Управляемый фазовращатель Советский патент 1987 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении различных устройств, измерительных преббразовате- лей, фазометров, систем фазовой автоподстройки частоты, следящих систем контроля и регулирования.

Цель изобретения - повьшение точности сдвига фазы синусоидального сигнала.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого фазовращателя.

Фазовращатель содержит блок 1 сдвига фазы на 90°, управляемые делители 2 и 3 напряжения, сумматор 4 и блок 5 сравнения напряжений синусоидального сигнала. Входы блока 1, первого управляемого делителя 2 и второй вход блока 5 объединены и подключены к источнику входного синусоидального сигнала, выход блока 1 соединен с входом второго управляемого делителя 3, на управляющий вход которого подается напряжение управления фазовращателя, выходы управляемых делителей, напряжения 2 и 3 соединены с входами сумматора 4, выход которого является выходом устройства, а также соединен с первьп-г входом блока .5, выход которого соединен с управляющим входом первого управляемого делителя 2 напряжения.

Принцип действия управляемого фазовращателя основан на реализации известного математического выражения для синусоидальной функции

f(t) А sin (cot -I- If)

a sincot + Ъ cos cot

где A - амплитуда синусоидального

сигнала;

. cf - угол сдвига фазы; а, Ъ - коэффициенты пропорциональд

ности, причем т- tgCj) , а

. А а + Ъ

Для реализации вьфажения (1) необходимо входной синусоидальный сигнал

и, (t) UQ sinco t

(2)

преобразовать в сигнал, сдвинутый по Фазе на 90 ,

V,(t и sin(cot + 90°) /2

Но cos Qt .

схеме выполняет

|0

Эту операцию в

блок сдвига фазы на 90°. Далее алгоритм предполагает соответствующее изменение амплитуды полученных составляющих U,(t) и U2(t) так, что при дальнейшем суммировании на выходе устройства получают синусоидальный сигнал с необходимой фаЗОЙ, причем важным требованием является сохранение амплитуды входного сигнала. Функцию управляемого изменения амплитуд квадратурных составляющих выполняют в схеме управляемые делители напряжения. Амплитуда составляющих должна изменяться в диапазоне от О до + Up,. что определяется граничными углами сдвига фазы.

Соотношение амплитуд составляющих

при указанных углах сдвига фазы приведено в таблице.

q, град О 90 |-90 ИбоГ80

и.

о -и.

-и„

Необходимые коэффициенты деления для составляюшлх U, (t) и l(t}, со- ответствуюш 1е требуемому углу сдвига фазы, пропорциональны sin и cos этого угла. Получение этих коэффициентов является основной трудностью при построении подобных структур фазовращателей.

В предлагаемом фазовращателе использовано то обстоятельство, что амплитуда сдвигаемого по фазе сигнала должна оставаться неизменной, что позволяет просто решить задачу получения одного из указанных коэффициентов.

При этом управление фазовращателем ведется по одной из составляющих, т.е. напряжение управления, пропорциональное требуемому сдвигу фазы, подается на управляющий вход, одного из управляемых делителей напряжения, а напряжение, пропорциональное необходимому коэффициенту деления другой составляющей, подается на управляющий вход управляемого делителя напряжения этой составляющей с выхода блока сравнения напряженийо При этом амплитуда выходного сигнала фазовращателя точно равна амплитуде входного

сигнала, только при правильном соотношении коэффициентов деления составляющих и(t) и и(t).

Диапазон углов сдвига фазы управляемого фазовращателя зависит от того, по какой из составляющих ведется управление фазовращателем.

Если на один из входов подавать напряжение составлякяцей входного сиг- нала, а на другой.напряжение управления, то при К 0,1 можно производить управляемое деление входного напряжения с хорошей линейностью и в широком диапазоне, причем при 0,

вых п Р м о Гбля тоже равно О, что позволяет получать точные фазовые сдвиги на углы, кратные 90°, т.е. когда в выходном сигнале фазовращателя присутствует только одна из составляющих с определенным знаком.

При использовании перемножителей аналоговых сигналов в качестве управляемых делителей напряжение управления фазовращателем должно изменяться в диапазоне от -U до +Uunn , что

jjnp макс

НИР макс соответствует диапазону фазовых углов сдвига от -90 до +90°

Структура блока сравнения напряжений зависит от требуемой точности операции фазового сдвига синусоидального сигнала, что в.конечном итоге выражается в законе, который реализует регулирующее устройство (пропорциональный, интегральный.и т.д.), и в способе ввода регулируемого па

Редактор О. Головач Заказ 3480/48

Составитель В. Шубин

Техред М.Ходанич Корректор Д. Пилипенко

Тираж 730Подписное

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

раметра (амплитудное значение синусоидального сигнала, среднее и т„д,). В простейшем случае блок содержит амплитудные детекторы и пропорционально-интегральный регулятор на операционном усилителе, выход которого является выходом блока сравнения напряжений.

Формула изобретения

. Управляемый фазовращатель, содержащий два управляемьк делителя напряжения, блок сдвига фазы на 90° и сумматор, выход которого является выходом устройства, а входы подключены к выходам первого и второго управляемых делителей напряжения, входы

которых соединены с источником синусоидального сигнала соответственно с первым - непосредственно, а с вторым - через блок сдвига фазы на 90 , отличающийся тем, что,

с целью повышения точности, в него введен блок сравнения напряжений, первый вход которого соединен с источником синусоидального сигнала, а второй - с выходом сумматора, а выход

блока сравнения напряжений соединен с управляюш 1м входом первого управляемого делителя напряжения, а вход управления сигналом управляемого фазовращателя соединен с управляющим входом второго управляемого делителя

напряжения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении различных устройств: измерительных преобразователей, фазометров, систем фазовой ав- топодстройки частоты, следящих сис,тем контроля и регулирования. Цель изобретения - повышение точности сдвига фазы синусоидального сигнала - достигается за счет введения блока 5 сравнения напряжений синусоидального сигнала и соответствующих функциональных связей. Кроме того, фазовращатель содержит блок 1 сдвига фазы- на 90, управляемые делители 2 и 3- напряжения, сумматор 4. Структура блока 5 зависит от требуемой точности операции фазового сдвига синусоидального сигнала. В простейшем ва- -рианте блок содержит амплитудные детекторы и пропорционально-интегральный регудятор на операционном усилителе выход которого является выходом блока. 1 табл., 1 ил. (Л идых It}