Широкополосное управляемое фазосдвигающее устройство Советский патент 1980 года по МПК G01R25/04 

(54) ШИРОКОПОЛОСНОЕ УПРАВЛЯЕА1ОЕ ФАЗОСДЗИГАЮЩЕЕ

I

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для обеспечения плавного изменения фазы гармонических сигналов в широком диапазоне частот.

Известно фазосдвигающее управляемое устройство инфранизкочастотного диапазона, содержащее два усилителя постоянного тока с двумя цепями обратной связи, одна из которых содержит резистор, а другая - резистор и конденсатор, причем ДЛЯ повышения линейности характеристики утфавления в цепях обратной связи встречно включены спаренные потенциометры, между крайниь1и и подвижными выводами которых включены корректирующие резисторы l.

Однако это устройство обладает невысокой точностью, определяемой точностью и стабильностью используемых резисторов, потенциометров, корректирующих резисторов и конденсаторов. Кроме того, угол сдвига фаз, создаваемый этим устройством, зависит от часУСТРОЙСТВО

тоты сдвигаемого сигнала. Поэтому необходимо производить настройку устройства на заданную частоту путек-. изменения значения емкости конденсатора обратной связи. Это обстоятельство существенно сужает область применения подобных устройств, так как число необходимых значений частот сдвигаемых сигналов чрезвычайно велико, а игкала номинальных значений серийно вьшускае10мых конденсаторов ограничена.

Известно также широкополосное управляемое фазосдвигающее устройство инфранизкочастотного диапазона, содержащее усилитель nocTosnnioro тока с кон15денсатором в цепи обратной связи, спаренные потеншюметры, нуль-орган, амплитудные детекторы, реверсивный счетчик импульсов, преобразователь кодсопротивление, КЛЮЧИ, генор атор импуль20сов и дополнительну те усилители 2 .

Однако это устройство обладает относительной нестабильностт ю создаваемого сдвига фаз, обусловленной гзромоиной и температурной нестабильностью коэффициента усиления усилителя постоянно1го тока. Цель изобретения - повысить стабильность и диапазон создаваемого сдвига фаз. Это достигается тем, что Е. широкополосное управляемое фазосдвигаюшее устройство, содержащее преобразователь код-сопротивление, амплитудный детектор, подключенный к первым входам упомянутого преобразователя и нуль-органа, усилитель постоянного тока, выходом соединенный через другой амплитудный детектор со вторым входом нуль-органа, выходы которого подсоединены к оцтол из входов соответствующих ключей, другие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходы ключей ко входам реверсивного счетчшса импульсов, выход которого соед1гаен со вторым входом преобразователя 7сод- сопротивлен введен повторитель сигнала, вход которого подсоединен к выходу преобразователя код-сопротивление, а выход через переменный резистор - ко входу усилителя постояютого тока, вход и выход которого замкнуты через посто5шный резистор, а выход усилителя постоятюго тока через конденсатор обратной связи соединен со входом повторителя сигнала. На чертеже представлена функшюналь ная схема данного Ш1фокополосного управляемого фазосдвигающего устройства. Это устройство содержит входн ло клемму 1, подсоед шеннук непосредствен но к одному из входов преобразователя 2 код-сопротивление , а через ампштудный детектор 3 - к одному из входов нуль-органа 4; усилитель постоянного тока 5, выходом соединенный через другой амплитудный детектор 6 с дру;гим входом нуль-органа 4, выходы кот«эрогх1 подсоединены к одним из входов соответствующих ключей 7 и 8, другие входы которых подключены к вьгходу генератора 9 импульсов, а вь1ходы - ко входам реверсивного счетчика 1О импульсов выход которого соединен с другим входом преобразователя 2 код-сопротивление, и повторитель 11 сигнала, вход которого подсоединен к преобразователю 2 код-сопротивление, а выход через переменный резистор 12 - ко входу уси лителя 5 постоянного тока, вход и выход которого замкнуты через постоянный резистор 13, а выход усил}1теля 5 постоян ного тока, ЯВЛ5ПОЩИЙСЯ выходом устройст через конденсатор 14 обратной связи соединен со входом повторителя 11 сигнала. Данное устройство работает следующим образом. Входное напряжение U поступает на входную клемму 1 и далее через преобразователь 2 код-сопротивление, повторитель 11 и переменный резистор 12 На усилитель 5 постоянного тока, вход и выход которого замкнуты через постоянный резистор 13. Напряжение на выходе усилителя 5 постоянного тока, являющегося выходом устройства, при этом будет где Uц.,J- амплитуда напряжения на выходе устройства; - угловая частота сдвигаемого сигнала; R - сопротивление преобразователя 2 код-сопротивление; С - емкость конденсатора 14 обратной связи; L)g,.(- амплитуда входного напряжения. Напряжетше на выходе амплитудного детектора 6 будет .«Л.ы..) Напряжение на выходе амплитудного детектора 3 будет ..v где KQ и К( коэффигшенты преобразования соответственно амплитудных детекторов 6 и 3. Оба напряже1шя поступают на вход нульоргана 4, который открывает один из ключей 7 или 8, в зависимости от знака разности ( Q -UQ-J, ) - При этом,-если открыт ключ 7, и имульсы с выхода геьератора 9 импульсов поступают на сумм фующий вход реверсивного счетчика 10 импульсов. Цифровое состояние реверсивного счетчика 10 переносится в преобразователь 2 и изменяет значешге его соггротивления R . Напряжение U . а, с ледова тель}ю, иО в соответствии с вьфажением (1) и (2) ук-1еньшается. Г1осту11леш1е импульсов в реверсивный счетчик 10 прекратится, когда UQ j станет равным . Если , открыт К1ПОЧ 8, и импульсы с генератора 9 импульсов поступают .на вычитающий вход реверсивного счет|чкка 1О. Работа устройства при этом происходит аналогичным образом, так, :что поступление импульсов в реверсив ный счегчч:к IО прекратится, KorflaUa уравняется с UQ. При этом ,K Ча.ах При KQ, - получаем ш,а„с-1 т.о. , устройство поддерживает постоянным произведение ci) 1- const независимо от значений входного напр жения Ug, и его частоты Ы- , а так независимо от точности и стабильности . При этом, в соответствии с выраже ниями (2) и (З) поддерживается равен во амплитуд входного и выходного сиг налов, О -Ug и фазовый сдвиг, созд ваемый устройством, будет иметь вид ), где К - коэффициент усиления прямой цепи от входа повторителя 11 до входа усилителя 5 постоянного ток Погрешность этого сдвига будет aK Qrctg j (5 Модуль комплексного коэффициента передачи устройства будет равен )r;.,iDicafv(:+im ja:;j c4vc +i M Возведя обе части выражения (б) в квадрат и приняв во внимание, что ( и ), получим (со ) , шУяЧЯ мТ откуда: Подставив (7) в (4), получим: откуда 1 ,Ц агссо«.Т.о. угол сдвига фаз, создаваемый устройством, его точность и стабильность полностью определяются значени коэффициента усиления прямой цепи уст ройства К . При достаточно большом значении коэффициента усиления усилителя 5 постоятюго тока, имеем: -,-.«где - коэффициент передачй повторите- ля 11; Rj и ({ -сопротивления соответственно резисторов 12 и 13. Подставляя (9) в (8) получим Т.е. при К„ U. 2, значение создаваемого устройством сдвига фаз в диапазоне рабочих частот полностью определяется значением сопротивления резистора R и не определяется точностью и стабильностью коэффициента усиления усилителя 5 постоянного тока. В дагсном устройстве выход усилителя 5 является выходом устройства, т.е. напряжение на его выходе равно входному и не меняется во всем диапазоне рабочих частот устройства. Поэтому угол сдвига фаз, создаваемый устройством, не зависит от динам 1ческого диапазона усилителя 5 постоянного тока. Устройство может работать в диапазоне частот от сотых - тысячных долей Гц до сотен . Формула изобретения Ш1фокополосное управляемое фазосдвигающее устройство, содержащее преобразователь код-сопротивление, амплитудный детектор, подключенный к первым входам упомянутого преобразователя и нуль-органа, усилитель постоянного тока, выходом соединенный через другой амплитудный детектор со вторым входом нульоргана, выходы которого подсоединены к од1щм из входов соответствующих ключей, другие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходы ключей - ко входам реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен со вторым входом преобразователя код-сопротивление, отличающее- с я тем, что , с пелью повыщения стабильности и расширения диапазона создаваемого сдвига фаз, в него введен повторитель сигнала, вход которюго подсоединен к выходу преобразователя кодсопротивление, а выход через переменный резистор - ко входу усилителя постоянного тока, вход и выход которого замкнуты через постоянный резистор, а 73602 выход усилителя постоянного тока через конденсатор обратной связи соединен со входом повторителя сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе S 28 1.Авторское CBHneTf..nbCTBo CCCF № 248842, кл.1О1Й 25/О4, 1968. 2.Авторское свнлетсльство CCCF К 425126, кл. С,01 R 25/04, 18.05.72.