Устройство для измерения фазового сдвига двух синусоидальных сигналов
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"
K ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5051967/21 (22) 14.0?.92 (46) 15.1193 Бюл. Ия 41-42 (76) Келехсаев Борис Георгиевич (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА ДВУХ СИНУСОИДАЛЬНЬ Х
СИГНАЛОВ (57) Использование: измерительная техника, измерение фазовых сдвигов синусоидальных электрическнх сигналов. Сутцность изобретения: устройство содер>кит: устройство выборки-хранения 1, пиковый детектор 2, формирователь управляющих импульсов 3, устройство определения знака разности фаз 4, устройство определения синфазности 5, ? ключа (6, 9), блок деления 7, тригонометрический преобразователь 8, 1 управляемый усилитель 10, управляемый сумматор 11, пороговое устройство
12. Зз. и. ф — лы,5 ил.
2003119
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения фазовых сдвигов синусоидальных электрических сигналов, и может быть использовано при определении фазовых характеристик преимущественно в инфранизкочастотном диапазоне при ка" либровке измерительных каналов и ооработке регистрируемых сигналов.
К устройству предьявля отся требования обеспечения высокой точности при измерениях малых фазовых сдвигов, а также фазовых сдвигов, кратных л/2, допускающие изменения амплитуд сигналов в широком динамическом диапазоне.
Известно простое устройство определения сдвига фаз, содержащее перемножитель этих исследуeìûõ сигналов и устройство, выделяющее постоянную составляющую полученного от перемножения сигналов. Величина напряжения этой постоянной составляющей пропорциональна абсолютному значению фазового сдвига.
Устройство характеризуется незначительной точностью измерения особенно в инфранизкочастотной области при малых значениях амплитуд из-эа необходимости выделять постоянную составляющую с вы.сокой точностью, полученную от перемножения сигналов.
Более сложные устройства позволяют повысить точность.
Рассмотрено устройство для измерения фазового сдвига между двумя напряжениями, содержащее два ключевых детектора и общий вспомогательный гетеродин-генераTîð синуса с частотой, близкой к частоте в кратное число раз большей частоты измеряемых колебаний, а также преобразователи синуса в остроконечные импульсы, и фильтры нижних частот, выделяющие огибающую. а измеряют фазометром разность фаэ между огибающими, которая равна искомой разности фаз, умноженной на коэффициент кратности между частотой генератора и частотой исследуемого сигнала.
Такое устройство измеряет вместо искомого значения разности фаз другие значения разности фаз, при этом измеряют также и отношение частот, поэтому точность такого устройства весьма невысока.
Предложено устройство для измерения фазового сдвига двух синусоидальных сигналов, содержащее модулятор, генератор несущей частоты, фильтр низкой частоты, регистратор, демодулятор, множительное устройство, которое имеет преимущество перед Я однако оно является невысоким по точности, так как используется много промежуточных действий — модуляция, демодуляция, перемножение. Точность измерений сущеСтвенно снижается при уменьшении амплитуды исследуемых сигналов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому по большему количеству сходных технических признаков является устройство. содержащее фильтрующие устройства, отделяющие синусоидальные сигналы от постоянной составляющей, ®О фазосдвигающие блоки, которые сдвигают оба сигнала на угол x/2 в сторону опережения, и аналоговый запоминающий блок с устройствами выборки и хранения, который измеряет и запоминает четыре мгновенных 5 сигнала в одно и тоже время (два после фильтра и два после фазосдвигающих блоков), а разность фаэ определяют с помощью решающего блока. который реализует математическую зависимость;
Fc=stgnUri(arccosUn/ чо11 +О 1г1-sIg nUg
Как видно из того выражения, решающий блок еодержит блоки деления, формирователь импульсов, функциональные преобразователи- устройства извлечения корня квадратного иэ суммы квадратов двух
ЗО величин, тригонометрические преобразователи, сумматоры с блоками управления знаком (управляемыми усилителями).
В результате; погрешность измерения фазового сдвига по-прежнему велика особенно в области инфранизких частот из-за наличия четырех составляющих погрешностей от измерений четырех мгновенных значений и необходимости измерений
:.значений корня квадратного из суммы квад< ратов двух величин, .
Целью изобретения является повышение точности определения сдвига фаз при их абсолютных значениях, близких к нулю или кратных к/2.
Цель в устройстве для измерения фазового сдвига двух синусоидальны сигналов, содержащем устройство выборки и хранения, первый вход которого соединен с одним иэ входов устройства, блок деления, 50 тригонометрический преобразователь, управляемый усилитель, формирователь управляющих импульсов, управляемый сумматор, дости-ается тем. что оно дополнительно содержит пиковый детектор, уст55 ройства определения знака разности фаз . двух синусоидальных сигналов, устройство определения синфазности, два ключа, пороговое устройство, причем тригонометрический преобразователь имеет два выхода, 2003119 первый вход устройства соединен также с первыми входами пикового детектора, формирователя управляющих импульсов и устройства определения знака разности фаз, вторые входы двух последних соединены с другим входом устройства и с первым входом устройства определения синфазности, первый выход формирователя управляющих импульсов, подключен к вторым (управляющим) входам устройства определения синфазности и пикового детектора, а также к первому входу первого ключа, выход которого подключен к второму (управляющему) входу устройства выборки и хранения, выход последнего и выход пикового детектора 15 подключены, соответственно, к первому и второму входам блока деления, второй вход которого подключен также и к третьему входу устройства определения синфазности, а выход блока деления подключен к входу 20 . тригонометрического преобразователя, два выхода которого подключены, соответст-. венно, к двум входам второго ключа, последовательно с которым соединены управляемый усилитель и управляемый сум- 25 матор, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, причем первый вход управляемого усилителя соединен со входом порогового устройства, а
его второй (управляющий) вход подключен к выходу устройства определения знака разности фаз, причем выход порогового устройства соединен с третьими (управляющими) входами второго и первого ключей, второй вход последнего соединен с третьим выхо- 35 дом формирователя управляющих импульсов, выход устройства определения синфазности соединен с третьими (управляющими) входами формирователя управляющих импульсов и управляемого сумматора, 40 четвертый (управляющий) вход которого соединен со вторым выходом формирователя управляющих импульсов и третьим (управляющим) входом. блока деления, а выход управляемого сумматора соединен с выходом 45 устройства; формирователь управляющих . импульсов содержит два фазовращателя, управляемый усилитель, четыре компаратора, элемент ИЛИ и элемент И вЂ” НЕ, причем входы первых фазовращателя и компарато- 50 ра подключены к первому входуформирователя управляющих импульсов, последовательно с первым фазовращателем включен второй компаратор, выход которого подключен к первому входу элемента 55
ИЛИ, а в;арой вход формирователя управляющих импульсов подключен к входу управляемого усилителя, последовательно с которым соединены второй фазовращатель и третий компаратор, выход которого подклю- ен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, причем вход четвертого компаратора подключен к выходу управляемого усилителя, второй (управляющий) вход которого подключен к третьему входу формирователя управляющих импульсов; выходы элемента
ИЛИ, элемента И вЂ” НЕ, четвертого компаратора подключены, соответственно, к первому, второму, третьему выходам формирователя управляющих импульсов; устройство определения синфазности содержит последовательно соединенные устройство выборки и хранения, умножитель и компаратор, причем первый вход устройства выборки и хранения соединен с первым входом устройства определения синфазности, второй вход которого подключен к вторым (управляющим) входам устройства выборки и хранения и компаратора, второй вход умножителя соединен с третьим входом устройства определения синфазности, выход которого подключен,к выходу компаратара; управляемый сумматор содержит сумматор, аналоговый ключ и управляемый усилитель, вход которого соединен с выходом сумматора, причем первый вход управляемого сумматора соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу аналогового ключа, первый вход которого соединен со вторым входом управляемого сумматора, третий вход которого подключен к вторым {управляющим) входам аналогового ключа и управляемого усилителя, третий вход которого подключен к четвертому входу управляемого сумматора выход которого соединен с выходом управляемого усилителя, Изобретение поясняется фиг. I — 5, Функциональная схема устройства представлена на фиг. 1.
Устройство определения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов содержит: устройство 1 выборки и хранения; пиковый детектор 2; формирователь 3 управляющих импульсов; устройство 4 определения знака разности фаз; убтройства 5 определения синфазности; первый ключ 6; блок деления
7; тригонометрический преобразователь 8; второй ключ 9; управляемый усилитель 1О; управляемый сумматор 11; пороговое устройство 12;
Блоки соединены между собой следующим образом. Первый вход устройства соединен с первыми входами устройства 1 выборки и хранения, пикового детектора 2, формирователя 3упрэвляющих импульсов и устройства 4 определения разности фаз.
2003119
Вторые входы двух последних блоков соединены с другим входом устройства и с первым входом устройства 5 определения синфазности. Первый выход формирователя 4 управляющих импульсов подключен к 5 вторым (управляющим) входам устройства 5 определения синфазности, пикового детектора 2, а также к первому входу первого ключа 6, выход которого соединен со вторым (управляющим) входом устройства 1 10 выборки и хранения. Выходы УВХ 1 и пикового детектора 2 подключены, соответственно, к первому и второму входам блока деления 7, Второй вход этого блока 7 подквачен также и к третьему входу устройства 15
5 определения синфазности. Выход блока деления 7 подключен к входу тригонометрического преобразователя 8, два выхода которого подключены, соответственно, к . первому и второму входам второго ключа 9. 20
Последавательно с ним соединены управляемый усилитель 10 и управляемый сумматор
11, ка второму входу которого подключен источник опорного напряжения.,К первому входу управляемого усилителя 10 подклю- 25 чен вход порогового устройства 12, выход которого соединен с третьими (управляющими) входами второго ключа 9 и первого ключа 6, второй вход последнега соединен с третьим выходом формирователя управля- 30 ющих импульсов 3. Второй (управляющий) вход управляемого усилителя 10 подключен к выходу устройства 4 определения знака разности фаз. Выход устройства " опреде ления синфазности соединен с третьими 35 (управляющими) входами формирователя 4 управляющих импульсов и управляемого сумматора 11, четвертый (управляющий) вход которого соединен со вторым выходом формирователя 4 управляющих импульсов и третьим (управляющим) входом блока деления 7. Выход управляемого сумматора 11 соединен с выходом устройства.
Блок-схема формирователя 3 управляющих импульсов представлена на фиг, 2.
Формирователь 3 управляющих импульсов содержит первый и второй фазовращатели
13 и 18 соо.гветственно; первый, второй, третий и четвертый компараторы 14, 15, 19 и 2 cooT OT T eHHo; управляемый усилитель 17; цифровые логические элементы
ИЛИ 16 и И-HE 20. При этом у первых фазовращателя 13 и компаратора 14 входы подключены к первому входу формирователя 3 управляющих импульсов. Последовательно с первым фазовращателем 13 включен второй компаратор 15, выход которого подключен к первому входу элемента
ИЛИ 16, Второй вход формирователя 3 управляющих импульсов подключен к входу управляемого усилителя 17, последовательно с которым вквочены второй фазовращатель 18 и третий компаратор 19, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 16. Выход этого элемента ИЛИ
16 подключен к первому входу элемента ИНЕ 20, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора 14. Вход четвертога компаратора 21 подключен к выходу управляемого усилителя 17. Второй (управля ощий) вход управляемого усилителя 17 подключен к третьему входу формирователя 3 управляющих импульсов. Первый и второй выходы формирователя 3 управляющих импульсов соедийены с выходами элементов ИЛИ 16 и И-НЕ 20, соответственно, а его третий выход соединен с выходом четвертого компаратора 21.
Блок-схема устройства 5 определения синфазности представлена на фиг. 3. Устройство 5 определения синфазности содержит последовательно соединенные устройство 22 выборки и хранения, умножитель 23 и компаратор 24. Первый вход устройства 22 выборки и хранения соединен с первым входом устройства 5 определения синфазности, второй вход которого подключен к вторым (управляющим) входам устройства 22 выборки и хранения и компаратора
24, Второй вход умножителя 23 соединен с третьим входом устройства 5 определения сиифазности, выход которого подключен к выходу ком паратора 24.
Блок-схема управляемого сумматора 11 представлена на фиг. 4. Управляемый сумматор 11 содержит сумматор 25, аналоговый ключ 26 и управляемый усилитель 27, вход которого соединен с выходом сумматора 25.
Первый входуправляемога сумматора 11 соединен с первым входом сумматора 25, вторай вход которого подключен к выходу аналогового клокоча 26. Первый вход ключа
26 соединен со вторым входом управляемого сумматора 11, третий вход которого подключен к вторым (управляющим) входам аналогового ключа 26и управляемогоусилителя 2T. Третий вход этого управляемого усилителя 27 подключен к четвертому входу управляемого сумматора 11, выход которого соединен с выходом управляемого усилителя 27.
Временные диаграммы работы устройства представлены на фиг. 5.
Устройства работает следующим образом. Исследуемый сигнал синусоидальнай формы, например U>{t) является измерительным, а сигнал Ugt) является опорным.
Тогда входной сигнал U„(z) поступает одновременно на первые входы устройства 1 выборки и хранения, пикового детектора 2, 2003119 фОРмиРОвателЯ .импУл(»сое!» и ycÒPOÉÑTB3
ОпреДеления знака разнОсти фаз 4, 3 Вход" ной сигнал 0® поступает одновременно на вторые в;<оды формирователя 3 управляю(цих импульсов, устройства ". Определения
ЗНака РЗЗНОСТИ фаЗ И ПЕРВЫЙ ВХОД yCTPOÉCTва 5 определения синфазности.
Формирователь 3 управляющи< импульсов формирует три логических выход(!ых сиГнала., Один из KoTopblx U15 являет»ся с(лгналом выборки-хранения для УВХ 1 и поступает одновременно на вторые (управля(ощие) Входы пикоьОГО детектсра 2 и устройства 5 определения синфазности, а также на первый вход первого кл(оча б, второй выходной сигнал 0;о являетсч блокирующим при значении логической единицы и измерительным при. значении логического нуля для Выход(-(ых KBGK3poB Олокэ деления
7 и управляемого сумматора 11; тр;т(1й Выходной сигнал Uzi является также, как и первый сигналом выборки и хранения для
УВХ 1 и поступает на второй вход первого ключа б, Формирование этих выходны»к импульсов поясняется диаграммой фиг. 5, и структурной схемой фиг. 2..
Входной измеряемый сигнал Щ1) поступает Одновременно на первый компаратор 14 и первый фазовращатель 13, «Ia
Выходе котороГО полу -!ают сиГна(1 (! K(t) сдвинутый на 90 относительно UÄ(t), как показано на фиг. 5-1. Сигнал U x(tj поступает на вход второго компаратора 1"., на выходе
КОТороГО ФОРМИРУЕТСЯ ПОСЛЕДОВ3ТЕЛЬНОСТЬ импульсов — напряжение 315, фиг, 5-2.
Входное (опорное) напря>кение IJy(t) поступает на первый вход уг(равляемого усилителя 17, коэффициент передачи которого может и р IHIIv3Tb значение +1 или -1! в зависимости ÎT значения логического управля(Ощего сигнала с выхода ycTpoйс;BB 3 определения синфазности; козффициент передачи равен +1, когда сдвиг фаз Ро между сигналами UK(t) и Uy(t) ут,не больц(е
IF
Таким образом. На выходе управляемого усилителя 17 всегда имеют напряжение
Uy(t), сДВиГ фаз KÎToPÎI 0 Относительно LI!»(t) имеет значение IF<, I «90", как показано на фиг, 5 — 1, Это напряжение поступает на второи фазовращатель 18, на выходе которого формируется сигнал Ll у(т), сдвинутый на 90 относительно IJy(t), как показано на фиг,5-,.
Наг(ря>ке((ие Li ;() поступает на Вход третьего компаратора 19, на выходе которого формируются логические сигналы U1g, фиг.
4 (« . 0
25 30
4 "
5 —::. !» Лппя>ке((ИГ» (. (15 и (-!19 поступают на
«>ByKBKo(IoBI I(3llet4eHT ИЛИ 16, Н3 выходе которого формируется сигнал U!5, фиг. 5 — 4: логическая еди. (ица напряжения U15 является сигналом "Хранение", 3 логический ноль — "B ыборка" для У ВХ 1.
Од((овременнп сигнал 015 поступает на управляющий Вход пикового детектора 2, который в пер(lод Времени, cÎOTBeTGTBую щий режиму "Хранение (сигнал lJ v), осуществляет режим Ъ1змерение" амплитуды, а в интервал=- времени "Выборка" (сиг((ал U!5), Осуществляется "Сброс" в пиковом детекторе 2, -
С выхода управляемого усилителя 17 си>-:усои(13ль((ое напряжение поступает на вход BTBepToro компаратора 21, на выходе которого формируется сигнал L!z1 (фиг. 5-7) логических "1" »nv. "0", явля(ощихся, соответственно, сигналок "Хранения" и "Выборки" для У3Х 1, а также третьим выходом сигналом формир6вателя 3 управляющих импульсов, Логи«ecK«e сигналы U15 и Uz1 поступаf0T соотBeTQTBBHío HB f1e13BbfiTI и BYOpoA Bxo
Ды первого ключа б, Не Выходе которого будетсигнал либо LI15, либо IJz1, в зависимоСти ОТ ЧПРЗВЛЯ(ОП»С(O ЛОГИЧЕСКОГО С»1Г((аЛа С выхода порогового устройства 1(2, Так (м Обраэом на соответству(о(цие входь блока деления 7 в период времени
"Хранение" поступак>т напря>кения Uz с выхода пикового детектора 2, равное амплитуде сигнала UK(tz), и напря>кение Ui с выхода
УВХ 1, равное напряжению UK(t) в момент времени t1, когда опорное напряжение Uy(t) достигает своего êñòðåìóìà,,фиг. 5 — 1, 5 — 7, либо напряжение UK(t) в момейт времени тэ, когда опорное напряжение равно нулю. .Блок деления управляется импульсами напряжения Uza, фиг, б-б, которые формируются на выходе элемента 4 — HE 20, на вход KGT<)pof Q посту I!3foT сиГнал(-.(чапояжени;! J1» (1,011., фиг. 5-4 и 5-5. Лап!ческий нОль Uze с001 ветствуe оежим" Vieh»ерение ДГ;»(блокг(Де((ения,.у и, упр вляемого сумматора 11, 3 логическая единица!!20 является блпкирукж((1м (Стробиру(ощим) сигHG3oM Для Выходных каскадов блока деления 7 и управляемого сук;матора 11, которое Зак,;;-. Вает" их, Таким образом, на выходе блока деления в интервалы времени "Ъ1змерение" (сигнал .Uzo) формируется сигнал Uy, соот;етств ющии модулю 0THotieHèq н3прям<они(! (I (y(» I)/U>(tz) !, фиг. 5 — 8 или й3»(<:!)Их((2) 1, фиг, 5-9, Наг(рям<ение U; пас1"упает на тригонометрический преобразователь R, на первом выходе которого формируется сигнал U(a>), фиг. 5-10, соответствующий значению агссоз U7, а На втором выходе формируется сигнал U(s-ð), фиг. 5-11, соответствующий значению агсз1п 07, Напряжение О(ц->) и О(в2) поступают, соответственно, на первый и второй входы второго ключа 9, на выходе которого получают напряжение Ug. Зто напряжение соответствует либо значению
arccos u7, либо значению arcsln 07, в зависимости от управляющего логического сигнала 012 с выхода порогового устройства 12.
Г1ороговое уСтройство 12 подключает к
Выходу второго ключа 9 напряжения U(8 f) или 0(s-2) В зависимости от устанавливаемого порога-напряжения, соответствующего значению аргумента — напряжения От (одновременно пороговое устройство 12 подключает соответствующий выход ., формирователя 3 управляющих импульсов к управляющему Входу устройства 1 виборки и хранения), Таким образом напряжение Ua поступа. ет на блок 10 управления знака (управляемый усилитель), который имеет коэффициент передачи+1 или -1, и управляетСя сигналом 04 с выхода устройетва 4 оп:ределения знака разности фаз. При
Положительной раэности фаз между О® и
Uy(t) — коэффициент передачи +1, а при от- 30 рицательнай разности фаз — коэффициент передачи равен минус 1. Следовательно, на выходе управляемого усилителя 10 имеют напряжение, Определяемое выражениями
01О " arccos 10х(11)/Ux(tg) 1или 01о, =- arcsirI 35
° 10х(З)/Ux(tg) 1 ПрИ ПОЛОжИтЕЛЬНОй раЗНОСтИ фаэ И U 1О - arCCOS 1Ох(И)/Ох(ц) 1 ИЛИ О1О =
=-arcs1rI 1Ux(ts)/Ux(tô при отрицательной разности фаз. Это напряжение 0>о поступает на первый вход сумматора 25 управляемого сумматора 11, на второй вход которого поступает постоянное опорное напряжение . Uo è
Напряжение Uoa в зависимости от конструкции блока 8 выбирается такой величины, которое соответствует максимальному удвоенному напряжению 07, следовательно можно записать равенств-Ва Ubв =
=207 -2агссоз fUx(t<)/Ux(tz)) =- 20агсз1п
10х(тз)/Ох(В)1 при значении отношения
Ux(t>)/Ох(), стРемЯЩегосЯ к нУлю, а отношения Ux(Q)/Ux(tg), стремящегося к единице.
Следовательно U()g paBHo напряжению, со; ответствующему значению разности фаз
1800, Это напряжение U
MoMBHTbl времени h и t) соОТВетственно, Для этого напряжения Оу поступает на УВХ
22, (фиг, 3), на Выходе которого получают напряжение Uy(t<) в течение времени, когда на управляющий вход 2 УВХ 22 поступает управляющий сигнал "Хранение" 01 с перВОГО Выхода формироВателя 3 упраВляющих импульсов. Напряжение Uy(t>) поступает на один вход умножителя 23, на другой вход которого поступает напряжение Ux(tz) с выхода пикового детектора 2.
Таким образом, на выходе умножителя
23 получают напряжение 02з, знак которого определяется соотношением знаков Ux(tz) и
Uy(t>). Напряжение Огз поступает на компаратор 24 со стробированием по сигналу
016, поступающим с выхода формирователя
3 управляющих импульсов. Следовательно, в интервалах времени "Хранение" (сигнал
Оы) на выходе блока 5 определения синфазности получают напряжение Us, логическая единица которого соответствует, к примеру, случа о, когда разность фаз Fo имеет значение!F>l -90О, а логический ноль соответствует значению 90 < IFpl < 180, Напряжение
ОБ одновременно управляет ключом 26 и управляемым усилителем 27 так, что при логической единице (Up) ключ 26 закрыт и
Оы = О„а коэффициент передачи управляемого усилителя 27 устанавливается равным
+1; при логическом нуле (Ug) — ключ 26 открывается и 026 = Uor>, а коэффициент передачи, равный (-1) минус единице устанавливается в управляемом усилителе
27, на выходной каскад которого поступает управляющий сигнал U o, который либо блокирует управляемый усилитель 27 при Ого— логическая единица, либо "Открывает":аго при значении Uzo — логический ноль, и на выходе устройства в интервалах времени, соответствующих режиму "Измерение", получают напряжение, пропорциональное значению сдвига фаз между исследуемыми сигналами Ux(t) и Оу(т).
Таким образом, предлагаемое устройство реализует способ определения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов, в соответствии с которым измеряют три мгновенных. значения одного из сигналов в моменты времени: tI, когда опорный сигнал достигает своего экстремума, в момент времени tg, когда измеряемый сигнал достигает своего экстремума, и в момент времени
2003119
t3, когда опорный сигнал равен нулю, а значение сдвига фаз F< определяют по следующей формуле: низкочастотных измерениях в условиях изменения динамического диапазона в широких пределах при изменениях абсолютных значений фазовых сдвигов, близких к значению 0; 90 и 180 градусов.
Анализ погрешности и ольэуемых в устройстве звеньев и блоков показывает, что суммарная погрешность составляет менее 0,1О, что является более высоким показателем по сравнению с погрешностями современных цифровых приборов для измерения фазовых сдвигов. Достоинством предлагаемого устройства является также возможность с его помощью изготавливать малогабаритную, экономичную, но прецизи-, онную измерительную аппаратуру.
F = M(n) (g + пл ), где g = arccos (1X(ti)/X(tz)1)
g =arcsin(X(ta)/X(tz)), при l Х(ц) 1< 1Х{1 )1 для случая, когда измеряемый сигнал X(t) опережает по фазе опорный сигнал;
g = -arccos (1У(ц)/Y(tz)1)
g = -arcsIn (т (ц)/Y(yz) ), при l Y(tq)I < .
n = О, m{0) - 1 для синфазных сигналов, (56) P.Кофлин. Ф,Дрискол. Операционные усилители и линейные интегральные схемы.
Мир.: M. 1979, с,208 209, Авторское свидетельство СССР
% 135968, кп. G 01 R 25/00, 1961, Авторское свидетельство СССР
Р 458777, кл. G 01 Я 25/00, 1975.
Авторское свидетельство СССР
М 1503025, хл. 601 R 25/00, 1989.
IFol< и /2
n = 1, m(1) = -1 для противофазных сигналов, n/2 < I Fp I < n
Достоинством предлагаемого устройства является то, что использование вышеупомянутого способа измерения фазовых сдвигов позволяет создать устройство определения сдвига фаз двух синусоидальных сигналов, имеющего высокую точность измерений, не снижающуюся даже при инфраФормула изобретения квтоРомуупРавлЯющемУвходУУстРойстВа выборки и хранения, выход последнего и
ИС ВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ выход пикового детектора подключены соФАЗОВОГО ДВ А
ДАЛЬЙЫХ СИГНАЛОВ, содержащее уст- блока деления, второй вход которого подРки o хранения Aep8blA вход дючен также g K 7pQTbgMI sx y устройсткоторо о соединен с оДним их входов Уст- ва определения . синфазности, а выход
Роиства, блок деления, тригонометричф- блока деления подключен к входу тригоноский преобразователь, управляемый- метрического преобразователя, два выхоУсили е ь, формирователь управляющих да которого подключены соответственно к импульсов УпРавлЯемый сУмматоР, Ьтпича- 10 двум входам второго ключа, последовающееся тем, что оно дополнительно содер- тельно с которым соединены управляемый жит пиковый детектор, устройство усилитель и управляемый сумматор, к втоопределения знака разности фаз двух си- рому входу которого подключен источник нусоидальных сигналов, устройство апре- опорного напряжения, причем первый деления синфаэности, два ключа, 15 вход управляемого усилителя соединен с пороговое устройство, причем тригономет-. входом порогового устройства, а его вторический преобразователь имеет два выхо- рой управляющий вход подключен к выхода, первый вход устройства соединен ду устройства определения знака разности также с первыми входами пикового детек- фаэ, причем выход порогового устройства тора, формирователя управляющих им- 20 соединен с третьими управляющими вхопульсов и устройства определения знака дами второго и первого ключей, второй разности фаэ, вторые входы двух послед- вход последнего соединен с третьим выхоних соединены с другим входом устройст- дом формирователя управляющих импупьва и с первым входом устройства . coa, выход, устройства определения определения синфазности, первый выход 25-синфазности соединен с третьими управформирователя управляющих импульсов ляющими входами формирОвателя упрагподключен к вторым управляющим входам ляащих импульсов и управляемого
C. устройства определения синфаэности и пв- сумматора, четвертый управляющий вход кового детектора, а также к первому входу кОторого соединен с вторым выходом форпервого ключа, выход которого подключен 30 мироватепя .Управляющих импульсов и
15 20031 третьим управляющим входом блока деления, а выход управляемого сумматора соединен с выходом устройства, 2. Устройство по fl.1, отличающееся тем, что формирователь управляющих импульсов содержит два фазовращателя, управляемый усилитель, четыре компаратора. элемент ИЛИ и элемент ИНЕ, причем входы первых фазовращателя и компаратора подключены к первому вхо- 10 ду формирователя управляющих импульсов, последовательно с первым фазовращателем включен второй компаратор, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, а второй вход форми- 15 рователя управляющих импульсов подключен к входу управляемого усилителя, последовательно с которым соединены второй фазовращатель и гретий компаратар, выход которого подключен к второму 20 входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И - HE, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, причем вход четвер« того компаратора подключен к выходу уп- 25 равляемого усилителя, второй управляющий вход которого подключен к третьему входу формирователя управляю. щих импульсов, выходы элемента ИЛИ,; элемента И - HE, четвертого компаратора 30 подключены соответственно к первому, 19 16 второму, третьему выходам формирователя управляющих импульсов.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство определения синфазности содержит последовательно соединенные устройство выборки и хранения, умножитель и компаратор, причем первый вход устройства выборки и хранения соединен с первым входом устройства определенця синфазности, второй вход которого подключен к вторым управляющим входам устройства выборки и хранения и компаратора, второй вход умножителя соединен с третьим входом устройства определения синфазности. выход которого подключен к выходу компаратора.
4, Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый сумматор содержит сумматор, аналоговый ключ и управляемый усилитель, вход которого соединен с выходом сумматора, причем первый вход уп-. равляемого сумматора соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу аналогового ключа, первый вход которого подключен к вторым управляющим входам аналогового ключа и управляемого усилителя, третий вход которого подключен к четвертому входу- управляемого сумматора, выход которого соединен с выходом управляемого усилителя, 2ОО3119
Фиг.4
? 003119
Составитель C.×åðíÿêîaà
Техред M.Mîðãåèòàë Корректор M.Màêñèìèøèíåö
Редактор В,Трубченко
Заказ 3232
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул Гагарина. 101 (Jx(() l/x(b) Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Я
И
ХЯ
