Умножитель частоты Советский патент 1976 года по МПК H02M5/16 

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

1

Известен умножитель частоты, питающийся от источника питания с нулевым вьшодом и содержащий вентильные цепочки, состоящие из двух встречно-последовательно соединенных вентилей, одним из которых является стабилитрон, подключенные одними концами к соответствующим фазным выводам, а другими - соединенные в звезду, и снабженный выходным трансформатором, крайние вьшоды первичной обмотки которого подключенык указанным соответствующим цепочкам, а средний вьтод - к нулевому зажиму источника питания.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что аноды и катоды указанных стабилитронов связаны с соответствующими управляющими входами вентилей через ограничительные резисторы, при этом к управляющему входу одного из вентилей подключен выход транзисторного ключа, вход которого через вьшрямитель подключен к выходной обмотке указанного трансформатора, а уровень пробоя стабилитронов равен половине амплитудного значения выходного сигнала.

Это позволяет улучшить форму кривой выходного сигнала при умножении частоты в полтора раза.

На фиг. 1 дана электрическая схема умножителя частоты; на фиг. 2 - графики входного и выходного сигналов.

Умножитель частоты содержит шесть тиристоров 1-6, шесть стабилитронов 7-12, шесть ограничительных резисторов 13-18, суммирующий трансформатор с малыми линейными искажениями формы сигнала с первичными полуобмотками 19 и 20, включенными согласно, и выходной обмоткой 21. Входными клеммами 22, 23, 24 умножитель подключен к фазным приводам трехфазной системы с нейтральным приводом. Средняя точка первичной обмотки трансформаторов подключена через входную клемму 25 к нейтральному проводу. Транзисторный ключ с транзнстором 26, резисторами 27, 28, 29 подключен через две пары нормально разомкнутых контактов кнопки 30 к выходной обмотке 21 трансформатора через мостовой выпрямитель 31, вьшолненньш на диодах, и сглаживающий конденсатор 32 к источнику постоянного напряжения клеммами + и Последовательно в цепь эмиттер-коллектор транзистора 26 включен управляющий апектрод и катод тиристора 1.

По кольцевой пересчетной схеме управляющие .электроды тиристоров подключены к анодам стабилитронов соседних фаз, а катоды тиристоров через ограничительные резисторы подключены к катодам этих стабшштронов. К каждому фазному проводу подключено по две пары одинаковых встречно-последовательно соединенных тиристоров - стабилитронов, противоположные концы которых в одной фазе подключены к разным первичным полуобмоткам трансформаторов.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии входными клеммами 22, 23, 24, 25 умножитель подключается к трехфазной сети с нейтральным приводом, а клеммами плюс и минус подключается к источнику постоянного напряжения. При разомкнутых контактах кнопки 30 все цепи умножителя обесточены. При нажатии кнопки 30 замыкается цепь эммитер-коллекторного перехода транзистора 26 через переход управляющий электрод-катод тиристора. Делитель напряжения (28, 29) контактами кнопки подключен к источнику постоянного напряжения. Второй нарой контактов кнопки 30 эмиттер-базовый переход транзистора 26 через вьшрямительньш мост 31 подклдочен к выходной обмотке 21 трансформатора. Исто1шиком постоянного тока на резисторе 27 создается небольщое отрицательное напряжение смещения, приложенное к эмиттер-базовому переходу транзистора 26. Последний открьшается и управляющий электрод тиристора 1 подключается к ключу источника постоянного напряжения. К катоду тиристора 1 подключен минус источника постоянного напряжения через контакты нажатой кнопки 30. Тиристор 1 открывается и цепь - входная клемма 22 - тиристор 1 - стабилитрон 7 полуобмотка 19 - выходная клемма 25 готова для прохождения входного сигнала первой фазы положительной полярности. При достижении входным сигналом значения, равного 1/2 V, происходит пробой стабилитрона 7, и к полуобмотке 19 приклс/ ьшается составляющая входного сигнала положительной полярности, лежащая вьиие уровня разделения (фиг. 2а), равного V l/2Vm

Форма кривой этого сигнала повторяет форму кривой синусоиды входного сигнала. В выходной обмотке 21 трансформатора появляется си.-нал положительной полярности, форма кривой которого (26) при равенстве витков полуобмоток и выходной обмотки повторяет форму кривой сигнала, приложенного к полуобмотке 19 (фиг. 1),, На стабилитроне 7 создается падение напряжения, плюс которого приложен к управляющему электроду, а минус через ограничительный резистор 13 - к катоду тиристора 4. Цепь с тиристором 4 готова к пропусканию положительного входного сигнала второй фазы через полуобмотку 20 в направлении, обеспечивающем инвертирование выходного сигнала в обмотке 21.

При уменьшении напряжения первой фазы ниже значения l/2Vm происходит запирание стабилитрона 7 и одновременно пробой стабилитрона 10, так как напряжение второй фазы в это время

достигает напряжения пробой l/2Vn-|. Значение входного сигнала на полуобмотке 19 равно нулю, а к полуобмотке 20 приложено яроинвертированное положительное входное напряжение второй фазы Bbmie уровня l/2Vm- В выходной обмотке 21 появляется сигнал отрицательной полярности. При появлении первых импульсов выходного сигнала в полуобмотке 21 прикладьшается запирающее напряжение через контакты нажатой кнопки 30 и через

вьшрямительньш мост 31 к эмиттер-базовому переходу транзистора 26. Транзистор закрывается и плюс источника открывается от управляющего электрода тиристора 1. Это отключение происходит за время прохождения трех полуволн выходного

сигнала или за время прохождения не более по одной положительной полуволне в каждой фазе на входе преобразователя. Кнопка 30 может быть отпущена и транзисторньш ключ с транзистором 26 отключается от источника напряжения и от выходной обмотки 21.

В дальнейщем тиристор 1 открьшается напряжением, снимаемым со стабилитрона 12 в третьей фазе. Ограничительные резисторы 13-18 служат для ограничения прохождения части входного сигнала

сразу по двум полуобмоткам 19 и 20. Например, при открытом тиристоре 1, кроме основной цепи, через стабилитрон 7 и полуобмотку 19 создается дополнительная-цепь для входного сигнала положительной полярности через резистор 18 и полуобмотку 20. Величины сопротивлений ограничительных резисторов 13-18 велики. Однако они обеспечивают открытие тиристоров 1-6. В соседних фазах стабилитроны подключены к тиристорам по кольцевой пересчетной схеме: напряжением стабилитрона 7

открьшается тиристор 4, стабилитрона 10-тиристор 5, стабилитрона 1 -тиристор 2, стабилитрона 8-тиристор 3, стабилитрона 9-тиристор 6, стабилитрона 12-тиристор 1, далее цикл повторяется. Такое включение обеспечивает инвертирование положительных полуволн в фазах в последовательности 2-1-3-2 и т.д., что равносильно пропусканию составляющих входного сигнала положительной полярности, лежащих вьпле уровня разделения (фиг. 2) и равного V l/2Vm по полуобмотке 20 (фиг. 1)

По полуобмотке 19 пропускаются составляющие входного сигнала положительной полярности в фазах в последовательности 1-3-2-1 и т.д. Соединенные между собой встречно-последовательно тиристоры и стабилитроны образуют коммутирующие

цепи, которые подсоединены между собой по кольцевой пересчетной схеме.

Входной сигнал на полуобмотках 19 и 20 получается разной полярности, поэтому с выходной обмотки 21 снимается сигнал с частотой в полтора

раза больщей, чем частота основного источника, форма кривой которого мало отличается от синусоидальной (фиг. 26) „ Для увеличения амплитуды выходного сигнала уровень разделения трехфазного сигнала может быть выбран и меньше

значения напряжения V 1/2VmФормула изобретения

Умножитель частоты, питающийся от источника питания с нулевым вьшодом и содержащий вентильные цепочки, состоящие из двух, встречно-последовательно соединенных вентилей, одним из которых является стабилитрон, подключенные одними концами к соответствующим фазным вьшодам, а другими - соединенные в звезду, и снабженньш выходным трансформатором, крайние выводы первичной обмотки которого подключены к соот-ветствующим вентильным цепочкам, а средний вывод - к нулевому зажиму источника питания, отличающийся тем, что, с целью улучщения формы кривой выходного сигнала при умножении частоты в полтора раза, аноды и катоды стабилитронов связаны с соответствующими управляющими входами вентилей через ограничительные резисторы, при этом к управляющему входу одного из вентилей подключен выход транзисторного ключа, вход которого через вьшрямитель подключен к выходной обмотке трансформатора, а уровень пробоя стабилитронов равен половине амплитудного значения выходного сигнала.