Аналоговый фазометр

 

Изобретение может быть использовано в устройствах измерения фазового сдвига. Цель - повышение точности измерения сдвига фаз. Аналоговый фазометр содержит усилители - ограничители 1 и 2, интеграторы 3 и 4, разрядные ключи 5 и 6, компараторы 7 и 8, ограничители 9 и 10 верхнего уровня, ограничители 11 и 12 нижнего уровня и выходной сумматор 13. Цель достигается за счет использования компараторов 7 и 8 для управления разрядными ключами, а ограничителей 9 - 12 - для гарантированного обеспечения напряжения на одних входах компараторов 7 и 8, превышающего напряжение на их других входах. 2 ил.

СОЮЗ COBETCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБлик (я)ю G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕ I+IblA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) АНАЛОГОВЫЙ ФАЗОМЕТР

Фиг. 1 (21) 4606546/21 (22) 15.11.88 (46) 30.07,91. Бюл. ht 28 (72) Б. К. Лыжин и В. М. Фомченков (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1236899, кл, G 01 R 25/00, 1984, Авторское свидетельство СССР

М 1132252, кл. G 01 R 25/0Р,- 1983, „„Я „„1666967 А1 (57) Изобретение может быть использовано в устройствах измерения фазового сдвига.

Цель — повышение точности измерения сдвига фаз. Аналоговый фазометр содержит усилители-ограничители 1 и 2. интеграторы

3 и 4, разрядные ключи 5 и 6, компараторы

7 и 8, ограничители 9 и 10 верхнего уровня, 1666967

11

0в=- К1 / (0з + 04) dt. (1

tå

0т= — K1 j (0з+ 04)dt, 1З ограничители 11 и 12 нижнего уровня и выходной сумматор 13. Цель достигается за счет использования компараторов 7 и 8 для управления разрядными ключами. а и рэниИзобретение относится к технике электрических измерений, а именно r. измерению yrna фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами.

Цель изобретения — повышение точно- 5 сти измерения сдвига фаз входных гигналов, На фиг. 1 пр . зедена сгруктурная с".емэ фазометра: нэ фиг, 2 — временныс диагрэм мы. 10

Фазометр содержит первый л второй

2 усилители-огранич!лтели, первь и 3 и ВТорой 4 интеграторы, разрядные клю и 5 и б в цепях обратной связи интеграторов первый 7 и второй 8 хомпараторы, первый 9 и 15 второй 10 ограничители верхнего уровня. первый 11 и второй 12 ограничители нижнео уровня 4 выходной сумматор 13 Вхплы усилителей-ограничителей 1 и 2 подключеHbi к входным шинам. Выход усиш теля-ог- 20 раничителя 1 подключен к первым входам интеграторов 5 и б и ограничителей 11 и 10

Выход усилителя-ограничител 2 11одк lt() чен к вторым входам интегг.arapaho 5 и 6 и входам сгранич. гелей 9 и 12, Л ; одь; огра- 25 ничителей 9 и 10 подключены r оотве отвенно к прямым входам компара оров 7 и 8, а выходы ограничителей 11 и 12 — к инверсным входам компараторов 7 и 8. В яходы компэраторов 7 и 8 соединены r оответст- 30 венно с управляющими входами ключей 5 и

6. Выход интегратора 3 соединен с инверсным входом сумматора 13, выход интегратора 4 — с прямым входом сумматора 13.

Выход сумматора 13 является выходом ycr- 35 ройства.

Фазометр работает следующи л обрэ зом.

Синусоидальные входные напряжения

01 и Uz подаются на входы усилителей-огра- 40 ничителей 1 и 2, которые формируют на своих выходах двухполярные прямоугольные импульсы 0з и 04 (фиг. 2а, б), Амплитуды импульсов напряжений являю1ся одинаковыми и определяются величиной прямого 45 падения напряжения нэ диодах усилителей-ограничителей 1 и 2, поскольку использованы диоды, изготовленные в едином технологическом цикле на одной подложке (например, 2ДС223В). Напряжения 0з и 04 50

1 чителей 9- 12 — для гарантированного обеспечения напряжения на одних входах компэраторов 7 и 8, превышающего напряжение нэ их ppyr их входах. 2 ил. подаются на входы интеграторов 3 и 4 и на входы ограничителей 9--12. Ограничители 9 и 10 производят ограничение по верхнему уровню, и на их выходах формируются соответственно напряжения 04 и 0з (фиг.2ж, и).

Ограничители 11 и 12 производят ограничение по нижнему уровню, и на их вь.хо,, ( дах формируются напряжения 0з и 04 (/ (фиг. 2е, к), Напряжения 0з и U4 подаются на инверсный и и)ямой входы компаратора 7.

PI 4

Напряжения 0з и U4 подаются на прямой и инверсный входы компаратора 8. Наличие ограничителей 9-12 обеспечивает четкость срабатывания компараторов 7 и 8 в моменты равенства нулю суммы напряжений

Us< Un за счет гарантированного превыше1 ния напряжения )0з! над IU4l, которое достигается регулировкой резистора

/! f ограничителя 11, и I 0з I над I 04 I достигаемого регулировкой резистора ограничителя 12. На выходе компаратора 7 появляются прямоугольные импульсы напряжением U;, а на выходе компаратора

Б — прямоугольные импульсы напряжением

0в (фиг. 2з, л), поступающие на управляющие входы ключей 5 и б.

Интеграторы 3 и 4 производят одновременное интегрирование суммы напряжений

0з и 04 (фиг, 2e).

В промежутке времени от t1 до с4 разрядный ключ 5 разомкнут, и выходное напряжение интегратора 3 описывается выражением

В промежутке времени от момента з до

t|; разомкнут разрядный ключ 6, и выходное напряжение интегратора 4 описываатся выражением где к1 — передаточные коэффициенты интеграторов 3 и 4. выбираемые одинаковыми для обоих входов каждого интегратора 3. 4.

1666967

Ь (й — U6).

?0

Каждый иэ интеграторов 3 и 4 за один цикл разомкнутого состояния своих разрядных ключей производит интегрирование двух соседних раэнополярных импульсов суммы 0э + U4, при этом благодаря сдвигу циклов интегрирования на половину периода на выходах интеграторов 3 и 4 образуются трапецеидальные импульсы Ue и Ф одинаковой формы, Но разной полярности (фиг. 2г). Разность мгновенных значений амплитуд этих импульсов во времени пропорциональна разности 180 и угла фазового сдвига входных сигналов.

Выделение разности От — Ue осугцествляет"..v выходным сумматором 13, работа которо. о описывается выражением

При это(Г еоеда1 »ч4! I коэффиц!лент k2 г ь би р:.ет ся динаковым дл инверг ;зующего > неинвертирук щего входов сумматора 13

Bi:.гдное напряжение сумма1ора 13 прлве,, но на фиг. 2д.

Поскольку Ьыстродейс1вие компараторо э а ите ьно превышает быстроделствие операционн - х усилителей и ограничива тся нескольким (". 5-7) наносекундами, очность работы фазометра существен о выше. указанное обстоятельство позволяет при го ранении точности

pBclUHpvITt. частотный диапазон входных

cèãíÿë0â в сторону более высоких частот.

Кроме того. с:, даннсч устройстве нет необходимости в применении дополнительного двухполярног0 исTîчч!лка питания для cìeщения сигналов управления, что упрощает схему устройства.

Формула изобретения

Аналоговый фазометр, содержащий первый и второй усилители-ограничители, первый и второй интеграторы с двумя входными резисторами каждый и со своими разрядными ключами в цепях обратной сзязи, первый и второй блоки управления разрядными ключами и выходной сумматор, причем выводы первых входных резисторов интеграторов соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, выводы вторых входных резисторов интеграторов соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, а выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами выходно о сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два ограничителя верхнего уровня и два ограничителя нижнего уровня, а блоки управления разрядными ключами выполнены в виде компараторов, при этом прямые входы первого и второго компараторов подключены к выходам соответствующих ограничителей верхнего уровня, инверсные входы первого и второго компараторов подключены к выходам соответствующих ограничителей нижнего уровня, входы первого ограничителя нихкнего уровня и второго ограничителя верхнего уровня подключены к выходу первого усилителя-ограничителя, а входы первого ограничителя верхнего уровня и второго ограничителя нижнего уровня под.лючены к выходу второго усилителя-ограничителя

1666967 z s 44 4 ь и

ЯЯ

Ю

Уз+%

@ /АЙ. 2

Составитель М,Катанова

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Ìîðråíòàë Корректор B. Гирняк

Заказ 2519 Тираж 414 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101