Фазо-импульсный преобразователь

(51)М. Кл. 6 О 1 й 23/10 Гасударствеюий кюиктат СССР ав делам кзабретенкй н открытий(71) Заявитель54) ФАЗО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве двухтактного модулятора ширины импульсов, например в системах автоматической стабилизации частоты электрических машин.ВИзвестен фазо-импульсный преобразователь, осуществляющий преобразование сдвига фаз сигналов переменного тока в эквивалентный широтно-модулированный импульсный сигнал 11,Недостатками преобразователя явля ются достаточная сложность и низкая точность преобразования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фа 1 зо-импульсный преобразователь, содержащий два однофазных источника входных сигналов переменного тока,совпадающих по частоте, но различающихся20 по фазе, два промежуточных согласующих трансформатора с выводами средних точек вторичных обмоток, два диодно-резисторных логических элемента И однополярного совпадения сравниваемых сигналов и выходной транзисторный широтно-импульсный усилитель, образованный нараллельнт:м соединением переходов коллектор-эммитер двух идентичных транзисторов, коллекторы которых подключены к нагрузке устройства, эмиттеры связаны с выводами средних точек вторичных обмоток трансформаторов и виной источника питания постоянного тока, а базы подключены к выходам логических элементов И .2.Недостатками преобразователя являются сложность кбнструкции, связанная с применением в нем согласующих промежуточных трансформаторов, маломощность и низкая точность.Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности преобразования и усиления по мощности.Поставленная цель достигается тем, что в фазо-импульсный преобразователь двух напряжений переменного тока, совпадающих по частоте и различаюцихся по фазе, содержащий два входных элемента И и выходной усилитель, введен в качестве промежуточного элемента операционный усилитель с дифференциальным инвертирующим и неинвертирующим) входом, подключенный к двух-. полярному источнику напряжения постоянного тока, причем выход операционного усилителя соединен со .входом выходного усилителя, а его инвертирую О щий и неинвертирущций входы связаны с положительной и отрицательной шинами источника питания, а также с выходами двух входных элементов И, входы которых попарно объединены и подключе ны к первым выходным клеммам источников входных сигналов переменного тока, вторые выходные клеммы которых связаны с нулевой точкой преобразователя, при этом первый входной элемент И подключен своим внутренним резистором к положительной шине источника питанияусилителя и связан посредством диода с неинвертирукщим входом операционного усилителя, а второй входной элемент И подключен своим внутренним резистором к отрицательной шине источника и связан посредством диода с инвертирующим входом операционного усилителя.30Такое исполнение фазо-импульсного преобразователя обеспечивает упроще.ние конструкции, так как не требует парафазного исполнения вторичных обмоток входных трансформаторов, позво 35 ляя вообще отказаться. от их применения, а также повысить точность и мощность благодаря введению в качестве промежуточного элемента операционного усилителя.4 ОНа фиг. 1 представлена электрическая схема устройства; на фиг. 2 показаны временные диаграммы.его работы.Симметричный двуйполярный источник 1 напряженйя постоянного тока свя 45 зан выводом своей средней точки с первой клеммой однофазного источника 2 переменного тока, частота которо- го контролируется измерительным органом девиации частоты, выполненным на последовательном резонансном контуре Ь-С, конденсатор 3 и первичная обмотка дросселя 4 которого соединены последовательно и подключены к клеммам измеряемого источника 2.Вторичная обмотка дросселя 4, под ключенная к общей точке источников 1-2 и вторая клемма измеряемого источника 2 связаны со входами двух диоднорезисторных элементов И 5 и 6 совпадения, причем первый элемент И ( 5 ) выполнен на совпадение положительныхполярностей напряжений сравниваемыхсигналов переменного тока, подключенсвоим внутренним резистором к положительной шине источника 1 и связан спомощью диода 7, пропускающего сигналы положительной полярности, с неинвертирующим входом 1 Н) операционногоусилителя 8. Соответственно второйэлемент И 6 ) выполнен на совпадениеотрицательных полярностей напряженийсравниваемых сигналов переменного тока, подключен своим внутренним резистором к отрицательной шине источника 1 и связан с помощью диода 9,пропускающего сигналы отрицательнойполярностис инвертирующим ( И ) входом операционного усилителя 8. Операционный усилитель 8 связан своим выходом со входом двухтактного выходного транзисторного широтно-импульсного усилителя 1 О, питается от двухполярного источника 1 напряжений постоянного тока и защищен от воздействия больших входных сигналов симметричным диодным ограничителем 11, образованным парой параллельно и встречно включенных диодов, шунтирующих входные клеммы операционного усилителя 8, При этом инвертирующий (И ) и неинвертирующий 1,Н ) входы операционного усилителя 8 дополнительно связаны с выходами двух симметричных смещающих резистивных делителей напряжения 12-13 и 14-15, связанных соответственно с положительной или отрицательной шинами источника 1 и его средней точкой.Статический установившийся режим работы предлагаемого фаза-импульсного преобразователя иллюстрируется временными графиками 1 фиг. 2 а, б, в, г), приведенными для случая совпадения частоты измеряемого источника 2 переменного тока с величиной собственной резонансной частоты измерительного контура 3-4.В этом случае выходные синусоидальные напряжения источника 2 и вторичной обмотки дросселя 4 сдвинуты по фазе на 192 ( временной график фиг.2 а и, поступая на входы диодно-резисторных элементов 5 и 6, совпадают по одинаковым полярностям на временных интервалахГ/2+% - для положительной полярности напряжений;875296 На интервалах же 0192 и ЧГ+ 11, когда такого совпадения сигнапов по 5 полярности нет, диодно-резисторные элементы И 5 или 6 не выдают "полез ных" выходных сигналов; диоды 7 и 9,связывающие выходы элементов 5 и 6 совходами операционного усилителя 8,закрыты, а электрическое состояние операционного усилителя 8 целиком определяется действием смещающих резистивных делителей 12-13 и 14-15 на его входах, при котором выходное напряжение на выходе усилителя 8 имеет отрицательную полярность (временнойграфик фиг, 2 г).Поэтому, далее на интервале 1 с/2-;Г, когда выходное напряжение первого 20 элемента И (5 ) меняет знак, благодаря одновременному запиранию ее входных вентилей, на катоды которых при этом поступают положительные полуволны напряжений входных сигналов, отпирается диод 7, связывающий с помощью внутреннего резистора элемен-.та 5 положительную шину источника 1 питания с неинвертирующим ( Н ) входом операционного усилителя 8, который при зо этом переключается, скачком изменяя на положительную полярность своего выходного напряжения ( временные графики фиг. 2 б,г) .Аналогичное переключение усилителя 8 имеет место и на интервале3- Гт 2 В, где при одновременном запирании входных вентилей второго элемента (6), на аноды которых при этом 40 поступают отрицательные полуволны напряжений входных сигналов, меняет знак ее выходное напряжение и отрицательная по полярности шина источника 1 питания связывается с помощью 4 внутреннего резистора элемента 6 и отпирающегося вентиля 9 с инвертирующим (И) входом усилителя 8 ( временныеграфики фиг. 2 в,г) .В итоге поочередного воздействия элементов 5 и 6 на входные цепи усилителя 8 на интервале 0+2%:имеет место его двойное переключение, а изменения выходного напряжения на его выходе соответствуют режиму двухтактной55 (двухполярной) широтно-импульсной модуляции со скважностью 0,5 (временной график фиг, 2 г). фазо-импульсный преобразователь,содержащий два входных элемента. И,выходной усилитель, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения точностипреобразования и усиления по мощности, в него введен операционный усилитель с дифференциальным входом, подключенный к двухполярному источникунапряжения постоянного тока, причемвыход операционного усилителя соединен со входом выходного усилителя,а его входы связаны посредством ре"зистивных делителей напряжения соответственно с положительной и отрицательной по полярности шинами источника питания, а также с выходами двухвходных элементов И, входы которых попарно объединены и подключены к первым выходным клеммам источников входных сигналов, вторые выходные клеммыкоторых подключены к нулевой точкепреобразователя, при этом первый входной элемент И подключен своим внутренним резистором к положительной шинеисточника питания и связан посредством диода с неинвертирующим входомоперационного усилителя, а второйвходной элемент И подключен своимвнутренним резистором к отрицательнойшине источника питания и связан посредством диода с инвертирующим входом операционного усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1., Авторское свидетельство СССР9 451963, кл. 6 01 В 23/10 1973.2, Бунаков В.Л., Гаспаров Р.Г. Полупроводниковые регуляторы напряжения и частоты электрических машин.М.-Л., "Энергия", 1966. с. 36. 25 Я/-ЛГ- для отрицательной полярности напряжений,Соответствснно девиация (отклонение) частоты измеряемого источника 2 переменного тока по сравнению с величиной резонансной частоты измерительного контура 3-4 приводит к временному сдвигу фаз напряжений выходных сигналов, поступающих на входы элементов 5 и 6 совпадения ( фиг.2 а), что отражается на изменениях режима работы элементов предлагаемого фаэо-импульсного преобразователя в форме соответствующего увеличения или уменьшения величины скважности его выходного двухтактного широтно-импульсного сигнала 1 фиг. 2 г).Формула изобретения