Измеритель разности фаз

 

Изобретение может быть использовано в измерительной технике. Цель - повышение быстродействия.Устройство содержит суммарно-разностный блок 1, фазовращатель 1Г/2, разветвитель 3 на три, узел 4 полярности, разветвитель 5 на четыре, коммутаторы 6 и 7, инвертор 8, сумматор 9, усилитель 10, инвертор 11, разветвители 12 и 13 на два, цепочки 14-17 резисторов, каждая из п последовательно соединенных резисторов, 2п сумматоров 18 и 19, 2п фазовых детекторов 20, 21, 2п триггеров 22, 23 и индикатор 24 позиционного кода. Цель достигается использованием для преобразования в код поразрядного аналогового уравновешивания с фиксацией результата триггеров, а также цепочек из п резисторов с посинусоидальной характеристикой. 4 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2i) 4469765/21 (22) 04.08.88 (46) 23.03.91. Бюл. № 11 (72) P.Ï.Êàçàëåòîâ (53) 621.317.373(088.8) (56) Справочник по радиолокации.

/Под ред.Н.Сколник. Советское ра. дио, 1980, т.4, с.36, рис.31.

Авторское свидетельство СССР №- 1347031, кл. С 01 R 19/10, 1986. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ (57) Изобретение может быть использовано в измерительной технике.

Цель — повышение быстродействия.устройство содержит суммарно-разностный блок 1, фазовращатель и /2, разветвиÄÄSUÄÄ 1636788 А1

2 тель 3 на три, узел 4 полярности, разветвитель 5 на четыре, коммутаторы 6 и 7, инвертор 8, сумматор 9, усилитель 10, инвертор 11, разветвители 12 и 13 на два, цепочки 14-17, резисторов, каждая из и последовательно соединенных резисторов, 2п сумматоров 18 и 19, 2п фазовых детекторов 20, 21, 2п триггеров 22, 23 и индикатор 24 позиционного кода. Цель достигается использованием для преобразования в код поразрядного аналогового уравновешивания с фиксацией

° результата триггеров, а также цепочек из и резисторов с посинусоидальной характеристикой. 4 ил.

1636788

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения разности фаз.

Цель изобретения — повышение быст5 родействия измерения разности фаз.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 — распределение напряжений на отводах цепочки из п резисторов, на фиг. 3 — рас- ið пределение напряжений на отводах двух цепочек резисторов; на фиг. 4 — зависимость номера срабатывающего триггера от напряжения на фазовом детекторе. 15

Измеритель разности фаз содержит суммарно-разностный блок i фазовращателя 2 на Т/2, разветвитель 3 на три, узел 4 полярности, разветвитель

5 на четыре, коммутаторы 6 и 7, ин- 20 вертор 8, сумматор 9, усилитель 10, инвертор 11, разветвители 12 и 13, цепочки 14-17 резисторов, состоящие каждая из п последовательно соединенных резисторов, 2п сумматоров 18 25 и 19, 2п фазовых детекторов 20 и 21

2п триггеров 22 и 23, индикатор 24 позиционного кода.

Входы суммарно-разностного блока подключены к входам устройства. Сум- 30 марный выход суммарно-разностного блока 1 подключен к входу разветви1 теля 3 на три, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно, к первому входу узла 4 по-> лярности, первому входу сумматора 9 и входу первого разветвителя 12 на два.

Разностный выход суммарно-разностного блока 1 через фазовращатель 2 íà 40

11 /2 подключен к входу разветвителя 5 на четыре, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторым входом узла 4 полярности, через первый коммутатор

6 - с вторым входом сумматора 9, через инвертор 8 и второй коммутатор 7 с, третьим входом сумматора 9 и с входом второго разветвителя 13 на два.

Управляющие входы .первого коммутатора

6 и второго коммутатора 7 соединены соответственно с первым и вторым выходами узла 4 полярности.

Выход сумматора 9 подключен к входу усилителя 10, выход которого сое55 динен с вторыми входами фазовых детекторов 20 и 21.

Первый и второй выходы первого разветвителя 12 на два соединены с входами соответственно первой и второй цепочек 14 и 15 резисторов.

Первый выход второго разветвителя

13 на два через инвертор 11 подключен к входу третьей цепочки 16 резисторов.

Второй выход второго разветвителя

13 на два соединен с входом четвертой цепочки 17 резисторов..

Отводы первой и второй цепочек 14 и 15 резисторов соединены соответственно с первыми входами сумматоров

18 и 19.

Отводы третьей и четвертой цепочек

16 и 17 резисторов соединены соответственно с вторыми входами сумматоров

18 и 19, выходы которых подключены соответственно к первым входам фазовых детекторов 20 и 21.

Выходы фазовых детекторов 20 и 21 соединены соответственно с входами триггеров 22 и 23, выходы триггеров

22 и 23 подключены к входам индикатора 24 позиционного кода, выход которого соединен с выходом устройства.

Измеритель работает следующим образом.

На входы суммарно-разностного блоМР ка 1 поступают напряжения Us in (63t + — ) и

hV

Usin(ßt — — ), сдвиг фаз между которыми Д(требуется измерить.

На суммарном выходе суммарно-разностного блока 1 будет напряжение

ЬV

; = U = Ucos — sinb3 t и на раз2

ДЧ ностном — Ь = Usln — соs Сдt.

На выходе фазовращателя 2 на к /2

М

П = Usin sin63t

В зависимости от знака измеряемой разности фаз gq знак функции

1Я з1п — — (в пределах измерения

ДЦ

5q = +180 или — — = +90 ) будет ли?

Щ бо положительным (при — — положи2 тельном), либо отрицательным (при — отрицательном).

ДЦ

Значения cos — — в указанных преде? пах — всегда положительны.

ЛЧ

Следовательно, в зависимости от знака Щ колебания на двух входах

5 16 узла 4 полярности будут либо синфазными, либо противофазными.

При синфазности этих колебаний отпирающий сигнал поступает с первого выхода узла 4 полярности на коммутатор 6. В противном случае отпирающий сигнал поступает с второго выхода узла 4 на коммутатор 7.

На сумматор 9, следовательно, всегда поступают с разветвителей 3 и 5 синфазные колебания и в сумме создают колебание, синфазное с U< и с мало меняющимся уровнем независимо. от знака и значения (в пределах л +180 ).

Через усилитель 10 эти колебания поступают на вторые входы фазовых детекторов 20 и 21.

На входы цепочек 14 и 15 поступает напряжение U<, на входы цепочек 16 и 17 — напряжение U .

Распределение сопротивления в цепочках 14-,17 резисторов от входа к выходу имеет косинусоидальный характер. Следовательно, и распределение амплитуд напряжений вдоль цепочек 14-17 от точки ввода до заземления тоже будет косинусоидальЯ ным и имеет вида Acos — Х (фиг.2), где значение Х связано с номером съема одного из и резисторов в цепочке следующим образом (n — количеством съемов).

Номер съема О, 1, 2,..., п. Значения Х: О, 1/п, 2/n, n ° 1/п = 1.

На фиг.З о и f показано распределение напряжений на каждой из двух цепочек 14-17 резисторов, на которые подаются входные измеряемые напряжения соответственно U

Ю .. Kf

Ucos — sinG3t и U = Usin — sin(0t

2 2 (с учетом изменения знака напряжения U после инвертора 11).

Подставляя вместо Х номера съемов от 0 до и (фиг.2), получим следующее распределение напряжений вдоль оси Х (съемов): на цепочках 14 и 15

АЧ . и (фиг. 30) U< = Ucos sin Qt cos — Х, на цепочках 16 и 17 (фиг. Зо) уn б

U = Usin — sinG3t sin — Х.

2 2

Выход каждого съема цепочки 14 суммируется с соответствующим выходом съема цепочки 16, а выход каждо36788

На первый вход k-го фазового детектора 20 или 21 подается напряжение, представляющее собой сумму напряжений

Ъ. 1

U< и U c k-го съема д о

U = Ucos(— Х вЂ” — ) sin(i)t

>> к4ег 2 к 2

На вторые входы фазовых детекторов 20 и 21 подается опорное напряжение sin@ t, следовательно, напряжение на выходе k-го детектора равно л д у

Бвв х = Асоз(— Х вЂ” ), выхмдр

ЗО где А — величина, пропорциональная сумме входных амплитуд.

Следовательно, распределение выходного напряжения от номера к номеру фазовых детекторов 20 и 21 имеет косинусоидальный характер, причем фаза этого распредЕления равна полуразности фаз входных напряжений.

На фиг.4 показано распределение напряжений с выходов фазовых детекторов 20 и 21, которые поступают на входы триггеров 22 и 23 вдоль оси Х.

45 Расположение оси Х относительно цепочек 14-17 резисторов то же, что и на фиг.3.

Пусть триггеры 22 и 23 срабатывают от положительного напряжения ° Номер

5р первого сработавшего триггера 22 и 23 (на фиг.4 ой равен 3) дает информацию о разности фаз в виде позиционного кода,. который фиксируется в соот- ветствующем индикаторе 24 или, при необходимости, преобразуется в другой код.

Число съемов в резисторных цепочках 14-17 и,соответственно, фазовых детекторов 20 и 21 и тригге6 го съема цепочки 15 — с соответствующим выходом цепочки 17, Распределение суммарного напряжения вдоль оси Х (съемов) показано

5 на фиг.3 р (определяется суммой кривых фиг. 3аи 5).

Суммируя выражения для U è Uz получим прИ условии asinCp+ bcos(p =

= a+ Ь со ° (у — arctg а!Ь)

Ю

2 z в Ug

U„+ U< = U, + Uzcos(— Х вЂ” arctg — ) ! или, подставляя значения U и U<

15,... д ЛС

U + U = Ucos (— Х вЂ” — ) s in t .

2 2 .

1636788 ров 22 и 23 выбирается, исходя из требований к разрешающей способности и точности измерений.

Таким образом, время срабатывания всего устройства незначительно превышает время срабатывания триггера, за счет чего существенно повышается быстродействие. формула изобретения

Измеритель разности фаз, содержащий суммарно-разностный блок, входы которого являются входами измерителя, а разностный выход соедиден с входом фазовращателя на Т/2,. два разветвителя на два, два коммутатора, последовательно соединенные сумматор и усилитель, о т л ич а ю-щи и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены разветвитель на три, раз,ветвитель на четыре, узел полярности, два инвертора, четыре цепочки по п резисторов в каждой, сопротивления которой распределены по косинусоидальному закону, 2п сумматоров, 2п фазовых детекторов, 2п триггеров, индикатор позиционного кода, при этом суммарный выход суммарноразностного блока соединен с входом разветвителя на три, первый выход которого соединен с первым входом узла полярности, второй выход — с первым входом сумматора, а третий выход — с входом первого разветвителя на два, выход фазовраща теля на и /2 подключен к входу разветвления на четыре, первый выход которого соединен с вторым входом узла полярности, второй выход через первый коммутатор соединен,с вторым входом сумматора, третий выход через последовательно соединенные первый инвертор и второй коммутатор подсоединен к третьему входу сумматора, а четвертый выход соединен с входом второго разветвителя на два, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым выходами узла полярности, первый и второй выходы первого развертвителя на два соединены с входами соответственно, первой и второи цепочки на и резисторов, первый вы2р ход второго разветвителя на два через второй инвертор подключен к входу третьей цепочки из п резисторой, а второй выход — к входу четвертой цепочки из и резисторов, отводы пер25 вой и второй цепочек из п резисторов соединены соответственно с первыми входами и сумматоров, отводы третьей и четвертой цепочек из п резисторов соединены соответственно с вторыми

3р входами 2п сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первыми входами 2п фазовых детекторов, вторые входы которых соединены с выходом усилителя, а выходы подключены соответственно к входам 2п триггеров, выходы которых соединены соответственно с входами индикатора позиционного, кода, а выход индикатора соединен с выходом измерителя.

1636788 а и, Й " г

Фиг 5

K (нокера бригге,оод)

Фиг.Ф

Составитель М. Катанова

Техред С.Мигунова Корректор С.Черни

Редактор Л.Гратилло

Заказ 813 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

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