Фазовращатель синусоидальных сигналов Советский патент 1984 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в фазовых следящ пс системах, используемых в информационноизмерительных-системах сбора и кодирования информации от магнитных преобразователей, которые питаются от генератора синусоидального напряжения инфразвуковой частоты.

Известен фазовращатель, содержащий фазосдвигающий узел, два четырехполюсника и сумматор. Фазовращатель собран по двухканальной схеме. В первом канале последовательно включённые фазосдвигающий узел на 90° и четырехполюсник с регулируемым коэффициентом передачи, во втором - аналогичнь1Й четырехполюсник, выходы каждого канала подключены к входам сумматора 13.

Такой фазовращатель не обеспечивает получения изменяющегося знакопеременного фазового сдвига.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фазовращатель, обеспечивающий знакопеременный фазовый сдвиг, который содержит фазосдвигающий узел, функциональные устройства, фазоинвертор и сумматор. Фазовращатель собран по двухканальной схеме. Первый канал выполнен из последовательно соединенньк фазосдвигающего узла и четырехполюсника с регулируемым коэффициентом передачи, а второй - только из одного четырехполюсника с регулируемым коэффициентом передачи. Выход четырехполюсника одной связью непосредственно, а р ругой через фазоинвертор подключен к двум входам сумматора, третий вход которого соединен с вторым четырехполюсником C2.L

Выходное напряжение на выходе известного фазовращателя зависит от изменения частоты входного сигнала. Так, например, при изменении частоты входного сигнала на порядок величина напряжения на его выходе изменяется также на порядок.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона входного сигнала.

ПоставленНсШ цель -достигается тем, что фазовращатель синусоидальных сигналов, содержащий два канала, первый из которых сострит из последовательно соединенных фазосдвигающего узла на 90®, четьфехполюсника и

фазоинвертора L регулируемыми коэффициентами передачи, а второй - из аналогичного четырехполюсника, причем выходы каналов подключены к первому и второму входам сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого четырехполюсника первого канала, снабжен электронным ключом, один вход которого соединен с входом фазояращателя, а второй - с первым выходом блока управления, выход электронного ключа соединен с входом введенного формирователя прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом блока управления и первым входом введенного преобразователя период-код, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выход преобразователя период-код соединен с вторым входом фазосдвигающего узла на 90.

На фиг. 1 приведена структурная схема фазовращателяJ на фиг. .2 временные диаграммы, поясняющие работу фазовращателя.

Фазовращатель синусоидальных сигналов содержит фазосдвигающий узел 1 на 90°, четырехполюсники 2 и 3 и фазоинвертор 4 с регулируемыми коэффициентами передачи, сумматор 5, электронный ключ 6, формирователь 7 прямоугольных импульсов, блок 8 управления, преобразователь 9 период-код, генератор 10 импульсов, элемент 11 совпаде1шя, счетчик 12 импульсов, преобразователь 13 кодсопротивление, -операционный усилитель 14 и конденсатор 15.

Фазовращатель синусоидального сигнала собран по двухканальной схеме. Первый канал вьтолнен из посл4;довательно соединенных фазосдвигающего узла 1 на 90 и четырехполюсника 2 с регулируемым коэффициентом передачи и фазоинвертора 4 с регулируемым коэффициентом передачи, а второй - только из одного четьфехпояюсника 3 с регулируемым коэффициентом передачи. Выход четырехполюс ника 2 одной связью непосредственно, а другой через фазоинвертор 4 подключен к двум входам сумматора 5, третий вход которого соединен с четьфехполюсНИКОМ 3. Электронный ключ 6 связан отдельными связями с формирователем 7 прямоугольных импульсов, блоком 8 управления и входом фазовращателя. Преобразователь 9 периодкод составпен из последовательно включенных генератора 10 импульсов, элемента 11 совпадения и счетчика 12, импульсов, выход которого соединен с одним из входов преобразователя 13 код-сопротивледие фазосдвигаюг щего узла. Фазосдвигающий узел вьшол нен из последовательно включенных преобразователя 13 код-сопротивление и операционного усилителя 14, к входу и выходу которого подключен конденсатор 15. ДрУгой вход преобразователя 13 код-сопротивление через электронный ключ 6 и блок 8 управления подключен к входу элемента 11 совпадения и сбросовому входу счетчика 12 импульсов. . Устройство работает следующим образом. При поступлении с блока 8 сигнала начало измерения электронный ключ 6 открывается и входной сигнал U с частотой f поступает на формирова тель 7, где преобразуется в прямоугольный импульс, равный по длительности периоду входного сигнала. Прямоугольный импульс с входа формирова теля 7 подается на элемент 11 совпадения, который в течение времени его действия пропускает на счетчик 12 квантующие импульсы от генератора 10. Зафиксированный за это время на счетчике 12 код равен N.fV где f - частота входного сигнала Тд - период квантующих импульсов. Одновременно преобразователь 13 осуществляет выбор и запоминание сопротивления преобразователя 13, причем его значение автоматически выбирается как величина, прямо пропорциональная коду на счетчике 12 , к сопротивление преобгде R разователя код-сопро тивление на частоте f; коэффициент пропорционал ьности J номинальное значение сопротивления преобразователя код-сопро тивление. fn - частота квантующих импульсов, ц - номинальное значение частоты входного сигнала. По окончании периода входного сигнала ключ 6 запирается, прекращая поступление в счетчик 12 квантующих импульсов. При этом запоминается зафиксированный на счетчике 12 за время периода код и соответствующее этому коду значение сопротивления RI преобразователя 13. В этом-состояниисчетчик 12 и преобразователь 13 находятся до тех пор, пока с блока 8 не поступит команда на обновление значения сопротивления R. Фазовращатель готов к работе. Фазовый сдвиг между входным U и выходным напряжениями получается в результате сложения в сумматоре 5 трех напряжений: входного U4 , поступающего с выхода устройства 3 четырехполюсника, напряжения U, сдвинутого по фазе на 90 относительно входного напряжения узлом 1 и преобразованного четырехполюсником 2, и напряжения Uj, поступающего с выхода фазоинвертора 4, создающего сдвиг фазы на 180°, с регулируемым коэффициентом усиления., Причем напряжение ,и,. K, K и Kj - коэффициенты передачи четырехполюснич ков 2, 3 и фазоин. вертора 4. Подставив в Ui и Оз значение R взятое из (2), получим д, . -,.. ,.. 23r,t:C Ll5 -U2Ui -kUevXiKs, (5) где К - постоянная для 2зг f«KC данного фазовращателя величина После суммирования напряжений и , UT. и и, взятых из (3), (4) и (5) в сумматоре 5, получим Uew (UexK - СUftvKz-kUgy КгК -UevCXt Kilc-KaKsK) . Из выражения (6) видно, что амплитуда выходного напряжения не зависит от частоты входного сигнала. -Кроме того, из (.6) можно показать, что 1 (6) 16 ПРИ равенстве напряжений U, , 1}у и U, фазовый сдвиг ip между входным и выходным напряжениями равен нулю (см.фиг.2а), амплитуда выходного напряжения равна амплитуде входного сигнала. При плавном увеличении или уменьшении коэффициента усиления К фазоинвертора 4 фазовый сдвиг плав.но изменяется в сторону положительных либо отрицательных значений. (см.фиг. ft) .

ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий два канала, первый из которых состоит из последовательно соединенных фазосдвигающего-узла на , четырехполюсника и фазоинвертора с регулируемыми коэффициентами передачи, авторой из аналогичного четырехполюсника, причем выходы каналов подключены к первому и второму входу сумматора, третий вход которого соеданен с выходом первого четырехполюсника первого канала, отличающийс я тем, что, с целью расширения частотного диапазона входного сигнала, он снабжен электронным ключом, один вход которого соединен с входом фазовращателя, а второй - с первым выходом блока управления, выход электронного ключа соединен с входом введенного формирователя прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом блока управления и первым входом введенного преобразователя период-код, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выход преобразователя период-код соединен с вторым входом фазосдвигающего узла на 90.