Преобразователь разности фаз в напряжение

Преобразователь разности фаз в напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ В НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий источник опорного напряжения, формирователь f первый выход которого через одновибратор соединен с управляющим входом аналогового запоминающего блока, вход которого подключен к первой обкладке конденсатора, а выход через резистор - к инвертирующему входу операционного усилителя и второй обкладке конденсатора, отличающийся тем,, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены дополнительный операционный усилитель и переключатель, управляющий вход которого соединен с вторым выходом формирователя, а информационный вход - с первой обкладкой конденсатора, выходы же соединены с выxoдa ш операционных усилителей , причем инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к второй обкладке конденсатора, а неинвертирующий вход - к источнику опорного .напряжения . 4 сд :д 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(я) 6 01 К 25/00

ЬаБЛЯОТЖА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР (ТW (21) 3455464/18-21 (22) 18.06.82 (46) 30.09.83. Бюл. Р 36 (72) Н. В. Громков, В. Д. Михотин, Э. К. Шахов, В. M. Шляндин и В. A. Юрманов (71) Пензенский политехнический ин-ститут (53) 621.317.772(088.8) (56) 1. Глинченко А. С. и др. Цифровые методы измерения сдвига фаз. Новосибирск, "Наука", 1979, с. 288.

2. Мартяшин А. И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М., ."Энергия", 1976, с. 392. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ

ФАЗ В НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий источник опорного напряжения,. формирователь, первый выход которого через

„„SU„, О451 одновибратор соединен с управляющим входом аналогового запоминающего блока, вход которого подключен к первой обкладке конденсатора, а выход через резистор — к инвертирующему входу операционного усилителя н второй обкладке конденсатора, о т л ич а ю шийся тем,. что, с целью повышения точности преобразовачия, в него введены дополнительный операционный усилитель и переключатель, управляющий вход которого соединен с вторым выходом формирователя, а информационный вход — с первой обкладкой конденсатора, выходы же соединены с выходами операционных усилителей, причем инвертирующнй вход щ

Я дополнительного операционного усилителя подключен к второй обкладке конденсатора, а неинвертирующий вход — к источнику опорного напря- ( жения.

1045>58

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано как н аналоговых, так и н цифровых приборах для измерения сдвига Фаэ.

Известен Фаэометр.с преобразованием фазового сдвига в длительности импульсов, которая поступает на вход интегрирующего устройства; постоянная составляющая напряжения на выходе которого пропорциональна фазовому 10 сдвигу 11).

Недостатком данного фазометра является низкая точность измерения обусловленная влиянием нестабильности сопротивления резисторов интегратора.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь разности

Фаз в напряжение, содержащий исто .-ник опорного напряжения (ИОН), формиро/IJ ватель импульссн (ФИ), однонибратср (ОВ), аналоговый запоминающий блок (АЗУ), ключ и интегратор, выполненный на баэе сперацлокногo усилителя (Оу) с конденсатором н отрицательной обратной связи. При этом выход формирователя иъ пульссв соединен = управляющим входом ключа и через одновибратор — с управляющим входом аналогового запоминающего блока, вход которого подключен к выходу интегратора, а. нь,ход — через .резис..ор к гнвертирующему входу интегратора, последний также через резистор и.ключ

TToäêëþ÷åH к выходу источника,спopHoго напряжения Г2). 35

Недостаткогл известного устройства является влияние на точность измерения сопротинлений резистэрон и ключа в открытом и закрытом coñòoяниях, поскольку он включен последо- 40 вательнс с резистором интегратора., Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее . исто -пик o Iopllo o напряжения, формирователь, первый выход которого через одконибратор соединен с управляющи л входом аналогоного запоминающего блока, вход которого подключен к первой обкладке конденсатора, а вы- ход через резистор — к инвертирующему входу операционного усилителя и второй обкладке конденсатора, нведены дополнительный операционный усилитель и переключатель, управляющий вход которого соединен с вторым ныходо л Формирователя, а информационный вход — с первой обкладкой конденсатора, выходы же соединены с выходами операционных усилителей, при- 0 чем инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к второй обкладке конденсатора,. а нечнвертирующий вход — к источнику опорного напряжения. 65

На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройстна, на фиг, 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, формирователь 2 импульсов, одковибратор 3, аналоговый запоминающий блок 4, переключатель 5 и операционный усилитель б, дополнительный операционный усилитель 7, конденсатор 8 и резистор 9.

Аналоговый запоминающий блок 4 содержит последовательно соединенные ключ 10 и буферный усилитель 11, точки соединения которых через конденсатор 12 подключены к общей шине.

Первый выход Формирователя 2 импульсов через одковибратор 3 соединен с управляющим входом аналогового запоминающего блока и вход которого псдключен к первой обкладке конденсатора 8, а выход через резистор 9 соединен с инвертирующими входами операционных усилителей б и 7 и второй обкладкой конденсатора 8, управляющий вход переключателя 5 соединен с вторым выходом формирснателя 2 импульсов, а информационный вход подключен к первой обкладке конденсатора 8, выходь. же соединены с выходами операционных усилителей б и 7, при этом »а инвертирую|ций вход операционного усилителя б подключен к источнику опорного напряжения, а дополнительного операционного усилителя 7 к общей шине.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы формирователь 2 импульсов формирует импульсы длительности AT, пропорциональ ной сдвигу фаэ между Входными напряжениями U и U< (фиг. 2 а), которые управляют работой переключа= теля 5 и через одновибратор 3 работой блока 4, Переключатель 5 осущест вляет подключение конденсатора 8 к выходам операционных усилителей

6 и 7. B течение интервала времени конденсатор 8 подключен к вы- ходу операционного усилителя 7.

В результате на выходе операционного усилителя 7 напряжение изменится на з :значение

«-

1 (O (3, =-u„„,„„ где U, — напряжение на ныходе бло« с1 М ка 4„ 1 — RC — постоянная времени интегрирования.

На иптесвале времени I. — t кон" 2 денсатор 8 подключен к выходу операционного усилителя б. За этот интервал времени на выходе операционного усилителя б напряжение изменится на значение .

à(.I 0 - (UО-„-- ЬЬ1: «

1045158

ВНИИПИ Заказ 7546/47 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП ""Патент", г,Ужгород, ул.Проектная,4 где 0 — значение напряжения исто ника 1 опорного напряжения.

На интервал времени с - кон2 денсатор 8 опять подключен к выходу операционного усилителя 8. В результате напряжение на его выходе изменится на значение Ь0 = -0 — U, „ " к

Аналоговый запоминающий блок 4 осуществляет выборку и хранение значения выходного напряжения операционного усилителя 7 (фиг. 2 точки и t ). Выборка осуществляется с о периодом Т входного напряжения. В результате для установившегося режима справедливо следующее выражение:

АИ +М ++< 0 =o

1 2. или -Q тц +(ц -U о 2 ЬХ - О 0 BblX 20 с,,—

- 0o-0BblX

Отсюда найдем 0 — ьт, U =U — =U —

ebe o - o т

С учетом того, что жТ/T поопор- 35 ционально фаэовому сдвигу между входными напряжениями 0„ и Gz запи1шем функцию преобразования предлага емого преобразователя в следующем 1 1 виде: U = -0ь9.

ВЬЮ 2Х О

Иэ полученного выражения видно, что в отличие от известного устройства точность преобразования определяется только стабильностью опорного напряжения 0 . Кроме того, поскольку нагрузкой источника 1 опорного напряжения является входное сопротивление операционного усилителя 6, то в качестве источника 1 опорного напряжения можно использовать нормальный элемент, что дает возможность снизить погрешность от нестабильности

Uä до тысячных долей процента.

Так как отдельно преобразователи разности фаз в напряжение не выпускаются, то в качестве базового прибора выберем фазометр Ф-16, в котором в качестве основного узла, определяющего точностные характеристики, используется преобразователь, реализующий аналогичный способ. Применение в Ф2-16 предлагаемого преобразователя позволяет на два порядка повысить точность измерения (при использовании нормального элемента в качестве меры напряжения), также расширить рабочий диапазон температур. Указанные улучшения метрологических характеристик достигаются без изменения таких характеристик прибора, как масса, потребляемая энергия, габариты,. стоимость.