Преобразователь отношения двух переменных напряжений в сдвиг фаз

 

ез ос 4 v IV o n aa n пат ен",но-те.. нкческая

МЬА

ОПИСА

ИЗОБРЕЛ

Союз Советских

Социалистических

Республик 653570

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ (61) Дополнительное к авт. (22) Заявлено 19.07.76 (21) 238 с присоединением заявки № (23) Приори ет—

Опубликовано 250 379. Бю

Дата опубликования опи

1) М. Мл.

G 01 R 19/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

) УДК 821. З17. . 795 (088. 8) (72) Автор изобретения

Н.С.Жилин ((71) ЗйяВИтЕЛЬ Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ

ПЕРЕМЕННЫХ fIAHPHXEHHA В СДВИГ ФАЗ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно, к устройствам, предназначеннным для измерения отношения двух переменных напряжений, Известен измеритель отношения двух переменных напряжений, представляющий собой делитель, составленный из двух сопротивлений — линейного и нелинейного (1) .

Однако этот измеритель обладает недостаточной точностью измерения.

Частотный диапазон измерителя небольшой (20-100 кГц) а погрешность измеI 15 рения составляет 2,5Ъ.

Известно также устройство, преобразующее отношение амплитуд напряжений в сдвиг фаз, обеспечивающее высокую точность и более широкий динамический диапазон измерений. Это устройство содержит блок преобразования отношения амплитуд в сдвиг фаз. Этот блок подключен к фаэоиндикатору. Он имеет два входа, на которые поступают т5 сравниваемые напряжения. Первый вход блока преобразования через делитель напряжения подключен к фильтру, который выполчяет фильтрацию, сдВиг фаз на — и %, а также сложение. Второй 39

2 вход через усилители соединен с упомянутыми фильтрами, последние соединены с фазоиндикатором (2).

Недостатком устройства является то, что сравниваемые напряжения должны совпадать по фазе, а это трудно выполнимо. Недостатком также является недостаточная точность (погрешность в пределах +2%) устройства, обусловленная наличием фильтров, приводящих к нежелательной частотно-амплитудной характеристике, а также фазоиндикатора, который является источником ошибок.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя и расширение частотного диапазона.

Это достигается тем, что устройство, содержаЯЬе последовательно соединенные сумматор и фильтр, два дискретных аттенюатора и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, дополнительно снабжено амплитудным детектором, вход которого подсоединен к одному из входных зажимов преобразователя, а выход через первый дискретный аттенюатор подключен к сумматору. Устройство снабженоотакже опорным и подстраиваемым генераторазэ rn дг

Ql, ° 5„3 uhl vhl2 а„-v .-а счп — =arcsin — — :ас а

Ч чз ю„ м„

При, малых отношениях," Qf pf =О щ ) О щ

Таким образом, для достаточно маUmq

65- лых отношений разность фаз

"И3 „

3 65357 мм переменного напряжения, управляющим элементом, фазовым детектором и сравнивающим устройством. Входы сравнивающего устройства подключены соответственно к второму входному зажиму преобразователя и выходу второго дискретного аттенюатора, а выход к управляющему входу. усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, сигнальный нход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход — с входом второго дискретного аттенюатора и первым входом фазового детектора. Второй вход фазового детектора подключен к выходу подстраиваемого генератора,а выход — к одному из входов сумматора. Выход фильтра через 15 управляющий элемент подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора, а ныход последнего и выход опорного генератора соединены с выходными клеммами устройства. 20

На чертеже представлена структурная схема преобразователя отношения двух переменных напряжений, в сдвиг фаз,содержащая опорный генератор 1, усилитель 2 с регулируемым коэффи- 25 циентом усиления, сравнивающее устройство 3, перный дискретный аттенюатор 4, фазовый детектор 5, подстраиваемый генератор 6, сумматор 7, фильтр 8, управляющий элемент 9, вто- 0 рой дискретный аттенюатор 10, амплитудный детектор 11.

Выход опорного генератора 1 подключен к одному из входов усилителя 2 с РегулиРуемым коэффициентом усиления. Другой вход усилителя 2 подключен к выходу сравнивающего устройства 3. Выход усилителя 2 соединен с входом первого дискретного аттенюатора 4 и с одним из входов фазового детектора 5. Выход перного дискретно- 40 го аттенюатора 4 подключен к одному из входов сравнивающего устройства

3, другой вход которого соединен с входной клеммой преобразователя, на которую поступает напряжение U„ ° Дру- 45 гой вход фазового детектора 5 подключен к выходу подстраиваемого генератора б, который подключен к выходной клемме преобразователя. Выход фазового детектора 5 подсоединен к Я) первому входу сумматора 7, выход которого через последовательно соединенные фильтр 8 и управляю ций элемент 9 подключен к входу генератора 6.

Второй вход сумматора 7 через второй дискретный аттенюатор 10 соединен с выходом амплитудного детектора 11, вход которого подсоединен к входной клемме, на которую поступает .напряжение U>Устройство работает следующим образом.

Одно из сравниваемых напряжений поступает на вход устройства 3, которое сравнивает амплитуды напряжений 0„ и 00„(напряжение опорного

0 4 ген ератора 1 ) . Выходной си гнал устройства 3 регулирует коэффициент усиления усилителя 2, обеспечивая равенство напряжений на входах устройства

3. Дискретный аттенюатор 4 позволяет увеличивать выходное напряжение регулируемого усилителя 2, д

1э где К д - коэффициент деления дис*А1 кретного аттенюатора 4.

Входное напряжение U подается на амплитудный детектор 11, на выходе которого образуется постоянное напряжение, равное амплитуде сигнала

U ..Постоянное напряжение с выхода детектора 11 через дискретный аттенюатор

10 подается на сумматор 7, на второй вход которого поступает сигнал упранления с выхода фазового детектора 5.

Напряжение с выхода сумматора 7 через фильтр нижних частот 8 и управляющий элемент 9 управляет частотой подстраинаемого генератора 6. При отсутствии напряжений U< и U< на входах преобразонателя, частоты опорного генератора

1 (Щ ) и подстраиваемого генератора б (ы>я ) поддерживаются равными за счет действия кольца автоподстройки.

При :поступлении: на вход амплитудного детектора 11 сигнала U<, частота подстраиваемого генератора 6 смещается на величину где Буз — крутизна характеристики управляющего элемента. Амплитуда напряжения на выходе фазового детектора (U ) определяется произведением

Ру пГ ФА где U — сигнал на выходе генератоfl l ра 6.

Так как амплитуда Uf,f неизменна, то, принимая ее равной единице, можно считать ) р*- ру дА В режиме, когда переходные процессы в системе автоматического регулиров ан н я закончились для разности фаз сигналон U и U справедливо выражение

"nf "ог " (, „) где Я„ — начальная расстройка; полоса удержания;

F" — функция, обратная характеристике фазового детектора F(f .

Причем, 1,=5„э 1),,*= у 0 . Обычно характеристика фазового детектора периодическая, принимая F(4)=з1пМ, получим

653570

=агС9л П

К, и пг ОГ к ц г

Формула изобретени я

Составитель О. Богомолов

Техред З.фанта Корректор С. Патрушева

Редактор й.Шмелькин

Заказ 1610/56 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП Патент, r,Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 (пг — ог ) определяет величину отношения двух напряжений, а при больших величинах П /П,„разность фаз и отношение амплйтуд сигналов связаны через функцию арксинуса, но с помощью аттенюаторов 6 и ll можно свести преобразование к линейному с заданной 5 степенью точности

Преобразователь отношения двух переменных напряжений в сдвиг фаз, содержащий последовательно соединенные сумматор и фильтр, а также два дискретных аттенюатора и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования и расширения частотного диапазона, он снабжен амплитудным детектором, вход которого подсоединен к одному из входных зажимов преобразователя, а выход через первый дискретный аттенюатор подключен к сумматору, а также опорным и подстраиваемым генераторами переменного напряжения, управляющим элементом, фазов м детектором и сравнивающим устройством, причем входы сравнивающего устройства подключены соответственно к второму входному зажиму преобразователя и выходу второго дискретного атт енюатора, а выход — к управл яющему входу усилителя с регулируеьым коэффициентом передачи, сигнальный вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход — с входом второго дискретного аттенюатора и первым входом фазового. детектора, второй вход которого подключен к выходу подстраиваемого генератора, а выход - к одному из входов сумматора, при этом выход фильтра через управляющий элемент подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора, выход последнего и выход опорного генератора соединены с выходными клеммами преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирскйй Г,Я. Радиоэлектронные измерения, Госэнергоиздат, И-Л, 1963, с.483-486.

2. Вопросы радиолокационной техники, 9 4 (28, 1955, с.173-178.