Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала Советский патент 1986 года по МПК H03M1/64 

10

15

20

25

Изобретение относится к автомати- е и вьпшслительной технике и может быть использовано для связи аналогоых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Цель иэобретения повьгшение: точности преобразователя путем спижения инстру ментальной погрешности фильтра.

На фиг.1 показана структурная хема преобразователя} на фиг,2 - хема одного варианта выполнения моулятора; на фиг.З - схема другого арианта вьтолнения модулятора; на иг.4 - временная диаграмма работы реобразователя.

Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала (фиг.1) соержит индуктосин 1, высокочастот- ный генератор 2, блок 3 усилителей- ограничителей, первый 4 и второй 5 формирователи уровня, формирователь 6 низкочастотных сигналов, первый 7 и второй 8 модуляторы, аналоговый сумматор 9 и фильтр 10. Модулятор (фиг.2) содержит первый 11 и второй 12 операционные усилители, Нальный делитель 13 напряжений, блок 14 ключей, суммирующий усилитель 15. Модулятор (фиг.З) содержит первый 16 и второй 17 операционные усилители, блок 18 ключей, функцйональ- Hbft делитель 19 напряжений, суммирующий усилитель 20.

Функциональный делитель 13 напряжений содержит резисторы 21 и 22. Каждая пара резисторов 21 и 22 образует один элементарньй делитель. Выходы каждой пары ключей блока 14 объединены и через резисторы 23 подключены к источнику 24 напряжения питания. Суммирукиций усилитель 15 содержит входные резисторы 25, резистор

26 обратной связи, резистор 27 смещения и операционный усилитель 28. Функциональный делитель 19 напря- жений содержит резисторы 29 и 30, каждая пара которых образует один элементарнъй делитель. Суммирующий усилитель 20 выполнен аналогично суммирующему усилителю 15 и содержит входные резисторы 25, резистор 26 обратной связи, резистор 27 смещения и операционный усилитель 28.

Преобразователь работает следую- щим образом.

На обмотку индуктосина 1 от генератора 2 подается напряжение высокой частоты (1,5-2 МГц). На выводах вы

55

30

35

50

5

0

5

ходных обмоток индуктосина 1 возникают сигналы той же частоты, причем сигналы на вьтодах одной и той же обмотки являются противофазными по отношению .один к другому. При перемещении подвижной части индуктосина 1 относительно его неподвижной части амплитуды сигналов на вьгеодах выходных обмоток изменяются по синусоидальному закону в пределах шага индуктосина . Сигналы на выводах одной из обмоток показаны на фиг. 4а,б.

Напряжение с выхода генератора 2 подается также на вход блока 3 усилителей-ограничителей, на прямом и инверсном выходах которого образуются прямоугольные сигналы типа меандра с частотой генератора 2 (фиг. 4в, г соответственно).

Выходные сигналы индуктосина 1 попарно подаются на информационные входы формирователей 4 уровня, число которых равно числу фаз индуктосина 1. На управляющие входы формирователей 4 поступают выходные сигналы блока 3. Формирователи 4 работают в режиме управляемых ключей.

На одном выходе формирователя 4 формируется сигнал (фиг. 4д), соответствующий положительньш полуволнам сигналов выходной обмотки индуктосина на фоне постоянного смещения Е , источник которого включен между выводами этой обмотки.

На другом выходе фомрирователя 4 на фоне постоянного напряжения Е образуется сигнал, соответствующий отрицательным полуволнам сигналов с рассматриваемой обмотки (фиг. 4е).

Таким образом, на выходах формирователя 4 вырабатьшаются уровни напряжения, изменения которых пропорциональны изменению амплитуд сигналов на выводах одной из выходных обмоток индуктосина.

Формирователь 5 работает аналогично, формируя уровни напряжения, изменяющиеся i пропорционально изменению амплитуд сигналов с вь|водов другой выходной обмотки индуктосина.

Напряжения с выходов формирователя 4 подаются соответственно на входы операционных усилителей 11 и 12 5 модулятора 7. Операционные усилители 11 и 12 (фиг. 2) работают как повторители напряжения и усилители тока и на выходах образуются напря0

5

0

жения, которые приложены к функциональному делителю 13 напряжения. Сопротивления резисторов в звеньях делителя 13 подобраны таким образом, что его выходьле напряжения имеют величину U , где К - число выводов формирователя 6, ,1, 2,...,К - текущий номер выходного напряжения. Напряжения с отводов функционального делителя 13 поступа- ют на информационные входы соответствующих управляемых ключей блока 14, на управлякнцие входы которых подаются сигналы с выходов формирователя 6. При этом на управляющие вхо- ды каждой пары управляемых ключей блока 14, имеющих общий выход, подаются противофазные сигналы, сдвинутые относительно сигйалов, поступакг- щих на управляющие входы ключей бло- JKa 14 предшествующей и последующей пар на 1/К периода следования выходных сигналов формирователя б (фиг.4ж .з,и). На информационные входы каждой пары ключей блока 14 подаются напря- жения, равные по величине и противоположные по знаку, т.е. U cos-2-1 и и cos ТТ(+1). Поскольку ключи блока 14 работают как коллекторно-эмиттер- ные повторители входного аналогово- го сигнала, то в одном полупериоде управляющих сигналов на выходе каждой пары ключей появляется сигнал с амплитудой, равной напряжению на информационном входе первого ключа, а во втором полулериоде управляющих сигналов - сигнал с амплитудой, равной напряжению на информационном входе второго ключа. Таким образом, на выходе каждой пары ключей блока 14 .возникает сигнал в меандра,амп- 1литуда которого равна рязности напряже- i НИИ на информационных входах этих ключе

Выходные сигналы ключей блока 14 сдвинуты на 1/К периода от предьзду- .щей пары ключей к -последующей, а амплитуда выходных сигналов изменяется по косинусоидальному закону (фиг. 4 к-х). При этом максимальную амплитуду, равную напряжению на выходах операционных усилителей 11 и 12, имеют сигналы на выходе управляемых ключей 14, и 14,, .

Выходные сигналы блока 14 сумми- РЗтотся усилителем 15, на выходе ко- торого образуется симметричный многоступенчатый сигнал (фиг. 4ц), аппроксимирующий синусоиду.

На выходе модулятора 8 аналогич- HbtM образом формируется многоступенчатый сигнал (не показан), отличающийся в общем случае от сигнала мо- дулятора 7 по амплитуде и сдвинутый относительно этого сигнала по фазе на IT/2.

Работа модулятора (фиг.З) отличается тем, что на информационные входы первых управляемых ключей все пар блока 18 подается одинаковое напряжение, равное выходному напряжению олерационного усилителя 16, а на информационные входы вторых упраляемых ключей всех пар блока 18 подается также одинаковое напряжение, равное выходному нацряжению операционного усилителя 17. Таким образо напряжения на выходах ключей блока 18 будут предоставлять собой меандры одинаковой амплитуды, а изменение амплитуд этих напряжений по косинус идальноьгу закону обеспечивается функциональным делителем 19.

Сигналы с выходов модуляторов 7 и 8 подаются на аналоговый сумматор 9, на выходе которого возникает также многоступенчатое напряжение (не показано), практически неизменное по амплитуде и сдвигающееся по фазе по мере перемещения подвижной части индуктосина 1. Первая гармоническая составляющая этого суммарного сигнала с достаточной точностью вьщеляет- ся простым RC-фштьтром 10, который не имеет резко выраженной частотной зависимости ввиду отсутствия резо- . нансных свойств и мало подвержен влиянию изменений климатических условий. Благодаря этим свойствам исключается дрейф начальной фазы выходного сигнала преобразователя и обеспечивается высокая точность преобразования.

Формула изобретения

1. Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала, содержащий высокочастотный генератор, выход которого подключен к входу индуктосина и к входам блока усилителей-ограничителей, выходы блока усилителей-ограничителей подключены к управляющим входам первого и второго формирователей уровня, информационные входы которых соединены с первой и второй группами выходов индуктосина соответственно, выходы первого и второго формирователей уровня подключены к информационным входам первого и второго модуляторов соответственно, одни управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вто- рым выходами формирователя низкочастотных сигналов, выходы первого и второго модуляторов подключены к входам аналогового сумматора, выход которого подключен к входу фильтра, а выход фильтра является выходом преобразователя, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, формирователь низкочастотных сигналов и модуляторы выполнены многофазными, второй выход и группа дополнительных выходов формирователя низкочастотных сигналов подключены к другим управляющим входам первого модулятора, а первый выход и группа дополнительных выходов формирователя, низкочастотных сигналов подключены к другим управлякнцим входам второго модулятора.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что модулятор содержит первый и второй операционные усилители, функциональный делитель напряжений, блок ключей и суммирзтощий усилитель, входы первого и второго операционных усилителе являются информационными входами мо дулктора, вьгходы первого и второго

операционгшх усилителей подключены к первому и второму входам функционального делителя напряжений, выходы которого подключены к информационным входам блока ключей, управляющие входы которых являются управля- ющиыя входами модулятора, а выходы ключей попарно объединены и подключены к входам суммирующего усилителя, выход которого является выходом модулятора.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что модулятор содержит первый и второй операционные усилители, функциональньш делитель напряжений, блок ключей и суммирующий усилитель, входы перво- го и второго операционных: усилителей являются информационными входами модулятора, управляющие входы ключей являются управляющими входами модулятора, выходы ключей попарно объединены и подключены к соответствующим входам функционального делителя

напр.яжений, информационные входы одних ключей каждой пары объединены и соединены с выходом первого операционного усилителя, информационные входы других ключей каждо й пары объединены и соединены с выходом второго, операционного усилителя, выходы функционального делителя напряжений подключены к соответствующим входам суммирующего усилителя, выход которого является выходом модулятора.

ЛроВень

Уровень

poSfHb

ФигЗ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, С целью повышения точности преобразователя путем снижения инструментальной погрешности фильтра формирователь низкочастотных сигналов и модуляторы вьтолнены многофазными. Высокочастотный генератор подключен к обмотке возбуждения индуктосина и к блоку усилителей-ограничителей В формирователях уровня производится двухполупериодное выпрямление вы- I содных сигналов индуктосина и их суммирование с постоянным значением напряжения. Формирователь низкочастотных сигналов вырабатьгеает многофазные низкочастотные сигналы типа меандра. Выходные сигналы формирователей уровня изменяются по vpoвню по косинусондальнсму закону с помощью делителей напряжения, модулируются выходными сигналами формирователя низкочастотных сигналов и суммируются. В результате суммирования формируется ступенчатый синусоидаль- ньй сигнал низкой частоты, сдвину- тьй по фазе на величину, пропорциональную перемещению индутстосина в пределах полюсного деления, С помощью фильтра КЗ ступенчатого синусоидального сигнала формируется гармонический синусоидальный сигнал той же частоты. 2 з.п.ф., 4 ил. i Isp ел IN Ivd

Редактор А.Козориз

Составитель А.Смирнов

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Здаюкосов

Заказ 4631/57 Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4