Фазочувствительный усилитель Советский патент 1980 года по МПК H03D13/00 

(54) ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для синхронного детектирования несинусоидальных периодических колебаний тока или напряжения.

Известен фазочувствительный усилитель, содержащий основной усилитель с изменяемым знаком коэффициента передачи, управляющий вход которого соединен с источником опорного сигнала 1.

Однако в известном фазочувствительном усилителе выходное напряжение зависит от амплитуды и фаз нечетных гармоник, что приводит к значительным погрешностям детектирования.

Цель изобретения - уменьщение погрешности детектирования,.обусловленной нечетными гармониками входного сигнала.

Для этого в фазочувствительный усилитель, содержащий основной усилитель с изменяемым знаком коэффициента передачи, управляющий вход которого соединен с источником опорного сигнала, последовательно с основным усилителем включен допрлнительный усилитель с регулируемой величиной модуля коэффициента передачи, а между источником опорного сигнала и управляющим входом дополнительного усилителя включены последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель, фильтр нижних частот и аналого-цифровой преобразователь, второй вход которого подключен к выходу двухполупериоДного выпрямителя.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного фазочувствительного усилителя, а на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Фазочувствительный усилитель содержит основной усилитель 1, дополнительный усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, двухполупериодный выпрямитель 4, фильтр нижних частот 5.

Фазочувствительный усилитель работает следующим образом.

Во время положительного полупериода опорного сигнала Uon, (фиг. 2а) коэффициент передачи Ко основного усилителя 1 положителен (фиг.26), а во время отрицательного полуперйода - отрицателен. Аналогоцифровой преобразователь 3 производит сравнения текущего значения выходного сигнала двухполупериодного выпрямителя 4 с пороговыми значениями U|,Ui, Ua (фиг.2в) которые находятся в фиксированной связи с постоянной составляющей этого сигнала, поступающей с фильтра нижних частот 5. При этом в соответствии с сигналами (фиг. 2г, д, е), формируемыми аналого-цифровым преобразователем 3, коэффициент .передачи К J дополнительного усилителя 2 ступенчато изменяется. Изменение коэффициента передачи последовательно включенных основного и дополнительного усилителей К КоК| показано на фиг. 2ж. Функция КоК является нечетной, поэтому ее разложение в ряд Фурье будет K Ko(t)..K3(t)|,Ke(t)AK(t) i|(i/ vr/ .4i)in€5lt,dt)in.Jlt fi I 1|(ф- ДК 81пЕл1ё1)51пел1 . J-1 C-0 I TVtK .J f ,).4К1 з|„1яГ sma-li-)smta ,(1) j;l t-i l-Jt. 14 где Л (Т -частота и период опорного сиг- - ii-количестве ступенек изменения коэффициента усиления дополнительного усилителя; : -tj - длитeльнocтьJ-й ступеньки; подставив в последнее вь1раже,ние Тл 2я и изменив порядок суммирова ния получим рядок суммирования, получим K(t)Ko(t)%(t) Со лrtr П |/|tsinf |; ЛКр1п -|М5шел1. (2) Учитывая (2), выходное напряжение фазочувствительного усилитепя получим в виде (t) f УК(1)Ув, {t)dt т ,.. .,. ., , во о( ( «. W- гС v 1. : - Ml sini-i -iirr д Y/ sin(illt + pj.)smiittdt й() Z BluCl СОЩ1, t-i где В,п(Д/Кз sin-t|i). sin Д,- - ко эффициент передачи предложенного фазочувствительного усилителя i-й гармоники;

.litiiiji -Vii -:,- .:-.

f ifK xi-- -f-..720687Ug;f(t),l C(:.Sin(iSl.t+ (pv)- входной сигнал. При четных i, Sin О, поэтому и BinfO. При нечетных i, sin О, однако можно об рспечить выбором t, ДК)., п из условия, S AKj-sin- i 0. В этом случае выходное напряжение предложенного фазочувствительного усилителя не будет зависеть от i-й нечетной гармоники входного сигнала. количество нечетных гармоник, для которых В in О, определяе:тся величиной п, при этом п необходимо выбирать из условия 2п-1 т, а- и -У- из системы уравнений (ДКь ) I- 4 sini- V Ov 1 u гДе ii. ...im - номера нечетных гармоник входного сигнала, влияние которых на выход:ное напряжение фазочувствительного усилителя ко мпенсировано. Таким образом, введение дополнительного усилителя с регулируемой величиной модуля коэффициента передачи, двухполуперЬодного выпрямителя, фильтра нижних частот и аналого-цифрового преобразователя выгодно отличает предложенный фазочувствительный усилитель от прототипа, так как позволяет уменьщить погрещность детектирования, обусловленную влиянием нечетных гармоник сигнала. Формула изобретения Фазочувствительный усилитель, содержащий основной усилитель с изменяемым знаком коэффициента передачи, управляющий вх:од которого соединен с источником опорного сигнала, отличающийся тем, что, с целью уменьщения погрешности детектирования, обусловленной нечетными гармониками входного сигнала, последовательно с основным усилителем .включен дополни-тельный усилитель с регулируемой величиной модуля коэффициента передачи, а между источником опорного сигнала и управляющим входом дополнительного усилителя включены последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель, фильтр нижних частот и аналого-цифровой преобразователь, второй вход которого подключен к выходу двухпОлупериодного выпрямителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3940693, кл. 324-83-А, Н 03 D 13/00, 24.10.74 (прототип) .

Сигнал

/ ч

OnOflHMtJ

et/ff ffjj

-

/ ч

fasif t f vy Kr-r i f f ff &i SsS itr syai ii s$ e

Фиг.1

и.

on 7/4 1 1 2 3

Tk

(

3/2

;(

ГА

К

/TA

M

&3

4/r/T

r/,