Преобразователь разности фаз в напряжение

Преобразователь разности фаз в напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. В сочетании с вольтметром предлагаемый преобразователь может быть использован как фазометр, а в сочетании с самописцем , аналого-цифровым преобразователем - в системах автоматической обработки информации. Устройство содержит усилители-ограничители 1 и 2, формирователи 3, 4 и 6 импульсов, интегратор 5, триггеры 7 и 8, релаксатор 9, преобразователь 10 скважность - напряжение. Применение электронно-коммутируемого двухканального формирователя импульсов управления триггерами позволило резко повысить быстродействие устройства по сравнению с известньм. Кроме того, в устройстве повышена верхняя частота преобразования без использования преобразования частоты и понижен минимальный уровень входных сигналов до 100 мкВ за счет повышения помехоустойчивости системы, введения дополнительного фазового сдвига. Получена верхняя рабочая частота порядка 60 МГц без применения гетеродинирования. 3 ил. i (Л 00 со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 1337811

А1 (5D4 G0 R25 00

ВСЕСО 1-": -"". Ч

I 13, „,И

ЬНЬЛИСТЕ А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(21) 4032843/24-21 (22) 04.03.86 (46) 15.09.87. Бюл. У 34 (71) Институт физики им. Л,В.Киренского (72) А.M.Ôèøòåéí (53) 621.317.772 (088.8) (56) Фиштейн А.M. Широкодиапазонный преобразователь фаза — напряжение.

Приборы и техника эксперимента, 1975, N 2, с. 144.

Авторское свидетельство СССР

Ф 74 1182, кл. G 01 R 25/00, 1974. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ В

НАПРЯЖЕНИЕ (%7) Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. В сочетании с вольтметром предлагаемый преобразователь может быть использован как фаэометр, а в сочетании с самописцем, аналого-цифровым преобразователем — в системах автоматической обработки информации. Устройство содержит усилители-ограничители 1 и 2, формирователи 3, 4 и 6 импульсов, интегратор 5, триггеры 7 и 8, релаксатор 9, преобразователь 10 скважность — напряжение. Применение электронно-коммутируемого двухканального формирователя импульсов управления триггерами позволило резко повысить быстродействие устройства по сравнению с известным. Кроме того, в устройстве повышена верхняя частота преобразования без использования преобразования частоты и понижен минимальный уровень входных сигналов до

100 мкВ эа счет повышения помехоустойчивости системы, введения дополнительного фазового сдвига. Получена верхняя рабочая частота порядка

60 МГц беэ применения гетеродинирования, 3 ил.

1337811

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в сочетании с вольтметром в качестве фазометра, а в сочетании с самописцем, аналого-цифровым преобразователем — в системах автоматической обработки информации.

Пель изобретения — повышение т чности преобразования малых разностей фаз при зашумленных входных сигналах и обеспечение следящего режима преобразования разности фаз в напряжение.

Ва фиг,1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2 и 3 — диаграммь< напряжений, поясняющие его работу.

15

Преобразователь разности фаэ в напряжение содержит усилители-ограничи- 2р тели 1 и 2, формирователи 3 и 4 импульсов, интегратор 5, формирователь, 6 импульсов, триггеры 7 и 8, релаксатор 9 и преобразователь 10 скважность — напряжение. 25

Входами преобразователя являются входы усилителей-ограничителей 1 и 2> выходами соединенных соответственно с входами первого, второго и третьего формирователей 3, 4 и 6 импульсов. Зр

Формирователь 6 импульсов выходом через последовательно соединенные интегратор 5 и релаксатор 9 соединен с вторым входом. первого формирователя

3 импульсов и третьим входом преобра- >5 эователя 10 скважность — напряжение, Первый формировате. ь 3 импульсов первым выходor. соединен с первым входом триггера 7, а вторым выходом — с первым входом триггера 8, Второй форми- 4р рователь 4 импульсов первым выходом соединен с вторым входом триггера 7, а вторым выходом — с вторым входом триггера 8. Выходы триггеров 7 и 8 соединены соответственно с первым и 45 вторым входами преобразователя 10 скважность — напряжение, выход которого является выходом преобразователя разности фаз в напряжение.

Преобразователь разности фаэ в на- 5р пряжение работает следующим образом.

Входные сигналы U U (фиг,2а, Б) усиливаются и ограничиваются усилителями-ограничителями 1 и 2, Выходное напряжение усилителя-ограничителя 55

1 (фиг.26), фронты которого соответствуют переходам через нуль входного сигнала Б< (фиг.2а), поступает на вход .формирователя 3 импульсов, выходные импульсы которого (фиг.2,e) соответствуют фронтам выходного напряжения усилителя-ограничителя, При измерении разностей фаэ, удаленных о от О и 360, импульсы, показанные на фиг.2, поступают на шину а, а импульсы, показанные на фиг.2 е — на шину

S. Выходное напряжение усилителяограничителя 2 (фиг,2z) поступает на вход формирователя 4 импульсов ° Выходные импульсы этого формирователя (фиг.2ж,y) соответствуют переходам через нуль сигнала Uz (фиг.25). Импульсы, показанные на фиг.2ж, поступают на шину 5 импульсы, показанные на фиг.2 ) — на шину г . Триггеры 7 и 8, на которые поступают импульсы по шинам о и E, b и . соответственно, формируют импульсы, длительность которых равна временному интервалу между переходами через нуль в одном направлении сигналов U u Uz длительностью dt<= -t< и dt =t -t> (фиг.2и, к). Выходные сигналы с триггеров по ступают на входы преобразователя 1О скважность — напряжение, который вырабатывает напряжение, пропорциональное (dt, + dt ) /2Т, т,е. обратно пропорциональное усредненной скважности импульсных последовательностей с выходов триггеров (Т вЂ” период сигналов

U < и U2)

С выходов усилителей-ограничителей

1 и 2 сигналы (фиг.25,z) поступают также на входы формирователя 6 импульсов, реализующего операцию HET-И (возможный вариант выполнения этой операции: один из сигналов, показанных на фиг,2),z инвертируется и вместе с другим сигналом поступает на схему И). На выходе формирователя 6 импульсов вырабатывается последовательность импульсов, длительность которых равна временному интервалу> в течение которого положительное напряжение сигнала U совпадает с отрицательным напряжением U или положительное напряжение Uz совпадает с отрицательным найряжением U, Импульсные последовательности с выхода формирователя 6 импульсов (длительность импульсов в этих последовательностях

Равна At< H H d tz) постУпают на вхоД интегратора 5. Усилители-ограничители

1 и 2, формирователь 6 импульсов и интегратор 5 образуют фазометрический преобразователь разность фаз

1 53781 1 напряжение, реализующий принцип работы фазометров с перекрытием. Зависимость выходного напряжения интегратора от разности фаз между U и 11г показана на фиг.За. По уровням 0 и

И

U срабатывает релаксатор 9, вход которого соединен с выходом интегратора. Выходное напряжение релаксатора, зависимость которого от разности фаз между U u U показана на фиг.ЗЕ, поступает на управляющий вход коммутируемого формирователя 3 импульсов и преобразователь 10 скважность — напряжение. При напряжениях на входе 15

I релаксатора, меньших U, на его выходе устанавливается высокий логический уровень напряжения, а при напряII жениях, больших U, релаксатор возвращается в состояние с низким логическим уровнем выходного напряжения.

Если сигналы зашумлены, то изломы на фиг.3 а отсутствуют(зависимость выходного напряжения интегратора от разности фаз между U, и U> показана пунк- 25 тиром). Это мертвые зоны преобразователя с перекрытием. Поскольку релаксатор переключается напряжениями, удаленными от мертвых зон, существование последних не сказывается на 3р работе устройства.

При разностях фаз между U u вблизи 0 и 360 (интервал < — y " "на фиг.З) вьгходное напряжение релаксатора 9 управляет формирователем 3 импульсон таким образом, что последовательность импульсов, показанная на фиг.2), поступает на шину Г, а последовательность импульсов, показанная 4р на фиг.2e — на шину а . Это может быть реализовано, например, перекрестной коммутацией сформированных по нульпереходам импульсов с помощью двухпозиционного переключателя (как в про- 45 тотипе) или формированием импульсов при высоком логическом уровне напряжения на выходе релаксатора из напряжения, противофазного ему на фиг.23.

При этом на выходах триггеров 7 и 8 длительности импульсов равны

1 г и — . Во время действия на управляющем входе формирователя 3 импульсов высокого логического уровня выходного напряжения релаксатора импульсы с триггеров получают приращения по длительности, соответствующие заштрихованным участкам на фиг.2 u,ê.

Сумма этих участков по длительности равна периоду сигнала. Так кал выходное напряжение преобразователя скважность — напряжение пропорционально отношению полусуммы длительностей импульсов на выходе триггеров к периоду сигнала, то вносимый при высоком логическом уровне выходного напряжения релаксатора фазовый сдвиг о равен 180 (как и в прототипе) .

Выходное напряжение с релаксатора поступает также на третий вход преобразователя 10 скважность — напряжение и суммируется в нем таким образом, что при высоком логическом уровне этого напряжения выходное напряжение преобразователя 10 изменяется на вео личину, соответствующую 180, т ° е. компенсируется дополнительный фазоо вый сдвиг 180 (постоянное напряжение с выхода релаксатора можно рассматривать как последовательность импульсов со скважностью, равной единице). в результате обеспечивается следящий режим преобразования разность фаз напряжение, Использование для введения дополо нительного фазового сдвига 180 информации, получаемой в параллельноМ канале преобразования разность фаз напряжение, выполненном по принципу, используемому в фазометрах с перекрытием, и применение электронно-коммутируемого двухканального формирователя импульсов управления тригге рами позволяют повысить быстродействие предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.

Кроме того, изобретение позволяет повысить верхнюю рабочую частоту преобразователя без использования преобразования частоты и понизить минимальный уровень входных сигналов за счет повышения помехоустойчивости системы введения дополнительного фазового сдвига. В предлагаемом преобразователе получена верхняя рабочая частота 60 МГц без применения гетеродинирования, обеспечивается следящий режим преобразования при равномерном о изменении разности фаз от 0 до 360 за время порядка 10 с и более и сохраняется работоспособность при снижении уровня входного сигнала до

100 мкВ °

Формула и з о б р е т е н и я

Преобразователь разности фаз в напряжение, содержащий два усилителя1337811 ограничителя, входы которых являются входами преобразователя, а выходы соединены с соответствующими входами первого и второго формирователей им5 пульсов, первьп» формирователь импульсов первым выходом-соединен с первым входом первого триггера, а вторым выходом — с первым входом второго триггера, второй формирователь им- 10 пульсов первым выходом соединен с вторым входом первого триггера, а вторым выходом — с вторым входом второго триггера, интегратор, выходом соединенный с входом релаксатора, а 15 выход последнего соединен с вторым входом первого формирователя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и быстродействия, в него введены третий формирователь импульсов и преобразователь скважность — напряжение, причем входы третьего формирователя импульсов соединены с выходами усилигелей-ограничителей, а выход — с входом интегратора, первый и второй входы преобразователя скважность напряжение соединены с выходами соответствующих триггеров, третий входс выходом релаксатора, а выход является выходом преобразователя.

1337811

Редактор А.Лежнина

Заказ 4126/43 Тиразк 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r ° Укгород, ул. Проектная, 4

gl р//

Составитель С.Кулиш

Техред И.Попович Корректор E,Ðîøêî