом, предлагаемый детектор перехода сигнала через нуль позволяет повысиТ1 метрологические параметры контрольно-измерительной аппаратуры, использующие такие устройства.

Ф о р м у л я изобретен и j

Детек перехода сигнала через нуль, со; епжа11 ий инвертор, первый и

0741

второй компараторы уровня, вход детектора перехода сигнала через нуль соединен с неинвертирующим входом второго компаратора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения фазовой стабильности при одновременном увеличении точности определения нулевого перехода, неинвертирующий вход 10 первого компаратора уровня через инвертор подключен к инвертирующему входу второго компаратора уровня,выход которого через первый блок согласования уровня подключен к первому

которого является выходом устройства, 25 а компараторы вьшолнены с гистерезисом.

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано в качестве высокоточного детектора перехода переменного сигнала через нуль. Детектор содержит инвертор 1, компараторы 2 и 3 уровня, блоки 4 и 6 согласования уровня, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и блок 7 выделения середины импульса. Достигаемый положительный эффект заключается в повьшении фазовой стабильности при одновременном увеличении точности определения нулевого перехода. Это дает возможность повысить метрологические параметры контрольна-измерительной аппаратуры, использующей такие устройства, В описании изобретения приводится пример реализации блока 7 выделения середины импульса. 3 ил. а с % Г-I / ее ос о -vj 4: Q}t/2.f