Фазовращатель Советский патент 1990 года по МПК H03H11/20 

Фиг 1.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в прецизионных устройствах регулирования фазы сигнала.

Цель изобретения - повышение линейности зависимости сдвига фаз от угла поворота средних выводов переменных резисторов,,

На фиг о 1 представлена принципиальн нал электрическая схема предлагаемого фазовращателя; на фиг„ 2 и 3 - графики зависимости фазового сдвига и амплитуд выходных напряжений от угла .поворота средних выводов переменных ре- ,

ЗИСТОрОВо

Фазовращатель содержит фазорасщепи- тель 1 на 90°, первый и второй широкополосные трансформаторы 2 и 3, первый, второй и третий переменные резисторы 2 4-6, первый, второй и третий конверторы 7-9 отрицательного сопротивления , каждый из которых содержит операционный усилитель 10 и первый, второй и третий резисторы 11-13 . 2

Фазовращатель работает следующим образом

На вход фазовращателя поступает гармонический сигнал, который через третий переменный резистор 6 с его 3 среднего вывода, к которому подключен первьй вывод третьего конвертора 9 отрицательного сопротивления, выполненного по схеме неинвертирующего усилителя на операционном усилителе 10 с положительной обратной связью через резистор 11 и резисторами 12 и 13,поступает на вход фазорасщегштеля 1 на 90° о С первого выхода фазорасцепителя 1 на 90° напряжение с фазовым сдвигом равным нулю поступает на первичную 067 мотку первого широкополосного трансформатора 2 и далее через его вторичную - обмотку на подключенные к вторичной обмотке перекрестно крайними вывода- ми первый и второй переменные резисторы 4 и 5 о С второго выхода фазорас1- щепителя 1 на 90° напряжение с фазовым сдвигом 90° поступает на первичную обмотку второго широкополосного трансформатора 3 и далее с его вторичной обмотки через первьй и второй конверторы 7 и 8 отрицательного сопр отив.ч ления, выполненные по аналогичной схеме, что и третий конвертор 9 отрицательного сопротивления, поступает на средние выводы соответственно первого и второго переменных резисторов 4 и 5, причем средние выводы первого, второго

RI

R

В

третьего переменных резисторов меанически объединены на одной оси.

Выходные напряжения фазовращателя нимаются со средних выводов первого второго переменных резисторов 4 и 5 описываются одним выражением

ип 2eM+jeKl-.QnA U t-ei(1-«0A

.1

1-(1-2cOrot- 0,5-0,5Sign(Q,5-cO: }B

(D

де оЈ - коэффициент,пропорциональный углу поворота средних выводов первого, второго и третьего переменных резисторов и изменяющийся от 0 до 1; п - коэффициент трансформации

второго широкополосного трансформатора 3;

коэффициент, равный отношению сопротивления первого или второго переменных резисторов 4 и 5 и сопротивления резисторов 11-13 первого и второго конверторов 7 и 8 отрицательного сопротивления; коэффициент, равный отношению сопротивления третьего переменного резистора 6 и сопротивления резисторов 11-13 третьего конвертора 9 отрицательного сопротивления. Из выражения (1) следует, что моуль выходного напряжения описывается ыражением ,

if cC-O TJZMl-oQ n A 1-oC(1-ct)A

1-(1-2o0 d ,5-0,5Sign(0,5-cOQ}B

а фаза выходного напряжения описывается выражением

/ , ot(1-oi)nA lf(et)- arctg . 2о,-1

Нелинейность зависимости фазы выходного напряжения от угла поворота средних выводов первого,- второго и третьего переменных резисторов 4-6 1р(оО определяется разностью uCf Ц(оО - 180 об и достигает минимального значения, равного +1° при значении пА 2,7. Модуль выходного напряжения К 1 при об 0 и оЈ 1 о При ,5ииА 2,7 модуль выходного напряжения К 1 при А 1,3 и коэфEU R

51578804

ициенте трансформации второго широко- перекрестно олосного трансформатора п 2,077,

Нелинейность зависимости модуля выодного напряжения от угла поворота редних выводов первого, второго и ретьего переменных резисторов К (oL.), пределяется разностью и К К(оО -1 достигает минимального значения, авного j-0,02 при В 0,43„ Ю

Таким образом введение третьего

и второй пер ние выводи к динены на од дами фазовра чены первые конвертеров ния соответс торых соедин чающий вышения лине фаз от угла переменных р широкополосн конвертор от ния и третий вый; второй торого соеди ются входом вывод третье механически со средним в го резистора расщепителя воду третьег ного сопроти торого соеди торой подклю ной и вторич кополосного выводы котор венно к втор ля на 90° и конвертора о ния, причем первого и вт ров равна 1, ления третье

конвертора;отрицательного сопротивления, третьего переменного резистора с сопротивлением ,43R, второго широкополосного трансформатора с коэффициентом трансформации ,077, при равенстве сопротивлений R первого, второго и третьего резисторов 11-13 первого, второго и третьего конверторов 7-9 и равенстве сопротивления первого и второго переменных резисторов значению R{ 1 ,3R, позволяет уменьшить нелинейность зависимости фазы выходного напряжения от угла поворота средних выводов переменных резисторов до +1 при нелинейности амплитуды выходного напряжения +2% в диапазоне изменения взаимного Фазового сдвига от 0 до 360°„

Формула изобретения

Фазовращатель, содержащий фазорас- щепитель на 90°, к первому выходу которого подключен первый вывод первичной обмотки первого широкополосного трансформатора, второй вывод которой и средний вывод вторичной обмотки первого широкополосного трансформато

Ю

5

20

5

0

5

крайними выводами первый и второй переменные резисторы, средние выводи которых механически объе- i динены на одной оси и являются выходами фазоврацателя, к которым подключены первые выводы первого и второго конвертеров отрицательного сопротивления соответственно, вторые выводы которых соединены между собой, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности зависимости сдвига фаз от угла поворота средних выводов переменных резисторов, введены второй широкополосный трансформатор, третий конвертор отрицательного сопротивления и третий переменный резисторы,пер- вый; второй выходы и третий отвод которого соединены между собой и являются входом фазовращателя, а средний вывод третьего переменного резистора механически объединен на одной оси со средним выводом первого переменного резистора и подключен к входу фазо- расщепителя на 90° и к первому выводу третьего конвертора отрицательного сопротивления, второй вывод которого соединен с обцей шиной, к которой подключены первые выводы первичной и вторичной обмоток второго широкополосного трансформатора, вторые выводы которых подключены соответственно к второму выходу фазорасцепите- ля на 90° и к второму выводу первого конвертора отрицательного сопротивления, причем величина сопротивления первого и второго переменных резисторов равна 1,3 R, а величина сопротивления третьего переменного резистора

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение линейности зависимости сдвига фазы от угла поворота средних выводов переменных резисторов. Фазовращатель содержит фазорасщепитель 1 на 90°, широкополосные трансформаторы (ШТ) 2 и 3, переменные резисторы 4, 5 и 6, конверторы 7, 8 и 9 отрицательного сопротивления, содержащие операционный усилитель 10 и резисторы 11, 12 и 13. Введение конвертора 9, резистора 6 с сопротивлением R 3 - 0,43R, ШТ 3 с коэффициентом трансформации N = 2,077 при равенстве сопротивлений резисторов 11, 12 и 13, конверторов 7, 8 и 9 и равенстве сопротивлений R резисторов 4 и 5 значению R 1 = 1,3R позволяет уменьшить нелинейность зависимости фазы выходного напряжения от угла поворота средних выводов переменных резисторов до ± 1° при нелинейности амплитуды выходного напряжения ± 2% в диапазоне изменения взаимного фазового сдвига от 0 до 360°. 1 ил.

ра соединены с общей шиной, параллель-.- равна 0,43 R, где R - величина со„

но вторичной обмотке первого широкополосного трансформатора подключены

противления резисторов конверторов рицательного сопротивления

противления резисторов конверторов рицательного сопротивления

Фиг. 2

Фиг.з