Патент ссср 310192
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
310192
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 06.IV.1970 (№ 1421541/18-10) с присоединением заявки ¹
Приоритет
Опубликовано 26.V11.1971. Бюллетень № 23
Дата опубликования описания 27.IX.1971
МПК 6 01г 25/00
Комитет по делам изобретений н открытиЯ при Совете Министров
СССР
УДК 621.317.77(088.8) Авторы изобретения В. Ф. Борисов, О. И. Гуторов, А. H. Гуторова, Е. Д. Колтик и С. А. Кравченко
Заявитель
ФАЗОМЕТР
Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и предназначено для прямого измерения фазовых сдвигов между двумя периодическими гармоническими сигналами в диапазоне частот до 100 — 200 кгпв. 5
Известные фазометры, содержащие триггер, каждый вход которого через формирователь импульсов нуля подключен к своему усилителю-ограничителю, а выход нагружен на стрелочный измерительный прибор, имеют ампли- 10 тудно-фазовую погрешность, достигающую 4 при амплитудном перекосе между каналами
40 дб и сравнительно узкий динамический диапазон входных напряжений.
Предлагаемый фазометр позволяет умень- 15 шить амплитудно-фазовую погрешность до
0,5 и расширить динамический диапазон входных напряжений до 80 дб благодаря тому, что он снабжен преобразователем длительности импульса в напряжение, источни- 20 кагми фиксирующих напряжений, электронными ключами, фильтрами низких частот и двумя дифференциальными усилителями-ограничителями следящего, типа, первые входы которых соединены с источниками исследуемых 25 сигналов, вторые — с выходами своего усилителя-ограничителя через электронные ключи и фильтр нижних частот, а выход триггера через преобразователь длительности импульсов в напряжение связан со входом изме- 30 рительного прибора, вторые входы электронных ключей соединены с источниками фиксирующих напряжений.
На фиг. 1 представлена функциональная схема фазометра, на фиг. 2 — временные ди агр аммы.
Фазометр содержит дифференциальные усилители-ограничители следящего типа 1 и
2, формирователи импульсов нуля 8 и 4, электронные ключи 5 — 8, фильтры нижних частот
9 и 10, триггер 11, преобразователь 12 длительности импульсов в напряжение, измерительный прибор 18 и источник фиксирующих напряжений, который, например, может быть реализован с помощью дифференциального усилителя 14 постоянного тока, на один и тот же вход которого подключаются через одинаковые резисторы R< и R, источник опорного напряжения 15 и дифференциальный усилитель — через проходной транзистор 15.
Через резистор R< усилитель 14 соединяется с плюсом источника опорного напряжения
15, другой вход которого заземлен. Выходное напряжение усилителя 14 подается на транзистор 1б, а с его выхода — на электронные ключи и через резистор R — на тот же самый вход усилителя 14.
Если резисторы Ri u R» равны, а коэффициент pñèëeíèÿ ) сил ителя 14 достаточно велик, то отрицательное выходное напряжение тран310192
"и— т
60 зистора всегда будет ра)вно по абсолютной величине напряжению источника опорного напряжения 15.
В действительности напряжение на выходе транзистора lб будет отличаться от напряжения источника 15 на удвоенную величину дрейфа усилителя 14, приведенную к его входу, которая для схемы, выполненной на ооычных транзисторах, составляет Л Удр— 2 — 3 лв, а в случае применения во входном каскаде усилителя полевых транзисторов величина дрейфа уменьшается на порядок.
Таким образом, даже при применении источника 15 с напряжением на выходе Uo — — 3 в легко получить два напряжения, равные по величине и противоположные по знаку, с погрешностью, не превышающей 0,1 — 0,2 .
Входные сигналы (один из которых показа н на фиг. 2,а), сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, поступают каждый на свой усилитель 1 и 2 соответственно. В качестве усилителей 1 и 2 могут быть использовань., например, многокаскадные усилители постоянного тока с симметричными диодными ограничителями, вкдюченными< между коллекторами одного и того же каскада При динамическом диапазоне входных сигналов порядка 60 — 80 дб достаточно применение трехкаскадного усилителя.
Выходное напряжение усилителя 1, как показано на фиг. 2,б симметрично ограничивается относительно земли при помощи электронных ключей 5 и б соответственно, которые «стягивают в точку» падение напряжения
U„> открытого транзистора.
Выходное напряжение с электронных ключей через фильтр 9 подается на другой вход усилителя 1.
Среднее значение этого напряжения U ) т + тд Т где: т — время включения электронного ключа 5, т — время включения электронного ключа 6, 7 — период входного сигнала (У = — т!+т2) ) Uo — напряжение источника опорного напряжения 15. Если первый вход дифференциального усилителя-ограничителя соединен с корпусом через резистор, величина когорого ра вна активному сопротивлению фильтра нижних частот благодаря применению следящего устройства в дифференциальном усилителе, среднее значение выходного напряжения оказывается приблизительно равным напряжению дрейфа усилителя, приведенному к его входу. Наличие дрейфа дифференциального уси5 ю 15 г0 30 лителя-ограничителя приводит и езначигельной фазовой погрешности, которая равна Л . = — Р .360, хи, 2 U где Удр — напряжение дрейфа дифференциального усилителя-ограничителя. В случае применения в усилителе 1 транзисторов, например типа 1Т308, имеющих дрейф в полосе частот до 100 кги ) 2 лв, при Ьо — — 3 в ошибка по фазе не превышает 0,1 — 0,2 . Сужение полосы пропусканий дифференциального усилителя-ограничителя и использование в первом каскаде полевых транзисторов, например КП-103, позволяет значительно уменьшить фазовую погрешность при ограничении, и формировании сиг. алов. Б момент перехода выходного напряжения через нуль (фиг. 2,б), например ." плюса на минус, при помощи формирователя 3 генерируется короткий импульс (фиг. 2,6), который поступает на один вход триггера, а на другой его вход поступает импульс = формирователя 4 второго канала, который работает аналогично первому каналу. На выходе триггера 11 вырабатывается импульс, длительность т которого пропорциональна фазовому сдвигу напряжений, поступающих на входы обоих каналов фазометра, причем Этот импульс подается на преобразователь 12, с помощью которого вырабатывается напряжение, измеряемое прибором 18. Предмет изобретения Фазометр, содержащий триггер, каждый вход которого через формирователь импульсов нуля подключен к своему усилителю-ограничителю, а выход нагружен на стрелочный измерительный прибор, отличали(ийся тем, что, с целью уменьшения апмлитуднофазовой погрешности и расширения динамического диапазона входных напряжений, он снабжен преобразователем длительности импульсов в напряжение, источниками фиксирующих напряжений, электронными ключами, фильтрами нижних частот и двумя дифференциальными усилителями-ограничителями следящего типа, первые входы которых соединены с источниками исследуемых сигналов, вторые — с выходом своего усилителя-ограничителя через электронные ключи и фильтр нижних частот, а выход триггера через преобразователь длительности импульсов связан со входом измерительного прибора, при этом вторые входы электронных ключей соединены с источниками фиксирующих напряжений. 3(01192 Фиг 1 1! и !! 11 ,((гр C0(и l(. 1сЛБ Г. 1!. i()"ICi)CI(!0 Рсдактор ii. Шана7рова T. К(рил(:о . (О;. ëc .(о 1 Л. !2. Бадв!лаз. . Заказ 25!о !2 11з.(.. (а 0l0 Т:,раж 47З Подиисиос ЦНИИПИ КО1(втота ПО;(С.;аз(: ЗЬ;рС(СИИИ 1 OII(р(:1 ..И i:ð:i СзаотС (1ИИИтрОВ ССС! . ((Осква.,/ К- 5, i а ill ci ..и ии Зи, 4 5 TIIIIoI !.а(!и(и, 11(1 С;111 ii JB l, 2
