Фазочувствительный выпрямитель Советский патент 1980 года по МПК H03D3/02 

(54) ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано при проектировании систем автоматического регулирования и управления.5

Известен фазочувствительный выпрямитель, содержащий операционный усилитель с емкостной цепью отрицательной обратной связи, первой ключ, сиг нальный вход которого через два Ю встречно-параллельно соединенных диода .подключены к общей шине и через резистор соединен с источником входного сигнала, а управляющий вход подключен к источнику опорного сигнала, и 15 резистор обратной связи, включенный между выходом операционного усилителя и сигнальным входом первого ключа Lij

Однако известное устройство имеет недостаточное быстродействие. 20

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Для этого в фазочувствительный выпрямитель, содержащий операционный усилитель с емкостной цепью отрица- 25 тельной обратной связи, первый ключ, сигнальный вход которого через два встречно-параллельно соединенных диода подключен к шине и через резистор соединен С источником входп 30

ного сигнала, а управляющий вход подключен к источнику опорного сигнала, и резистор обратной связи, включенный между выходо операционного усилителя и сигнальным входом первого ключа, межДу выходом первого ключа и входом операционного усилителя последовательно вцлючены два дополнительных резистора, точка соединения которых через Конденсатор подключена к общей шине, и второй ключ, управлякяций вход которого подключен к источнику опорного сигнала.

На чертеже приведена структурная схема предложенного устройства.

фазочувствительный выпрямитель содержит операционный усилитель 1, конденсатор 2 емкостной цепи отрицательной обратной связи, резистор 3, резистор 4 обратной связи, два встречнопараллельно соединенных диода 5, первый и второй ключи 6 г ТI два дополнительных резистора 8, 9, конденсатор 10, резистор 11 и источник опорного сигнала 12.

Устройство работает следующим образом.

При сигнале с источника опорного сигнала 12, соответствующем замкнутым состояниям ключей б и 7, пропускает ся, полуволна входного напряжения Ug, и устройство работает как фильт низкой частоть1 второго порядка. 4buW -u;xt) где ) - среднее значение входно го напряжения на интервале замкнутого состоя ния ключей б и 7 ) постоянная составляющая выходного напряжения; К - коэффициент передачи ус тройстваJ -д - коэффициент демпфирования .(показатель колебательности) ; (Rg4Rg) ( 2 2-J ) т - постоянная времени Т HRg ()3Cf р - оператор, дифференцирования. Потенциал точки соединения резисторов 3 и 4 меньше порога открывания диодов 5 независимо от полярности входного сигнала и они не нарушают характера работы устройства. При сигнале с источника опорного сигнала 12 Ug , соответствующем разомкнутым состояниям ключей б и 7, иgjj, постоянно и равно момент размыкания ключей. Входной сигнал че рез резистор 3 и выходной через резистор 4 замыкаются через диоды 5 н общую шину и при любых значениях U и UBJ, создают на закрытом ключе напряжения больше 1. В. Это обеспечивает нормальный режим закрытых клю чей б и 7, малые токи утечки через сопротивление закрытых ключей и воз можность применения любых типов клю чей на полевых транзисторах (в том числе интегральных). При смене фазы входного сигнала меняется знак выход ного напряжения, а принцип работы не меняется. Таким образом, предлагаемое устройство .работает как традиционный ф зочувствительный выпрямитель с высо кой точностью, но реализует передаточную функцию фильтра низкой часто ты второго порядка с регулируемой п стоянной времени и коэффициентом дф1пфирования, который можно устанавливать как больше 1, так и мень ше 1. Конечное значение сопротивления ключей б, 7 в открытом состоянии и резисторов 8, 9 практически не оказывает влияния на точность реализации коэффициента передачи, но может быть оценено по формуле 1 RX 4 (н- -Ь7;--. о ; о . вхоу В & где дК - погрешность коэффициента передачи при наличии компенсирующего резистора 11 коэффициент усиления опера ционного усилителя 1. R .- входное сопротивление опе рационного усилителя 1; Rg сопротивление ключей б и 7 в открытом состоянии. Поскольку для существующих операционных усилителей KQ,., а RBXOI/ B Р то в данном устройстве могут применяться любые типы ключей на полевых транзисторах, а их влияние на точность работы устройства на два-три порядка меньше, чем влияние нестабильности резисторов Rj и R.. оценить влияние сопротивления закрытых ключей к первом приближении можно по формуле вх t гдейи.ц.- изменение выходного напряжения под действием ug за время t/j, т. е. в режиме памяти) и ах напряжение на диодах 5 J tn время режима памяти (полпериода несущей частоты); R . - сопротивление закрытого ключ а. Пусть ип)( 1 В на всем интервале t2 l ,25« , 10°-ом, С . тогда-AU- yjj.l ,25 , т. е. практически не оказывает никакого влияния на точность преобразования. Таким образом, предлагаемое устройство обладает высЪким быстродействием. Технико-экономи еская .эффективностьизобретения заключается к следующем. Исследования (аналитические и экспериментальные) показали, что быстродействие предлагаемого.фазочувствительного выпрямителя по сравнению с фазочувствительными выпрямителями, модулируемыми звеном первого порядка, при том же уровне пульсаций увеличивается более, чем в десять раз. Формула изобретения Фазочувствительный выпрямитель, . содержащий операционный усилитель с емкостной цепью отрицательной обратной связи, первый ключ сигнальный вход которого через два встречнопараллельно соединенных диода подключен к общей шине и через резистор соединен с источником входного сигнала, а управляющий вход подключен к источнику опорного сигнала, и резистор обратной связи, включенный между выходом операционного усилителя и сигнальным входом первого ключа, о тли чающийся тем, что, с

целью повышения быстродействия, между выходом первого ключа и входом операционного усилителя последова1тельно нключенгл два дополнительных резистора, точка соединения которых через конденсатор подключена к общей шин.е, и второй ключ, управляквдий вкод Гкоторого подключен к источнику опорЁого сигнала.

Источники информацни, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 374 395 2, кл. 329-110, опублик. 03.07.73 (прототип) , сЬ