Фазовый указатель 90°-го сдвига двух напряжений

О " -МЛ44- И Е

277097

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 07ЛУ.1969 (№ 1323202/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 22.VII.1970. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 6.XI.1970.

Кл. 21е, 36/03

Комитет ло делам изобретений и открытий кри Совете 1йиниотров

СССР

МПК G OIr 25/04

УДК 621.317.773 (088.8) Авторы изобретения

T. Н. Мантуш, С. М. Казаков и В. Н. Сумительнов

Заявитель Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР

ФАЗОВЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 90 -го СДВИГА ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в цифровых системах уравновешивания электроизмерительных цепей переменного тока (мостовых, компенсационных), работающих в непрерывном диапазоне частот.

Известны фазовые указатели 90 -го сдвига двух переменных напряжений, содержащие два входных каскада, на которые поступают сравниваемые напряжения — сигнальное и опорное, интегрирующий конденсатор, зарядный и разрядный ключи, усилитель-ограничитель с парафазным выходом и усилитель, на вход которого поступает импульс разряда интегрирующего конденсатора. Усилитель-ограничитель управляет работой ключей таким образом, что в один полупериод опорного напряжения конденсатор заряжается током от сигнального напряжения, а в другой разряжается. Входные каскады указателя выполнены в виде катодных повторителей напряжения, на выходе которых включены резисторы.

Однако в этих фазоуказателях наблюдается обратная пропорциональная зависимость чувствительности от частоты сравниваемых напряжений, сужающая диапазон рабочих частот указателей. Малая величина чувствительности обусловлена временем интегрирования, равным одному полупериоду опорного напряжения, и необходимостью использования во входном преобразователе сигнального напряжения в ток прп точных измерениях высокоомного резистора.

Целью изобретения является повышение чувствительности и ее стабилизации при работе в диапазоне частот.

Для этого усилитель-ограничитель соединен с опорным входом указателя через ключ, управляющий вход которого и управляющий

10 вход разрядного ключа подключены к двум выходам триггера, два раздельных входа которого и входы двух одновибраторов соединены попарно с выходами двух схем совпадений, первые входы которых подключены к вы15 ходам упомянутого триггера, второй вход каждой схемы совпадения соединен с выходом одновибратора, управляемого другой схемой совпадения, а третьи входы подключены к опорному входу указателя.

20 Для повышения точности сигнальный входной каскад выполнен в виде усилителя, охваченного относительно входа и выхода глубокой отрицательной обратной связью по току, и замыкающего накоротко его выход ключа, 25 управляющий вход которого соединен со вторым выходом усилителя-ограничителя, а усилитель цепи разряда выполнен в виде импульсного усилителя с высоким входным сопротивлением, параллельно входу которого

30 включен дополнительный нормально замкну277О97 тый разрядный ключ, управляющий вход которого соединен с управляющим входом основного разрядного ключа через одновибратор, срабатывающий на время, меньшее длительности такта считывания.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого фазового указателя; на фиг. 2 — варианты выполнения сигнального входного каскада и цепи разряда конденсатора соответственно; на фиг. 3 — эпюры напряжений указателя.

Фазовый указатель состоит из собственно преобразовательной цепи и устройства управления зарядным и разрядным ключами. Преобразовательная цепь указателя содержит входной каскад 1, преобразующий сигнальное напряжение, поступающее на вход 2, в ток, который при замкнутом зарядном ключе 3 интегрируется конденсатором 4 с емкостью С.

Разрядный ключ 5 и усилитель б составляют цепь разряда конденсатора 4. Устройство управления ключами 8 и 5 состоит из усилителяограничителя 7, на вход которого через ключ 8 подается опорное напряжение со входа 9, а выход 10 соединен с управляющим входом ключа 8, триггера 11, противофазные выходы которого 12 и 18 соединены соответственно с управляющими входами ключей 8 и 5, двух одновибраторов 15 и 14 и двух схем lб и 17 совпадения, соединенных таким образом, что на вход одновибратора 15 и соединенный с ним один из входов триггера 11 поступает сигнал с выхода схемы совпадения 17, на входы которой подаются опорное напряжение, напряжение с выхода одновибратора 14 и напряжение с выхода 12 триггера 11. На вход одновибратора 14 и соединенный с ним другой вход триггера 11 поступает сигнал с выхода схемы lб совпадения, входы которой соединены с опорным входом 9, выходом одновибратора 15 и выходом 18 триггера 11. Входы схем совпадения, соединенные с опорным входом 7, реагируют только на нерабочие полупериоды опорного напряжения.

Для повышения точности указателя входной каскад, преобразующий сигнальное напряжение в ток (см. фиг. 2), выполнен на усилителе 18 с разделительным конденсатором 19 на выходе, ключе 20, замыкающем накоротко выход каскада и присоединенном своим управляющим входом к противофазному выходу

21 усилителя-ограничителя 7, и резисторе 22 с сопротивлением R, включенным в цепь глубокой отрицательной обратной связи (ООС) по току, Поскольку состояния ключей 8 и 20 всегда противоположны, то усилитель 18 оказывается охваченным ООС в оба полупериода опорного, напряжения (наличие конденсатора 19 на точности указания не сказывается).

Усилитель цепи разряда (см. фиг. 2) выполнен в виде собственно импульсного усилителя 28 с высоким входным сопротивлением и разделительным конденсатором 24 на входе и вспомогательного разрядного н. з. ключа 25, подключенного параллельно входу усилителя 28. Управляющий вход ключа 25 соединен с управляющим входом основного разрядного ключа 5 через одновибратор 2б, срабатывающий на время, меньшее длительности такта считывания. При таком построении с началом такта считывания («1» на выходе 13 триггера 11) замыкается ключ 5, срабатывает одновибратор 2б и размыкает ключ 25. Напряжение с конденсатора 4 через разделительный

10 конденсатор 24, заряженный до величины постоянного входного смещения усилителя 23 (что особенно важно в транзисторных усилителях), подается на вход импульсного усилителя 23 в течение всего времени срабатывания одновибратора 2б. По возвращении одновибратора 2б в начальное положение ключ 25 замыкается, в результате чего конденсатор 4 оказывается замкнутым накоротко по цепи ключ 5 — ключ 25. Выходное напряжение в

20 таком указателе имеет вид прямоугольных импульсов, что позволяет легко выделить (по времени) коммутационные помехи.

Если считать, что ключи 8, 5 и 8 разомкнуты, когда на их управляющих входах «0», 25 и замкнуты, когда на их управляющих входах «1», то схемы совпадения срабатывают тогда, когда на их входы с выходов одновибраторов и триггера поступят «1», а со входа— нерабочие полупериоды опорного напряжения.

З0 За начальное примем такое положение, при котором (см. фиг. 3) на выходе 18 имеется

«1», ключ 5 замкнут, на выходе 12 имеется

«0», ключи 8 и 8 разомкнуты, одновибраторы

14 и 15 находятся в невозбужденном состоя35 нии, на их выходах «1». Такое состояние устройства соответствует такту считывания, в котором конденсатор 4 разряжается на вход усилителя б. В момент 1о на входы схем совпадения поступает нерабочий (положительный)

40 полупериод опорного напряжения U9, при этом срабатывает схема lб и выдает импульс, переводящий триггер 11 в противоположное состояние «1» на выходе 12 и «О» на выходе 13 и возбуждающий одновибратор 14 (на его вы45 ходе при этом «О» в течение времени xi4).

Ключ 8 при этом замкнут, а ключ 8 замыкается в рабочие (отрицательные) полупериоды опорного напряжения U-„êîíäåíñàòîð 4 интегрирует выходной ток каскада 1, совпада50 ющий по фазе с сигнальным напряжением Uz.

По возвращении одновибратора 14 в невозбужденное состояние («1» на его выходе) схема совпадения !7 с приходом первого нерабочего (положительного) полупериода на55 пряжения Ug срабатывает, возвращает триггер 11 в первоначальное состояние («0» на выходе 12) и («1» на выходе 13) и возбуждает одновибратор 15, с выхода которого в течение времени т,.- снимается «О». Ключи 3 и 8

60 размыкаются, а ключ 5 замыкается, происходит разряд конденсатора 4. После перехода одновибратора 15 в невозбужденное состояние вся схема полностью возвращается к первоначальному положению.

65 Лалее процесс повторяется.

277097

Предмет изобретения

1. Фазовый указатель 90 -го сдвига двух напряжений, содержащий сигнальный входной каскад, выход которого через зарядный ключ соединен с интегрирующим конденсатором, усилитель в цепи разряда, подключенный к интегрирующему конденсатору через разрядный ключ и усилитель-ограничитель с парафазными выходами, один из которых соединен с управляющим входом зарядного ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и ее стабилизации при работе в диапазоне частот, упомянутый усилительограничитель соединен с опорным входом указателя через ключ, управляющий вход которого и управляющий вход разрядного ключа подключены к двум выходам триггера, два раздельных входа которого и входы двух одновибраторов соединены попарно с выходамп двух схем совпадений, первые входы которых подключены к выходам упомянутого триггера, второй вход каждой схемы совпадения соединен с выходом одновибратора, управляемого другой схемой совпадения, а третьи входы подключены к опорному входу указателя, 5

2. Указатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, упомянутый входной каскад выполнен в виде усилителя, охваченного относительно входа и выхода глу10 бокой отрицательной обратной связью по току», и замыкающего накоротко его выход ключа, управляющий вход которого соединен со вторым выходом упомянутого усилителя-ограничителя, а усилитель цепи разряда выполнен

lS в виде импульсного усилителя с высоким входным сопротивлением, параллельно входу которого включен дополнительный нормально замкнутый разрядный ключ, управляющий вход которого соединен с управляющим вхо20 дом основного разрядного ключа через одновибратор, срабатывающий на время меньшее длительности такта считывания.

277097 опдочиа

noaynepuoo и

Фиг 3

Составитель Г. Н. Кучеренко

Техред 3. Н. Тараиеико Корректор В. И. )Колудева

Редактор Л. Кравцова

Типография, пр. Сапунова. 2

Заказ 3200/8 Тираж 480 Подписное

UHHHIIH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5