Импульсный фазовый детектор Советский патент 1980 года по МПК H03K9/04 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в приборах и системах для решения задачи фазочувствительного де тектирования переменных сигналов. Известен преобразователь средневыпрямленного значения напряжения, соде жащий формирователь модуля, интегрирующий фильтр с временным квантованием сигнала и блок управления, выход которого подключен к управляющему вхо интегрирующего фильтра, сигнальный вход которого соединен с выходом форм рователя модуля f 13. . Недостатком известного устройства является значительная погрещность измерения. Наиболее близким , по технической сущности к предложенному является импульсный фазовый детектор, содержащий двухпозиционный ключ, два ключевых аналоговых запоминающих элемента, блок управления и два интегратора на базе операционных усилителей с еМкост ,й обратной связью, выходы которых подключены к сигнальным входам соответствующих кд ючевых аналоговых запоминающих элементов, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами блока управления соответственно, третий выход которого подключен к управляющему входу двухпозиционного ключа, и два резистора, первый из которых однимвыводом соединен с инвертирующим входом первого интегратора 2. . Недостатком устройства является наличие динамических погрешностей, обусловленных неравномерностью амплитудночастотной ;характеристики, что приводит к возникновению амплитудной погрешности, и свойственной ему фазовой погрешности, заключающейся в наличии задержки выходной величины, что является нежелательным в тех случаях, когда фазовый детектор применяется в приборах и системах с замкнутой структурой.

.Цель изобретения - снижение динамических ногрешностей.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном фазовом детекторе, содержащем первый и второй интегрирующие фильтры с временным квантованием, двухнозшшонный ключ, блок управления выходы соединены с управляющими входами указанных интегрирующих фильтров с временнь1м квантованием и дьухлозиционного ключа, и два резистор а первый из которых одним выводом под.ключен к инвертирующему входу первого интегрирующего фильтра с временным квантованием, каждый из интегрирующих фильтров с временным квантованием своим выходом подключен к соответствующему сигнальному входу двухпознционнозг ключа, второй выход первого резистора и первый вывод второго резистора соединены с входной ,- а второй вывод второго резистора подключен к неинв тирукяИему входу второго интегрирующего фильтра; интегрирующий фильтр с ВрйМеннь м квантованием сигнала выпьпнён на основе операционного усилителя, инвертирующий вход которого через конденсатор соединен со своим выходом который подключен к сигнальному входу ключевого аналогового запоминающего элемента, выход которого соейинен с выходом интегрирующего фильтра с временньтм к кантованием и через резистор с инвертирующим входом операционного усилителя;: в импульсный фазовый детектор введен конденсатор, включенный между неинвертирт ощим входом второго интегрирующего фильтра и общей щиной. На фиг. I приведена функциональная схема импульсного фазового детектора; на фиг. 2 - диаграммы, поясняоющие его работу.

Импульсный фазовый детектор содержит первый 1 и второй 2 резисторы, первый 3 и второй 4 интегрирукяцие фильтры с BpowieHHbiM квантованием сигнала, двухпозишюнный ключ 5, блок утфавления, конденсатор 7, образукяций вместе с резистором 2 интегрирующую (фазосдвигающую цепочку). Каждый из интегрирующих фильтров с временным квантованием сигнала включает в операционный усилитель 8, кондеясатор 9, резистор Ю и ключевой аналоговый запоминающий элетлент 11.

В процессе работы двухпозиционный ключ 5 подключает к выходу фазового детектсфа ноочердно на время, равное

|полупериоду управляющих импульсов, вы ходы аналоговых запоминающих элементов 11. Аналоговые запоминающие элементы 11 фиксируют напряжения на выходах соответствующих интеграторов в течение коротких интервалов .времени в конце каждого полупериода импульсов управления и хранят его в течение всего полупериода.

Постоянные времени интеграторов и постоянная интегрирующей RC -цепочки (2,7) выбираются равными полупериоду импульсов управления. За время, равное полупериоду импульсов управления, Напряжение на выходе операционного усилителяинтегрирующего фильтра 3 равно среднему значению входного напряжения, взятому с обратным знаком, так как за счет обратной связи через аналоговый запоминающий элемент осуществлйется полное списывание информации о результате интегрирования за предыдущий период.

Поскольку интегратор интегрирующего фильтра 4 с введением интегрирующей RC -цепочки (2,9) становится неинвертирующнм интегратор, то напряжение на его выходе равно среднему значетшю входного напряжения за полупериод.

Таким образом, с выходов аналоговых запоминакядих устройств 11 поступают ступенчатоинтерполированные значений огибающей входного детектиру1а ого напряжения, причем с выхода аналогового запоминающего устройства интегрирующего фильтра 3 эти значения инвертированы. Благодаря описанному алгоритму работы дВухпозицИонного ключа 5 на его выходе осуществляется выделение огибающей детектируемого напряжения.

В предлагаемом импульсном фазовом детекторе по сравнению с известным отсутствуют динамические амплитудньге и фазовые погрещяостй, так как отсутствует суммирование результатов детектирования в примыкающих полупериодах импульсов управления и, следовательно, не возникает неравномержють амплитудно-частотной характеристики и соответствующей амплитудой погрешности, причем напряжение, представляющее результат детектирования, появляется на выходе в моменты окончания каждого полупериода импульсов управления и, следовательно, отсутствуют временные задержки.

Таким Образом повыщается точность вьшолнения операции фазового детектйрования .причем без усложнения схемы устройства (схема упрощена), так как отсутствуют ключи , суммирующий усилитель и существенно упрбщается блок управления вследствие упроЩеШ1я алгоритма его работы. Упрощение конструкции, уменьщение габаритов имассы делает предлагаемое устройство по сравнению с известным более экономичным. Формула изобретения 1. Импульсный фазовый детектор, со держащий первый и второй интегрирующие фильтры с временным квантованием двухпозиционный ключ, блок управления, выходы icoToporo соединены с управляющими входами интегрирующих фильтров и двухпозиционного ключа, и два резистЧ)ра, первый из которых одним выводом подключен к инвертирующему входу первого интегрирующего фильтра с временным квантований, отличающий с я тем, что, с целью снижения динамических погрешностей, в него введен конденсатор, включенный между инвертирующим входом второго интегрирующего фильтра с временным квантованием к общей шиной, причем выход каждого интегрирующего фильтра с временным 7 546 квантованием подключен к соответствующему сигнальному входу двухпозиционного ключа, второй вьгоод первого резистора и первый вьшод второго резистора сЬёдагаёнь с входной клеммой, а второй вывод второго резистора подключен к неинвертирующалу входу второго интегрирующего фильтра. 2. Детектор по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я f&A, что интегрирующий фильтр с временным квантованием выполнен на основе операционного усилителя, инвертируктщй вход конденсатор соединен со своим выходом, который цодключен к сигнальному входу ключевого аналогового запоминающего элемента, выход которого соединен с выходом интегрирующего фильтра с временным квантованием и через резистор - с инвертирующим входом операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при 1.Волгин Л. И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное М., Советское радио, 1977, с. 91, рис. 2.55. 2,Басалаев Г. В., Павлюк Э. И. Импульсный фазовый детектор. - Приборы и техника эксперимента, 1976, № 4, с. 122-124, рис.2 (прототип).

V /

фие.з,