Преобразователь фазового сдвига во временной интервал Советский патент 1979 года по МПК H03K13/20 G01R25/00 

Предложенное устройство относится к электроизмерительной технике и может быть применено, при измерении фазовых сдвигов. Известен преобразователь фазового сдвига в код, в котором временной инТе вал заполняется вспомогательными импульсами к подсчитывается их количеств во 1. Такой прео азователь может быть использован только на фиксированных частотах. Известен преобразователь, в котором компенсация ухода частоты осуществляется на уровне преобразования фаз временной интервал 2. Однако этот преофазователь требует наличия источн ка стабильнохх) эталонного напряжения, имеет невысокую точность преофазовднвя погрешности от изменения аталонвого напряжения и низкое быстродействие иэ-за инерционности преобразо вателя частота-напряжение. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, состоящий из двух формирователей коротких импульсов, соответствующих моментам перехода через нуль входных напряжений, и триггера, вхоаы которого соединены с выходами формирователей, а выход триггера с одним из входов элемента совпаденияз второй вход которого соединен с выходом генератора з. Недостатком этого устройства являе-рся зависимость временного интервала, по- , лучаемого на выходе триггера, от частоты входных напряжений. При этом выходной код пропорционален не только фазо вому сдвигу, но и частоте входных напрк жений. Это ограничивает область приме иения устройства. Цель изобретения расширение часахэтного диапазона и повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в предложенный преобразователь фа-

зового сдвига во временной интервал иополнительно введены источник опорного напряжения, два интегратора, три ключа, инвертор, детектор нуля и триггер. Выход источника опорного напряжения подключей к потенциальным входам первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены соответственно с выходом первого триггера и с прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого подключен к первым входам третьего ключа и дополнительного триггера. Выход первого ключа через первый интегратор и детектор нуля соединен со вторым входом дополнительного тригге ра, выход второго ключа через второй интегратор и инвертор - ко второму входу третьего ключа, выход которого связа со входом первого интегратора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя фазового сдвига во временной интервал} на фиг. 2 - эпюр напряжений в соответствующих точках

устройства.

Преобразователь содержит формирователи 1 и 2, выходы которых соединены со входами первого триггера 3, а выход формирователя 2 подключен ко входу счетного триггера 4. Выход триггера 3 и первый выход триггера 4 соответственно соединены с управляющими входами ключей 5 и 6, на входы которых подано опорное напряжение U оп источника опорного напряжения 7. Второй выход триггера 4 соединен с управляющим входом ключа 8, а выход последнего - с выходом ключа 5 и входом первого интегратора 9. Выход ключа 6 подключен ко входу второго интегратора 10, выход которого через инвертор 11 подключен ко входу ключа 8. Выход интегратора 9 через детектор нуля 12 соединен с первым входом третьего триггера 13, а второй вход последнего - со вторым выходом триггера 4.

В исходном состоянии на вход формирователя 1 поступает напряжение U , а на вход формирователя 2 - напряжение и 2 . относительно которого измеряется фаза напряжения U . В момент перехода напряжений (J и Ug через нулевой уровень от отрицательного значения к положительному на выходах формирователей 1 и 2 образуются короткие импульсы, которые, поступая на входы триггера 3, формирун.)Т на его выходе временной интервал t , 1))о;1ор11И1 нальный фазовому сдвигу Ч , причпм

V 21Г i / Т,

и Ог, где Т - период колебаний

u -t

Импульс длител1.иос1ью

открывает ключ 5 и 1П теграто) О

ГпАрЯЖООТСЯ

и

от источника опорного нлприжения

оп

до напряжения

и пт - опгде t; - постоянная времени интегратора 9. Одновременно на первом выходе трнх

4 формируется импульс д;п1тельностью Т, который открывает ключ 6, и интегратор 10 заряжается от Г()го же источника опорного напряжения Uon -о ПЧ- пряжен я

Т

mg- оп

1 2постоянная времени интегратогдера 10.

По прохождении очередного импульса от формирователя 2 триггер 4 перебрасыается, закрывается ключ 6, и открывается ключ 8.

Напряжение с выхода интегратора Ю инвертируется инвертором 11 и поступает через ключ 8 на вход интс-гратора 9, который хранит напряжение U,-,; и начинает разряжать его. Одновременно сиг нал со второго триггера 4 перебрасывает триггер 13, формируя начало выходного временного интервала t.

Интегратор 9 разряжается ао нуля за время fc х При этом

откуда

Так как

получим -t КЧ, 211

где К - коэффициент пропорциональности.

При яос:тижении нулевого уровня на выходе интегратора 9 детекгор нуля перебрасывает триггер 13, формируя на его выходе временной интервал t- .

Таким образом, величина t не зависит от длительности периода входных н пряжений, между которыми измеряется фазовый сдвиг. В ;i.iMiu3N( устройстве не 11рг пьягу1яют(.:я цк.Ьования к стабильности опорного пппряжония, 1ак как оно не входит в конечно ; выражением для t j( , Устройство нозшлляот нроводнть преоб изонпиие фазового сдвига в течение пе- риод.) входных напряжений во временной инт(. Формула изобретения Преобразователь фазового сдвига во фемо11ной интервал, содержащий два т пптера и два формирователя коротких импульсов, выход одного 113 которых подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго шоомиоователя коротких импульсов и со счетным входом второго триггера, отличающийся тем, что, с целью расщирения частотного диапазона и повышения точности преобра зования, в него дополнительно введены и точник опорного напряжения, два интегра тора, три ключа, инвертор, детектсф нуЛЯ и триггер, причем выход источника опорного напряжения подключен к потенциальным входам первого и второго ключе, управляющие входы которых соединены соответственно с выходом первого трИ гера и с прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого подключен к первым входам третьего ключа и дополнительного триггера, выход первого ключа через первый интегратор, и детектор нуля соединен со вторым входом дополнительного триггера, выход второго ключа через второй интегратор и инвертор ко второму входу третьего ключа, выход которого связан со входом первого интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ермолов Р, С. и др. Цифровые измерительные приборы. Л., Энергия , 1971. 2.Вестник Киевского политехнического института, серия Автоматика и элек- троприборостроение, № 11, 1974. 3.Смирной fl. Т. Цифровые фазомет ры. Л,, Энергия, 1974.