ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК Советский патент 1968 года по МПК H03M1/60 

Известен частотный датчик, содержащий усилитель, охваченный инерционно-нелинейной обратной связью, измерительный мост, соединенный с выходом усилителя, линейный смеситель и амплитудно-корректирующий частотнонезависимый и частотнозависимый фазовращатели.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что в нем выход усилителя соединен с измерительным мостом, подключенным к линейному смесителю через частотнонезависимый фазовращатель, а выход смесителя через частотнозависимый фазовращатель соединен со входом усилителя.

Это повышает точность преобразования и увеличивает диапазон девиации частоты.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - реализация элементов фазосдвигающих цепей дифференцирующих и интегрирующих устройств, входящих в цепи обратных связей преобразователя.

Устройство содержит усилитель 1, охваченный инерционно-нелинейной обратной связью 2, измерительный мост 3, амплитудно-корректирующий фазовращатель 4, состоящий из усилителя разбаланса 5, выходное напряжение которого расщепляют на два противофазных α₁ и α₂ с различными весовыми соотношениями.

Выходное напряжение разбаланса фазы α₁ дважды дифференцируется в звеньях 6 и 7, затем линейно смешивается с самим собой в линейном смесителе 8. Аналогично, выходное напряжение фазы α₂ дважды интегрируется в звеньях 9 и 10 и затем линейно смешивается с самим собой в линейном смесителе 11.

Данные операции с выходным напряжением производят для того, чтобы после смесителей 8 и 11 в противофазных напряжениях разбаланса появились составляющие, увеличивающиеся пропорционально и обратно пропорционально квадрату изменения (увеличения или уменьшения) частоты. Фазы выходных напряжений после двойного дифференцирования и интегрирования должны быть с достаточно высокой точностью противоположны фазам напряжений на входах этих устройств. В линейных смесителях 8 и 11 по существу происходит вычитание из противофазных напряжений разбаланса составляющей, пропорциональной и обратно пропорциональной квадрату изменения частоты. В результате этого в большой степени увеличивается линейность модуляционной характеристики, что в свою очередь позволяет значительно увеличить величину девиации.

Соблюдение условия противофазности выходных напряжений после их двойного дифференцирования и интегрирования по отношению к напряжениям разбаланса α₁ и α₂ необходимо для подавления сопровождающей амплитудной модуляции, возникающей при появлении фазовых искажений в вышеуказанных цепях.

В устройстве для интегрирования и дифференцирования используются свойства запаздывающих обратных связей.

Выходные напряжения смесителя 8 дифференцируются в 12, а смесителя 11 интегрируются в 13 и линейно складываются в смесителе 14, куда также подаются и выходные напряжения усилителя преобразователя. Фазовращатель 15 является звеном цепи положительной частотнозависимой обратной связи, начинающейся со входа б линейного смесителя 14. С другой стороны фазовращатель 15 с выходов линейных смесителей 8 и 11 является корректором цепи измерительной обратной связи.

Выходное напряжение фазовращателя 15 подают на вход цепи положительной обратной связи усилителя преобразователя.

Система, состоящая из усилителя с поворотом фазы выходного напряжения относительно входного на 180°K и двух Т-образных мостов, средние точки которых подключены к выходу усилителя и образуют обратные связи, в зависимости от того к какому из Т-образных мостов приложено входное напряжение, является либо интегрирующей, либо дифференцирующей. Если напряжение подано на Т-образный мост из конденсаторов 16, 17 и резистора 18, будет параллельная обратная связь. Если напряжение подано на Т-образный мост из резисторов 19, 20 и конденсатора 21, параллельная обратная связь на входе заземляется, то такая система является дифференцирующей. Напротив, если напряжение подается на Т-образный мост из резисторов 22, 23 и конденсатора 24 будет параллельная обратная связь. Если напряжение подано на Т-образный мост из конденсаторов 25, 26 и резистора 27, обратная связь на входе заземляется, то такая система является интегрирующей.

Выходное напряжение после дифференцирующего звена 7 суммируется с напряжением разбаланса фазы α₁. Суммирование производится в точке γ₁, для чего с выхода усилителя 28 через конденсатор 29 дважды подается дифференцированное напряжение фазы α₁, а через конденсатор 30 - напряжение разбаланса той же фазы. Точно так же, напряжение разбаланса фазы α₂ после интегрирующего звена 10 (т.е. дважды интегрированное) суммируется с самим собой в точке γ₂ с помощью резисторов 31, 32.

Высокая линейность модуляционной характеристики как по частоте, так и по периоду внеобходимом диапазоне частот в зависимости от конкретных требований определяется только лишь соотношениями напряжений в точках γ₁ и γ₂, вводимых после двойного их дифференцирования и интегрирования, по отношению к напряжениям разбаланса фаз α₁ и α₂.

Соотношения напряжений между фазами 1 и Если на фазу α₁ подано напряжение с относительным весом 1, то производится гиперболическое преобразование. Напротив, если на фазу α₁ подается напряжение с относительным весом в а на фазу с весом в 1, то преобразование будет линейно-частотным.

Частотный датчик, содержащий усилитель, охваченный инерционно-нелинейной обратной связью, измерительный мост, соединенный с выходом усилителя, линейный смеситель, амплитудно-корректирующий частотнонезависимый фазовращатель и частотнозависимый фазовращатель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования и увеличения диапазона девиации частоты, в нем выход усилителя соединен с измерительным мостом, подключенным к линейному смесителю через частотнонезависимый фазовращатель, а выход смесителя через частотнозависимый фазовращатель соединен со входом усилителя.