Синхронный детектор Советский патент 1981 года по МПК H03D3/00 

(54) СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР

Синхронный детектор работает следующим образом.

Входное напряжение U#x поступает на усилитель 1, изменяется синхронно с опорным напряжением UPM, для чего в цепь обратной связи усилителя 1 включен транзистор 4, работающий в режиме управляемого сопротивления. Для формирования напряжения управления транзистором 4 опорное синусоидальное напряжение сравнивается с помощью сумматора 6 с выходным напряжением усилителя 2, на вход которого поступает постоянное напряжение и 1, а в цепь обратной связи включен транзистор 5. Если напряжение Ua на выходе усилителя 2 отличается по амплитуде и форме от опорного Uen, на выходе схемы сумматора 6 возникает напряжение разбаланса ли, которое усиливается усилителем 3 и изменяет сопротивление исток-сток транзистора 5, а следовательно,и транзистора 4, с тем, чтобы свести сигнал разбаланса ди к нулю. При синусоидальном опорном напряжении Uoii Ij sintot и больщой величине коэффициента усиления усилителя 3 в установивщемся режиме можно полагать ди о, что возможно лишь, если сопротивления исток-сток транзисторов 4 и 5 изменяются по синусоидальному закону, т. е.

RHC RO к I/ott. Sitt cje;t.

Если входной сигнал Ugx содержит в своем составе высшие гармоники LJJx X sin (i tot + cp(). TO выходное напряжение можно представить в виде

TTj l/BX, Sin cat- La(( ilnO)tJ Uiixi )VoiiSL 4({

где Ujxi -амплитуда i-й гармоники;

ф,-фаза i-й гармоники относительно основной.

Учитывая, что sin fcjtsin ( u)t -f ф() -|- cos cpi-cos (2wi + (pi), второе слагаемое .формулы (I) равно

COS fг l l/foMSCO ЧО Напряжение USB результате может быть представлено в виде

,-K.Ufe,,-.i; где i;,U.-|j. К.

1 C;foco 2cof:.,)

i;

-«- -g S/nCof f ,%; sm( + fi ).

II (S -. , « Iч

Первое слагаемое U о не зависит от U|x и представляет собой постоянную составляю , которая может быть легко скомпенсирована с помощью резистора 10.

Слагаемое kiUgxicoscpi пропорционально полезной составляющей входного сигнала синхронного детектора. Напряжение U представляет собой переменную составляющую, которая отфильтровывается с помощью фильтра 11.

Таким образом, выходное напряжение синхронного детектора представляет собой постоянное напряжение, прямо пропорциональное проекции основной гармоники входного напряжения на направление опорного. Высшие гармоники, присутствующие во входном сигнале, дополнительной постоянной составляющей не дают.

В предлагаемом устройстве при неизменной основной гармонике Uex и изменениях второй и третьей в пределах до 50% от основной дополнительная погрешность детектирования не превысила 0,3%. Разработанное устройство имеет малые габариты и вес и позволяет увеличить точность фазочувствительного преобразования основной гармоники входного сигнала при наличии гармонических помех.

Формула изобретения

Синхронный детектор, содержащий основной усилите.пь, вход которого подключен к источнику сигнала, первый полевой транзистор, промежуток сток-исток которого включен в цепь обратной связи основного усилителя, фильтр нижних частот, подкл(оченный к выходу основного усилителя, и источник опорного сигнала, отличающийся тем что, с целью .повышения точности, в него введены резистивный сумматор, источник постоянного напряжения, два дополнительных усилителя и второй полевой транзистор, промежуток сток-исток которого включен в цепь обратной связи первого дополнительного усилителя, при этом один вход резистивного сумматора непосредственно, а выход фильтра нижних частот и входы основного и первого дополнительного усилителей через соответствующие резисторы подключены к источнику постоянного напряжения, выход первого дополнительного усилителя и источник опорного сигнала соединены соответственно с двумя другими входами резистивного сумматора, выход которого подключен к входу второго дополнительного усилителя, затворы полевых транзисторов объединены и подключены к выходу второго дополнительного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии N° 48239504, кл. 98/5/E2I, опублик. 1974 (прототип).