Управляемый фазовращатель
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении различных устройств, где необходимо прецизионное управление фазой синусоидального сигнала. Цель изобретения - повышение точности сдвига фазы синусоидального сигнала. Это достигается тем, что в управляемый фазовращатель дополнительно введены фазочувствительный выпрямитель, фильтр низких частот и второй сумматор. Причем выход второго управляемого делителя подключен к входу фазочувствительного выпрямителя, выход которого подключен к входу фильтра низких частот. Выход фильтра низких частот подключен к одному из входов второго сумматора, на другой вход которого подается управляющее напряжение. Выход второго сумматора подключен к управляющему входу первого управляемого делителя. Вход фазочувствительного выпрямителя подключен к источнику входного напряжения. Такое подключение позволяет скомпенсировать нестабильность работы блока сдвига фазы путем коррекции управляющего сигнала, воздействующего на первый управляемый делитель. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (g) 4 G Oi R 25/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,. а! 11 "К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ""!
I (61) 1402962 (21) 433 1883/24-2 1 (22) 09.10.87 (46) 15.05.89. Бюл. Р 18 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.У.Кизилов и А.П.Лазуренко (53) 621.3 17.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 1402962, кл. G 01 1(25/00, 1987. (54) УПРАВЛЯЕ11Ь1Й ФАЗОВРАЦАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении различных устройств, где необходимо прецизионное управление фазой синусоидального сигнала. Цель изобретения — повышение точности сдвига фазы синусоидального сигнала. Это достигается тем, что в управляемый фазовращатель доИзобретение относится к измерительной технике и может найти применение при построении устройств, где необходимо прецизионное управление фазой синусоидального сигнала: фазометров, измерительных преобразователей энергетических параметров, систем контроля и регулирования.
Цель изобретения — повышение точности сдвига фазы синусоидального сигнала.
На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого фазовращателя, на фиг.2 — диаграммы.
Фазовращатель держит блок 1 сдвига фазы на 90, первллй 2 и вто„„Su„„>479889 A2 полнительно введены фазочувствительный выпрямитель, фильтр низких частот и второй сумматор. Причем выход второго управляемого делителя подключен к входу фазочувствительного выпрямителя, выход которого подключен к входу фильтра низких частот.
Выход фильтра низких частот подключен к одному из входов второго сумматора, на другой вход которого подается управляющее напряжение. Выход второго сумматора подключен к управляющему входу первого управляемого делителя. Вход фазочувствительного выпрямителя подключен к источнику входного напряжения. Такое подключение позволяет скомпенсировать нестабильность работы блока сдвига фазы путем коррекции управляющего сигнала, воздействующего на первый управляемый делитель. 2 ил. рой 3 управляемые делители напряже- м ) ния, первый 4 и второй 5 сумматоры, ц 1 блок 6 сравнения напряжений, инвер- (" тор 7, фазочувствительнлй выпрями- © тель 8 и фильтр 9 низких частот. Входы блока 1, первого управления делителя 2, второй вход блока 6 и управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 8 объединены и подключены к источнику входного синусоидального сигнала. Выход блока 1 соединен с Я входом второго управляемого делителя
3 напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом блока 6 сравнения напряжений. Выходы управляемых делителей 2 и 3 соединены с входами
1479889
U,(t) = U sine t первого сумматора 4, выход которого является первым выходом устройства и соединен с первым входом блока 6 и с входом инвертора 7, выход которого является вторым выходом устройства. Выход второго управляемого делителя 3 напряжения соединен с входом фазочувствительного выпрямителя 8, выход которого подключен через фильтр
9 низких частот к первому входу сумматора 5. Второй вход сумматора 5 подключен к источнику управляющего напряжения, а выход подключен к уп равляющему входу первого управляемого делителя 2 напряжения
При точной настройке блока 1, т.е. когда на его выходе имеется только ортогональная по отношению к входному синусоидальному сигналу косинусоидальная составляющая
U (t)=U, sin(et+90 )=U,cosset, (2) напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя имеет вид, приведенный на фиг.2а, напряжение на выходе фильтра 9 низких частот равно нулю (U vu)„, „ц = О), и следовательно, на вход сумматора 5 поступает управляющее напряжение 11(,„, без коррекции.
Устройство реализует выражение
П ы„ =U sin(rat+a)=U „ U singt + (3) где U — амплитуда входного синусоио дального сигнала; — управляющее напряжение, пропорциональное cosp определяющее амплитуду синуснои составляющей сигнала с выхода первого управляемого делителя 2 — выходное напряжение блока 6, БСН пропорциональное sinterè определяющее амплитуду косинусной составляющей сигнала с выхода второго управляемого делителя 3, (у — требуемый угол сдвига фазы.
Амплитуда выходного сигнала фазовращателя точно равна U, после суммирования составляющих и не зависит от угла д, если выполняется условие
1 I где под радикалом сумма квадратов амплитуд синусной и косинусной составляющих сигнала.
Изменение амплитуд синусной и косинусной составляющих выходного сигнала в соответствии с описанным алгоритмом выполняется с помощью управляемых делителей 2 и 3, на управляющие входы которых подаются сигналы, пропорциональные амплитудам синусной и косинусной составляющих.
Сигнал управления амплитудой синусной составляющей подается с выхода второго сумматора 5 на управляющий вход делителя 2, а сигнал управления косинусной составляющей подается на управляющий вход делителя
3 с выхода блока 6. Блок 6, на входы которого подаются входной и выходной сигналы устройства, выполняет функв цию стабилизации амплитуды выходного сигнала в процессе сдвига фазы. Суммирование составляющих выходного сиг25 нала с необходимыми амплитудами в соответствии с выражением (3) производится с помощью сумматора 4.
Устройство позволяет производить сдвиг фазы синусоидального сигнала в диапазоне углов (0-180 ) либо (0-180 ), если выходной сигнал снимать через инвертор 7. При этом, если — О, то на выход устройства проходит косинусная составляющая без о изменения амплитуды, т.е.(у =90
В процессе эксплуатации устройства возможна самопроизвольная расстройка блока 1.
Используя математическое выраже40 ние
cos(o3t+b. = cosby cos(bt—
-singq. s inst, (5) где 64 — фазовая расстройка блока 1, 45 запишем выражение (3) с учетом (5)
U =U U singt+U ° U cos(ut+ вых пр о
БСН О
+щ)=U„„U sinQt-U„„U sinhpsinmt)+
+U, Ю. cos ) coscot=(U(1н1—
-И с . sining)U з пяС+ПБс„П, созц11созЯС=
=() „° U() sin(at+U (;(z U cosh(p cosset, (6)
I где U I1„p Uy()p П Бсн s >nb@
Из сопоставления слагаемых в выражениях (3) и (6) видно, что при фазовой расстройке блока 6 и отсутствии цели коррекции (блоки 5, 8 и 9) амплитуда синусной составляющей изме5 14 няется на величину V U з1лйр а всн
У амплитуда косинусной составляющей изменяется в cosh раз, т.е. нарушается условие равенства в выражении (Э), и угол сдвига фазы в выходном сигнале будет отличаться от требуемого значения, заданного величиной управляющего напряжения U
При наличии цепи коррекции (блоки
5, 8 и 9) выходное напряжение фильтра 9 низкой частоты U „„,„ч и выходное напряжение фазочувствительного выпрямителя Uebji. gee будет Hvexb s приведенный на юиг.2б и 2в (в зависимости от знака hg ) .
Напряжение где К - коэффициент пропорциональности, поступает на вход сумматора 5, компенсируя изменение амплитуды синусной составляющей. Выходное напряжение блока 6 U „, воздействуя на управляющий вход второго управляемого делителя 3, компенсирует изменение косинусной составляющей. По окончании переходных процессов в блоках устройства в установившемся режиме работы на первом выходе устройства будет получен сигнал с фазой, которая со79889 ответствует заданной величине управляющего напряжения Ц„„„ .
Таким образом, цепь коррекции, 5 состоящая иэ фаэочувствительного выпрямителя, фильтра 9 низких частот, второго сумматора 5, поэволяет существенно уменьшить влияние фазовой расстройки блока 1 на величину угла сдвига фазы в выходном сигнале. формула изобретения
Управляемый фазовращатель по авт. св. Р 1402962, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен фазочувствительный выпрямитель, фильтр низких частот и второй сумматор, выход которого подключен к управляющему входу первого делителя напряжения, выход второго управляемого делителя напряжения подключен к входу фазочувствительного выпрямителя, управляющий вход которого подключен к источнику входного синусоидального сигнала, а выход подключен к входу фильтра низкой частоты, выход которого подключен к входу второго сумматора, второй вход которого подключен к источнику управляющего напряжения.
1479889
Составитель А.Старостина
Редактор Т.Парфенова Техред А. Кравчук Корректор Л.Патай
Заказ 2539/44 Тираж 714 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательскии комбинат Патент, г. Уж р д, у I!
У го о л. Гагарина 101
