ДИСКРЕТНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ С НИЗКООМНЬШ ВЫХОДОМ Советский патент 1970 года по МПК H03D3/04 G01R27/28 

Развитие информационно-измерительной техЕвки требует дальнейшего совершенствования первичных преобразователей: повышенпя их точности, расширения частотного диапазона, использования более дешевых элементов схемы.

Изобретение относится к числу таких преобразователей, в Частности к фазовращателя-м для создания полярно-координатных и компенсационных фазометров. Необходимо отметить, что тачное воспроизведение фазового сдвига - задача более сложная, чем измерение одВига фаз на основе измерения частоты или времени, для которых существуют более точные эталоны.

Известны устройства, в которых выходное напряжение с регулируемыми значениями модуля и фазы лолу1ается .путем суммирования двух токов, находящихся в квадратуре, на низкоомном сооротивлении.

При формировании в устройстве напряжения с заданной фазой и постоянным модулем выходного напряжения необходимо каждый раз рассчитывать величины сопротивлений.

В предлагаемом фазовращателе фаза регулируется подекадно в «аждом квадранте тремя переключателями {например, через 10°, 1° и 0,1°), что достигается суммированием трех синфазных и трех квадратурных токов, два из которых протекают через все сопротивление RH, а четыре - через определенные части этого сопротивления. Причем сумма синфазных токов всегда пропорциональна созф, а сумма квадратурных - з1пф. Использована алтроксимация функций созф Т1 з1пф в диапазоне О-90° через равные интервалы

- отрезками прямых, число которых равно п.

Принципиальная схема декадного низкоомного фазовращателя показана на чертеже. Выходное напряжение Ug, амплитуда которого постоянна, а фаза регулируется подекадно тремя переключателями (в рассматриваемом конкретном случае шестиплатным переключателем Я/--через 10°, двухплатным П2 - через Г и ПЗ - через 0,1°), снимается с сопротивления выходного делителя 10 г (VH). Контакты переключателя Я/ перемещаются в горизонтальном направлении, а контакты переключателей 172 и ПЗ Б вертикальном направлении. На входы фазовращателя подаются два напряжения, сдвинутые на 90° и равные :по амплитуде.

Для формирования постоянного по модулю напряжения с регулируемым фазовым сдвигом в схеме реализуется соотношение: Коэффициенты cos ф И sin ф .при изменении фазы выходного напряжения ф устанавливаются одновременно переключателями 171, П2 и ЯЗ. Для упрощения устройства при сохранении в достаточной степени его метрологических характерястих использована алпромация синусно-косинусной зависимости в Пределах от О до ЭО через равные интервалы (10°), т. е. использовано функциональное аналого-1кодовое преобразование. Для уяснения принцила работы рассмотрим грубую регулировку фазы переключателем П1 при выведенных переключателях П2 и ПЗ. В этом случае имеем: t/o(x,){xO+/(x,) +/3,(xi).10r+ + /2(i)9r,(1) гдеХ -положения переключателя П1 (О, 1, 2, ..., 8), с помощью которого фаза изменяется через 10°; 1(Х:) -квадратурная составляющая тока, через сопротивления (ВЫХОДНОГО делителя;I(xi), /2(A;i), /3 (xi)-синфазные составляющие тока через сопротивления выходного делителя. Сопротивления фазовращателя, коммутируемые шестиплатным переключателем П1, выбраны из следующих соотношений: ; (цепь I), R(,) ; (цепь II), , (xi + 1) .(A:,) HTC sin (xi +1) -- - sin X2 -r- 2n2л (цепь III), (.lCi) COS Jfj - - COS (Xi + 1) (цепь IV), K(x,} WR,(x,); (цепь V), R,(x,) (л:0; (цепь VI), где n - число отрезков аппроксимации (в нашем случае п 9). Параметр фазовращателя R и сопротивление одной секции выходного делителя г должны удовлетворять соотношению: Подставляя вышеприведенные соотнощепия (2-7) В уравнение (1) и учитывая (8), получим выражение для мгновенного значения выходного напряжения UQ: o f/«- -Sinfc« + X,-f V J Таким образом, лрч изменении положения л:1 переключателя Я/ фаза выходного напряЛубния изменяется через 10°, а модуль остается постоянныл и равным . При увеличении фазы величина тока l(x,i} увеличивается, а тока I(i) уменьшается (соотношения 2-3). Изменяются и токи h(X, Iz(y), h(xi) и Iz(xi) в соответствии с изменением крутизны прямой аппроксимирующей функции cos ф или sin ф. Считая далее с апределенньш приближением, что функции sin9 и cosф линейны в интервале-- (т. е. в интервале 10°), их регулировку производят линейными делителями при помощи переключателей П2 и ПЗ. При иЗ.мененли положений переключателей П2 и ПЗ токи I2(xi), /2(1), /3(:1) и Isixi) проходят через соответствующее число сопротивлений выходного делителя. Цена деления переключателей П2 и ПЗ по каждой квадратурной составляющей изменяется в соответствии с изменением наклона аппроксимирующей прямой при изменении Xi, что следует из соотнощений (4-7). При этом цена деления переключателя ПЗ всегда меньше в 10 раз цены деления переключателя П2. Итак,, в общем случае имеем: ,t+ (А:, + 0,1х2-Ю,01хз)1 . f I2п J Детальный япализ показал, что уже при (переключатель П1 регулирует фазу через 10°) методическая погрешность фазы не превосходит одной минуты. Как показал анализ, с достаточной точностью необходимо изготавливать только сопротивления г, R(XI) и R(XI). Точность же изготовления сопротивлений Rzixi) и .2(2) может быть снижена в 3 раза, а сопротивлений Кз(х1) и R3(xi) IB 10 раз (6), (7). Например, при допустимой погрешности R{xi) и R(xi), равной 0,1%, получим 0,3% для сопротивлений R2(xi) и R2{X }, и 1%-для сопротивлений Кз(Х}) и R3(xi). Изготовление таких сопротивлений не представляет затруднений. При этом дополнительная погрешность модуля выходного напряжения, вызванная неточностью изготовления сопротивлений, не превысит 0,2%. Выход фазовращателя низкоомный и, слеовательно, достаточно .мощный, что практиески устраняет влияние нагрузки на модуль ыходного напряжения. Активная нагрузка е влияет на фазу выходного напряжения. В выходной цепи устройства «ет переключающихся контактов. Подекадная дискретная регулировка фазы позволяет использовать фазавращатель в схемах автоматических цифровых приборов. Устройство вы1польено полностью ;из активных сопротивлений, что создает предпосылки для успешного .применения предлагаемого фазовращателя в схемах полярно-координатных -компенсаторов и комленсационных фазометров как ручного, так и автоматического уравновещивания IB широком диапазоне частот и на малый предел измерения - порядка 10 мв. Предмет изобретения Дискретный фазовращатель с низ1коомным выходом и лостоянным модулем напряжения выхода состоящий из двух источников равных ПО модулю ортогональных напряжений и резисторов, отличающийся тем, что, с целью поразрядного регулирования фазы, низкоомный резистор снабжен п-отводами (п-число знаков младшего разряда) и соединен с 2 г-1ветвями (т-чг сло разрядов и число Ветвей, .подключенных к одному источнику), причем две ветви старшего разряда соединяют источники напряжений с полным числом секций низкоомного резистора, а остальные 2(т-1) ветвей вдладших разрядов соединяют .источники напряжений с отводами низкоомиого резистора.

АУ 3 I г

iri/