ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1973 года по МПК G05B5/01 

1

Изобретение относится к средствам электроавтоматики и может быть использовано в системах автоматического регулирования (САР) переменного тока с реактивными датчиками типа поворотных трансформаторов, сельсинов, асинхронных тахогенераторов, емкостных датчиков и т. п., выходное нанряжение которых содержит квадратурную помеху в виде остаточного напряжения основной гармоники, сдвинутой на 90° относительно фазы рабочей составляющей.

Изобретение предназначено для фазочувствительного усиления с подавлением квадратурной помехи.

Из известных устройств для подавления квадратурной помехи в САР наилучшими динамическими свойствами обладают усилители переменного тока, охваченные цепью оптоэлектронной отрицательной обратной связи по квадратурной составляющей в виде фазочувствительного выпрямителя, формирующего из усиленного нанряжения управляющий сигнал, пропорциональный квадратурной помехе, и унравляемой им линейной схемы уравновещивания, напряжение разбаланса которой, синфазное с квадратурной помехой, подводится ко входу усилителя как компенсирующий сигнал. Однако эти устройства сравнительно сложны, в частности, из-за необходимости применения в них подстроечных потенциометров и термокомненсационных элементов, потребляют больщую мощность по цени обратной связи при низком ее входном сопротивлении, что исключает возможность

гальванического нодключения этой цепи к выходу усилителя и требует сопряжения через согласующие трансформаторы (каскады усиления с трансформаторным выходом). Кроме того, устройство характеризуется сравнительно больщими габаритами и весом, поскольку содержат такие громоздкие элементы, не поддающиеся микроминиатюризации, как упомянутые потенциометры и трансформаторы. Для упрощения устройства со снижением

потребляемой мощности цень обратной связи усилителя выполнена на базе оптоэлектронной пары, составленной из дифференциальных электролюминесцентного конденсатора и фоторезистора с линейной вольтамперной характеристикой.

На чертеже приведена схема предлагаемого фазочувствительного усилителя переменного тока.

Схема состоит из усилителя 1 с дифференциальным выходом, охваченным но квадратурной составляющей цепью отрицательной обратной связи в виде двух линейных мостов переменного тока, выполненных на указанной оптоэлектронной наре: днфференциальном

электролюлгннесцентном конденсаторе 2, каждая секция которого освещает прилегающую к ней вплотную половину дифференциального фоторезпстора 3.

Секции конденсатора 2 включены в смежные плечи моста, два других плеча которого образованы парафазиыми выходными цепями усилителя 1 с общей заземленной шиной. Диагональ питания моста подключена к источнику опорного квадратурного напряжения, например фазовращателю, состоящему из обмотки 4 сетевого трансформатора 5, конденсатора 6 и резистора 7 с выходным напряжением, сдвинутым по фазе на 90° относительно рабочей составляющей.

Дифференциальный фоторезистор 3 подсоединен к обмотке 8 трансформатора 5, имеющей заземленную среднюю точку, по второй мостовой схеме, управляемой изменением электролюмннесцентного излучения. Средний вывод фоторезистора 3 подключен ко входу 9 усилителя, на который через разделительный конденсатор 10 подается сигнал от датчиков САР.

Таким образом напряжение разбаланса моста используется как сигнал параллельной обратной связи. Нахождение его в противофазе с поступившей на мост квадратурной помехой обеспечивается (с погрешностью ) соответствующим выбором емкости входного конденсатора 10. Для уменьшения возникающего при этом фазового сдвига усиливаемого сигнала и фильтрации высших гармоник выходная диагональ моста зашунтирована фазирующим конденсатором 11; 12 и 13 - парафазные выходы усилителя.

Рассматривая работу схемы, следует учитывать, что из-за инерционности фоторезистора к-воздействию падающего на него светового потока сопротивления плеч моста, образованные дифференциальным фоторезистором 3, определяются средними величинами яркостей свечения прилегающих секций электролюминесцентного конденсатора 2.

При идентичности половин онтоэлектронной лары и отсутствии входного сигнала эти яркости равны, ибо обусловлены только нриложенным к обеим секциям опорным квадратурным напряжением. Поэтому сопротивления плеч моста на фоторезисторе 3 одинаковы, сам мост сбалансирован, напряжение па его выходной диагонали отсутствует.

При поступлении напряжения па вход усилителя 1 к каждой секции конденсатора 2

нрикладывается сумма онорного квадратурного напряжения и усиленного напряжения, снимаемого с од,«ого из парафазных выходов. Если входное нанряжение синфазно сетевому (рабочий сигнал), то векторы суммируемых напряжений перпендикулярны, вследствие чего амплитуды напряжений, приложенных к секциям, и, соответственно, средние яркости свечения последних возрастут, сохранив равенство.

В результате сопротивления нлеч моста, образованные фоторезистором 3, уменьшаются одинаково, баланс этого моста сохранится и усиление сигнала будет онределяться только параметрами прямого тракта схемы.

Если же на вход усилителя 1 поступит квадратурная помеха, то напряжения, суммируемые на одной из секций конденсатора 2, будут находиться в фазе, а на второй - в противофазе.

Следовательно, амплитуда напряжения, приложенного к первой секции, возрастет, а ко второй - уменьшится. Это приведет к различию в освешенности нлеч моста, вынолненных на фоторезисторе 3, благодаря чему мост разбалансируется пропорционально амплитуде квадратурной помехи, причем изменение ее фазы на 180° будет сопровождаться опрокидыванием фазы напряжения разбаланса.

Последнее, вычитаяСь из входного, в любом случае резко снижает уровень квадратурной составляющей на выходе усилителя 1.

Предмет изобретения

Фазочувствительный усилитель, содержащий усилитель переменного тока, охваченный оптоэлектронной отрицательной обратной связью, отличающийся тем,что, с целью унрощения устройства и повышения его экономичности, цепь обратпой связи выполнена в виде дифференциального электролюминесцентного конденсатора, общая обкладка которого подключена к источнику опорного квадратурного напряжения, а другие обкладки - к парафазным выходам усилителя, и дифференциального фоторезистора, подключенного средним выводом ко входу усилителя, соединенному с входным конденсатором, а двумя

другими выводами - к обмотке сетевого трансформатора, между средней точкой которого и средним выводом фоторезистора включен фазирующий конденсатор.

5