Фазовый преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение может быть использовано в измерительной и счетно-решающей технике, радиотехнических устройствах и электроавтоматике.

Известен фазовый преобразователь, содержащий коммутирующую цепь, выполненную в виде моста, в каждое плечо которого включены по два встречно соединенных диода, и источник коммутирующего напряжения 1.

Недостатком его является низкий коэффициент передачи и узкий динамический диапазон.

Известен также фазовый преобразователь, коммутируемая цепь которого выполнена по мостовой схеме и построенный на резисторных оптронах. Этот преобразователь вследствие большой инерционности нити накала светоисточника онтрона способен работать только на промышленных частотах, т. е. на частотах в несколько десятков герц. Кроме того, сопротивление фоторезисторов исчисляется килоомами, что не позволяет достигнуть высокого коэффициента передачи при использовании микросхем вследствие их низкого выходного напряжения 2.

Цель изобретения заключается в уменьшении внутреннего сопротивления преобразователя, повышении выходной мощности.

улучшении линейности и симметричности вольтамперной характеристики при прямой и обратной фазах входного сигнала.

Поставленная цель в предлагаемом устройстве достигается тем, что в фазовом преобразователе, содержащем коммутируемую цепь, выполненную по мостовой схеме, элементы каждого плеча которой соединены встречно, и элементы, коммутрующие противоположные плечи мостовой схемы, соединенные последовательно и подключенные к источнику коммутирующего напряжения встречно, в каждое плечо мостовой схемы включены параллельно по два фототриода оптронов.

Это дало возмол ность значительно повысить коэффициент передачи преобразователя и получить повышение симметричности плеч моста, так как фототрноды каждого

плеча включены встречно-параллельно, чем достигается равенство проводимостей плеча моста в прямом и обратном направлениях и равенство плеч моста и си.мметричность самого моста. В несколько раз расширен диапазон преобразуемых частот по следующим причинам.

В резисторных оптронах светоисточником, как правило, является лампа накаливания, постоянной времени разогрева нити

которой определяется постоянная времени.

Быстродействие устройств, построенных на таких оптронах, не удается вывести за предел промышленной частоты.

Сам по себе фоторезистор не способен иметь малую постоянную времени. Способность триодпых оптронов по частоте уходит в МГц.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2-эпюры для случая, когда преобразователь работает в качестве модулятора.

Предлагаемый фазовый преобразователь (фиг. 1) выполнен на восьми оптронах типа 249КП1ТТО.343.ОООТУ. Он может быть построен также па оптронах типа 2КЭ491 электрическая схема 1Х3.438.00ОХЗ, 262 КП1 и триодных оптронах других типов.

Коммутируемая цепь преобразователя построена по мостовой схеме. В каждое плечо моста включено два оптрона 1, 2; 3, 4; 5, 6; 7, 8 соответственно, содержащих фототриоды, включенные встречно-параллельно. С целью стабилизации режима работы фототриодов оптронов их эмиттеры соединены с базами через резисторы 9-16, любая диагональ моста (выводы 17, 18 и 19, 20) может быть входом или выходом. Светодиоды каждых двух оптронов 1, 2; 3, 4; 5, 6; 7, 8, фототриоды которых расположены в одном плече моста, соединены между собой согласно последовательно, причем фотодиоды оптропов 1, 2; 3, 4 и 5, 6; 7, 8 противоположных плеч моста соединены также согласно-последовательно. А оба последовательные соединения оптронов к источнику коммутирующего напряжения (выводы 21, 22) присоединены встречно-параллельно.

При подаче на выводы 21, 22 гармонического напряжения (фиг. 2, эпюра 1) и при положительном полупериоде на клемме 22 ток потечет через светодиоды оптронов 2, 1, 4, 3 (эпюра 2, фиг. 2). Светодиоды этих оптропов при прохождении через них тока излучают, и фототриоды указанных оптронов будут открыты для прохождения тока сигнала (коммутируемого постоянного напряжения, изображенного на эпюре 4), напряжение которого подается, например, положительной полярностью па вывод 17, а отрицательной - на вывод 18. Цепь тока при этом будет следующей: вывод 17, параллельное соединение коллекторно-эмиттерных цепей фототриодов 1, 2, выводы 19, 20, к которым присоединяется нагрузка, параллельное соединение колекторно-эмиттерных цепей фототриодов оптронов 3, 4, клемма 18, на которую подается от источника сигнала постоянное напряжение отрицательной полярности. Следовательно, через нагрузку, присоединенную к выводам 18, 19, в рассматриваемый полупериод коммутирующего напряжения потечет ток положительного (условно) направления (эпюра 5, фиг. 2).

Коллекторно-эмиттерные цепи фототриодов оптронов 5, 6 и 7, 8 ток пропускать не способны, так как их базы не освещены излучением соответствующих светодиодов (оптроны 5, 6 и 7, 8), поскольку последние включены встречно действующему в рассматриваемый полупериод коммутирующему напряжению и через них не протекает ток.

В следующий полупериод коммутирующего напряжения картина изменится, и ток потечет через светодиоды оптропов 8, 7; 6, 5 (эпюра 3). Ток сигнала потечет от вывода 17 через встречно-параллельное соединение

фототриодов оптронов 5, 6, клеммы 20, 19, к которым присоединена нагрузка (в этот полупериод ток через нагрузку течет в обратном - отрицательном - направлепии, эпюра 5, фиг. 2), встречпо-параллельное

соединение коллекторно-эмиттерных цепей фототриодов оптропов 7, 8 к выводу 18 источника сигнала. Коллекторно-эмиттерные цепи фототриодов оптронов 1-4 в этот полупериод ток пропускать не будут.

Встречно-параллельное включение коллекторно-эмиттерпых цепей фототриодов позволяет повысить коэффициент передачи по цепи сигнала, так как в каждом плече моста включены параллельно коллекторноэмиттерные цепи двух фототриодов;

поскольку Коллекторно-эмиттерные цепи включены встречно, постольку сопротивление плеча моста будет одинаковым для тока, проходящего в обоих направлениях при

открытых триодах (также и закрытых), если триоды идентичны. Это позволяет получить симметричный мост.

При изменении полярности на входных сигнальных выводах 17, 18 (эпюра 6) ток

через нагрузку изменит фазу на 180° (эпюра 7).

При отсутствии сигнала на входе остаточное напряжение на выходе будет определяться разностью фотоэдс (а не всей

фотоэдс фототриода) и разностью начальных токов коллекторно-эмиттерных цепей фототриодов, включеппых в противоположные плечи моста. Предлагаемый преобразователь обладает

симметричностью выходного напряжения, повышенными коэффициентами передачи полезного сигнала и, что особенно важно, расширенным на несколько порядков диапазоном преобразуемых частот.

Формула изобретения

Фазовый преобразователь, содержащий коммутируемую цепь, выполненную по MOстовой схеме, элементы каждого плеча которой соединены встречно, и элементы, коммутирующие противоположные плечи мостовой схемы, соединенные последовательно и подключенные к источнику коммутирующего напряжения встречно, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения внутреннего сопротивления преобразователя, повышения выходной мощности, улучшения линейности и симметричности вольтамперной характеристики при прямой и обратной фазах входного сигнала, в каждое плечо мостовой схемы включены параллельно по два фототриода оптронов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 101822, G 01R 25/00, 1975.

2.Заявка N° 2243086/21, G 01R 25/00, 1978, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства (прототип).

Риг. 7

П

света ffi/y3aS

1-Чс 5-8 i

Ц-. Ue+ t