SU1132252A1 - Аналоговый фазометр - Google Patents

Abstract

АНАЛОГОВЫЙ ФАЗОМЕТР, содержащий два входных усилител -ограничител  и два интегратора со своими разр дными ключами в цеп х обратной св зи, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности и быстродействи  в него дополнительно введены входные резисторы интеграторов , два управл ющих сумматора и один выходной сумматор, причем первые входы интеграторов соединены с выходом первого усилител -ограничит ел  , вторые входы интеграторов соединены с выходом второго усилител -ограничител , первый инвертирующий вход первог.о управл ющего сумматора соединен с отрицательным зажимом источника питани , первый инвертирующий вход второго управл ющего суиматора соединен с полсшительным зажимом источника питани , вторые инвертирующие входы обоих угфавл ющих . сумматоров соединены с выходом второго усилител -ограничител , неинвертирующие входы обоих управл ющих сумматоров соединены с выходом первого усилител -ограничител , выходы пер (Л вого и второго управл ющих сумматоров соединены со входами разр дных ключей соответственно первого и второго интеграторов, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертирующим и не |ИНвертирзтащим входами выходного сум00 матора. ND д :л д

Description

Изобретение относитс  к электрическим измерени м, а именно к измерению угла фазоврго сдвига между :двум  низкочастотными сигналами синусоидальной формы. Известен аналоговьй фазометр, содержащий входные ограничители, триггеры и основайньй на выпр млении и пследующем выделении среднего значени  амплитуд сигнала, совпадаю щих по знаку двух входных синусоидальных напр жений, преобразованных в пр моугольные импульсы lj . Однако обеспечение малого запаздывани  преобразовани  и минимальной пульсации выходного напр жени  в таком устройстве затруднительно. Наиболее близким к изобретению  вп етс  фазометр, содержащий два усилител -ограничител , два интегра тора с разр дными ключами в цеп х обратной св зи и схему фиксации ана логового сигнала. Разность мгновенных значений линейно измен ющихс  во времени участков треугольных импульсов, формируемых на выходах и теграторов, пропорциональна фазовому сдвигу входных сигналов. Указанна  разность запоминаетс  и хранитс  схемой фиксации аналогового сигнала 2J , Недостатком известного устройства  вл етс  .наличие аналогового запоминающего блока, так как обеспечение минимальной погрешности во всем диапазоне измерени  фазового . сдвига затруднительно, особенно ког да отношение времени выборки к времени хранени  мало, а скорость изме нени  фазового сдвига значительна. Кроме того, коррекци  выходного напр жени  в известном устройстве происходит только ,один.раз за перио Цель изобретени  - повьш1ение точ ности и быстродействи . Указанна  цель достигаетс  тем, что в аналоговый фазометр, содержащ два входных усилител -ограничител  и два интегратора со своими разр дными ключами в цеп х обратной св зи введены вторые входные резисторы ин теграторов, два управл кнцих суммато ра один выходной сумматор, причем первые входы интеграторов соединены с выходом первого усипител тограничител , вторые входы интеграторов соединены с выходом второго усилите л -ограничител , первый инвертирующий вход первого управл ющего сумматора соединенс отрицательным зажимом источника питани , первый инвертирующий .вход второго управл ющего сумматора соединен с положительным зажимом источника питани , вторые инвертирующие входы обоих управл ющих сумматоров соединены с выходом второго усилител -ограничител , неинвертирующие входы обоих управл ющих сумматоров соединены с выходом первого усилител -ограничител , выходы первого и второго управл ющих.сумматоров соединены со входами разр дных ключей соответственно первого и вто-. рого интеграторов, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертируюп1им и неинвертирующим входами выходного сумматора . На фиг. 1 приведена структурна  схема фазометра; на фиг. 2 - временна  диаграмма напр жений, по сн юща  работу устройства. Фазометр содержит первьй и второй усилители-ограничители 1 и 2, выходы которых срединены с первым и вторым входами первого и второго интеграторов 3 и 4 со своими разр дными ключами 5 и 6 в цеп х обратной св зи интеграторов, первьй и второй управл ницие сумматоры 7 и 8, первые входы которых подсоединены к выходу усилител -ограничител  1 и к первым входам интеграторов 3 и 4, а вторые входы подключены к выходу усилител ограничител  2 и ко вторым входам интеграторов 3 и 4, при этом третий вход сумматора 7 соединен с шиной минус источника питани , а сумматор 8 - с шиной плюс, выходной сумматор 9, входы которого соединены с выходами интеграторов 3 и 4, разр дные ключи которых соединены с выходами су1 маторов 7 и 8. Выход сумматора 9  вл етс  выходом устройства . Устройство работает следующим образом . Синусоидальные входные напр жени  и (.и Uj подаютс  на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые формируют на своих выходах двупол рные . пр моугольные импульсы U и 1} (фиг.2 о и 5 ).Амплитуды импульсов напр жений и и и  вл ютс  одинаковыми и определ ютс  величиной напр жений вспомогательного двупоп рного

источника питани , модули напр жений которого равны Е .

Интеграторы 3 и 4 производ т одновременное интегрирование суммы напр жений УЗ и 1/4 , вчд которой приведен на фиг.2 Ь . В промежутке времени от момента i| до i разр дны ключ 5 разомкнут, и выходное напр жение интегратора 3 описываетс  выражением

Ufe-kj U..

t,

в промежутке времени от момента t, ДОЬй разр дный ключ 6 разомкнут и выходное напр жение интегратора 4 описываетс  выражением

U .

Ur--k (,

где N - передаточные коэффициенты интеграторов, которые дл  обоих входов каждого интегратора выбираютс  одинаковыми.

Каждый из интеграторов за один цикл разомкнутого состо ни  своих разр дных ключей производит интегрирование двух соседних разнопол рных импульсов суммы 0 + и , при этом благодар  сдвигу циклов интегрировани  на половину периода на выходах интеграторов образуютс  трапециевидные импульсы и и и J одинаковой формы, но разной пол рности (фиг.22) Разность мгновенных значений этих импульсов во времени неизменна и пропорциональна фазовому сдвигу входных сигналов.

Вьщеление разности U iJg осзтцествл етс  при помощи выходного сумматора 9 параллельного действи , работа которого описываетс  выражением

U,-kiU,-Ue.

При этом передаточный коэффициент К выбираетс  одинаковым дл  инвертирующего и неинвертирующего входов сумматора 9,

Дл  управлени  работрй разр дных ключей 5 и 6 используютс  управл ющие сумматоры 7 и 8 параллельного действи . Как следует из сравнени  iфиг.26 и 22 , дл  обеспечени  опи- .

санной последовательности работы интеграторов разр дные ключи 5 и 6 должны быть поочередно замкнуты в те промежутки времени, когда сумма UI + UA равна нулю (фиг.2а ). В эти промежутки времени отличной от нул   вл етс  разность сигналов приведенна  на фиг.2 е . Дп  замыкани  ключа 5 должны бьггь использо.ваны отрицательные импульсы разности У -у. , а дл  замыкани  ключа 6 положительные импульсы этой разности Дл  обеспечени  четкой работы разр дных ключей, вьшолненных, например, на основе полевых транзисторов с р-П переходом, как в приведеннойна фиг.1 схеме, требуетс  дополнительное усиление и смещение разности и/) (фиг.2 иа ) . В качестве источникаопорного напр жени  дл  получени  смещени  используетс  двупол рный источник питани , модули напр жений которого равны Е. Работа управл ющих сумматоров 7 и 8 описываетс  вьфажени ми

6-,l-EVt2(U,-UO-. Ив-Щ-ЕиЩиз-и),

в которых передаточные коэффициенты К и К2 по соответствующим входам

сумматоров 7 и 8 выбираютс  из услови  четкой работы разр дных клю чей во всем диапазоне изменени  напр жений ijg и и.

При изменении пол рности фазового сдвига входных сигналов на обратную измен етс  пол рность импульсов на выходах интеграторов 3 и 4, а также пол рность напр жени  ОлНа, выходе фазометра.

Предлагаемое устройство принципиально позвол ет получить более высокую точность, так как выходной сигнал в предлагаемой схеме отрабатываетс  с одинаковой точностью при любом фазовом сдвиге входных напр жений и при любой скорости изменени  этого сдвига во времени.

Устройство также обладает более высоким быстродействием, так как коррекци  выходного напр жени  произво:дитс  два раза за период.

Claims (1)

1. АНАЛОГОВЫЙ ФАЗОМЕТР, содержащий два входных усилителя-ограничителя и два интегратора со своими разрядными ключами в цепях обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия в него дополнительно введены входные резисторы интеграторов, два управляющих сумматора и один выходной сумматор, причем первые входы интеграторов соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, вторые входы интеграторов соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, первый инвертирующий вход первого управляющего сумматора соединен с отрицательным зажимом источника питания, первый инвертирующий вход второго управляющего сумматора соединен с положительным зажимом источника питания, вторые инвертирующие входы обоих управляющих . сумматоров соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, неинвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, выходы первого и второго управляющих сумматоров соединены со входами разрядных ключей соответственно первого и второго интеграторов, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертирующим и не₍инвертирующим входами выходного сумматора.

   >

   < . ί