Калибратор фазы Советский патент 1980 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к области информационно-измеритолр ной техники и быть использовано а измерительных устройствах, реализую1дих фазовые методы измерений, и в качестве эталона фазового сдвига, а также в вычислительной технике.

Известен калибратор фазы, содержащий ко1Фтутатор опорных напряжений, квадратичные :1ифроуправляемые проводимости, цифроуправляемые линейные проводимости, предназначенные для аппроксимации функций радиальной дробью l .

Недостатком этого калибратора является наличие в нем потенциометров для установки коэффициентов, количество которых определяет порядок аппроксимирующей функции.

Известен калибратор фазы, содержащий коммутатор опорных напряжений и сут мирующий операционный усилитель с линейными дискретно-управляемыми проводимостями на входе и в цепи обратной связи 2 .

Недостатком такого калибратора является методическая погрешность воспроизведения заданного фазового сдвига и нестабильность амплитуды

при поразрядном регулировании,так как при этом производится аппроксимация зависимости фазового сдвига г от изменений величины прсводимостей ь:а входе сумматора.

Целью изобретения является повышение точности и снижение амплитудной нестабильности выходного напряО жения.

Цель достигается тем, что калибратор фазы, содержащий коммутатор опорных напряжений и суммирующий операционный усилитель с дискретно15 управляемыми проводимостями на

входе, соединенными соответственно с выходами коммутатора, и постоянной проводимостью между входом и выходом, снабжен первым, вторым,

20 третьим, четвертым, пятым и шестым дополнительными операционными усилителями с двумя дискретно-управляемыми проводимостями на входе ка :дого из дополнительных операционных усилителей и с постоянной проводимостью между входом и выходом каждого, причем первый выход комм татора опорных напряжений соединен со входом первой дискретно-управля30 емой проводимости первого допо,пнительного операционного усилителя, а второй выход коммутатора опорных напряжений соединен со входом второ дискретно-управляемой проводимости первого дополнительного операционного усилителя, выходы операционног и первого дополнительного операцион ного усилителей соединены соответственно с входами первых и вторых д кретно-управляемых проводимостей вт рого и третьего дополнительных операционных усилителей, выхо,ды которых соединены соответственно с входами первых и вторых дискретно управляемых проводимостей четвертог и пятого дополнительных операционных усилителей, выходы которых соединены с входами первой и второй дискрет но-управляемой проводимости шестог дополнительного операционного усили теля , управляющие входы первых и вторых дискретно управляемых провод мостей всех операционных усилителей соединены между собой соответственно . На фиг. 1 представлена блок-схем калибратора фазы; на фиг. 2 - векто ная диаграмма. Калибратор фазы содержит коммута тор 1 опорных напряжений, операцион ный усилитель 2, первый ,.; второй , третий, четвертый, пятый и шестой добавочные операционные усилители 3,4,5,6,7 и 8, постоянные проводимости 9,10,11,12,13,14 и 15 в цепи Обратной связи операционных усилите лей, первые и вторые дискретно-управляемые проводимости 16,17,18,19, 20,21,22,23,24,25,26,27,28 и 29, соединенные со входом каждого из операционных усилителей. Устройство работает следующим образом. На входы ксммутатора 1 (фиг.1) подаются равные по амплитуде напряжения: U-ft u,g,dCS-i)P г 1J I) где S - количество входов коммутатор Р - разность фаз между напряжениями на к и (к-1) входах коммутатора, и - амплитуда опорного напряжени На входах коммутатора будут напря жения U(N U-eal -)4 где ,1,2,...,S - номер опорного входного напряжения , подключенного на выход коммутатора и (N), Uij.(N) - напряжения соответственнона первом и вто ром выходах коммутатора; N - входной код. жения UT{N)H U(N) поступаоды дискретно-управляемых остей 16-19 (фиг.1), на вхоационных усилителей 2 и 3 тся напряжения, равные соотно:и,,х,и/(ь,и . -Ttm ,) - Ь- . ЗШР ..i iifiS:) ,. А I г sinp , 1, 2,... ,i -значения соответствующихразрядов кода фазового сдвига . Э,,(Ь2 -коэффициенты суммирования, определяемые отношениями величины дискретноуправляемойпроводимости к величине постоянной проводимостисоответстствующегоусилителя. напряжения Ua будет равом: ,045 Sine у. м Ч - 1/Л +ИП cA,. -t/b CQSi.VL4i)-P 1в твенно фаза напряжения и c oSinV.. It, . со.ч. жения и„ и U поступают дискретно-управляемых остей- 20-23. На выходах уси4 и 5 формируются напряженые соответственно: , Ub-ot Uj+jS U , Гл г Ь т , tt-h tV:Vj l. «, ) ( „ iHllllLl. . . St ) Sin(-P -Pj-)

180 ( )

h 0,1,2,..., II

значения соответствующих разрядов кода фазового сдвига;

Xj,, - коэффициент суммирования.

Фазовые сдвиги напряжений Ug и и (фиг.2) равны соответственно

-р -д.--,/ 0 bSirifr(-P4- bVlbbS .t -KP4- i)

5 б Ot,,cosm(-p4-SOi-fbo.cobtfn+i),,)

гч - О + -

V t&O

9 -arctp - ,co5,) + ii co5(m«)(«p-s5)

о .л

р,

160

Разность фаз между напряжениями Ug и U( остается постоянной во всем диапазоне регулирования фазового сдвига, а амплитуда их равна амплитуде опорных напряжений. Таким образом, на входы дискретно-управляемых проводимостей 24,25, 27 (фиг.1) поступают напряжения Ug и Ufe {фиг.2):

e Ul U-e.

Эти напряжения суммируются с коэффициентами:

Jl

-М

(А.

Sin 16001 18ОО

180

5-5in

Sin

ISO

18О

где i 0,1,2,...,9.

Йа выходе усилителя 6 формируется напряжение:

U.U-e ,

на выходе усилителя 7 напряжение Ug При этом

Ot.5Sin(p5

isoo

4)arctg , + fbj-coscp

Это напряжение является выход-ным напряжением дискретно-управляемого калибратора фазы.Таким образом, фазовый сдвиг выходного напряжения U-y может быть записан в виде:

S

.q, ,,

: Kc(m + 0,i ,01 «),

о

Если разность фаз между опорным напряжениями, снимаемыми с выходов коммутатора 1, сделать равной Ю 11

Ф

1в

то выражение для фазы выходного напряжения дискретно-управляемого калИбратора фазы перепишется в виде:

(00 КНО-т е 0,1)

180

Напряжения Uy и Ug поступают через дискретно-управляемые проводимости 28 и 29 на вход усилителя 8, на выходе которого образуется результирующее напряжение.

Коммутатор опорных н 1пряжений 1 {фиг.1) используется для расширения пределов регулирования фазового сдвига от О до (S-1 )-f.

Коэффициенты «Л, - и - прннимают дискретные значения в соответ0ствии с прямым (обратнЕлм) кодом фазового сдвига N(N), поступающим на цифровые входы дискретно-управляемых проводимостей 16-27.

Постоянные проводимости 9-15 слу5жат для выбора режима операционных усилителей.

Операционные усилители в устройстве можно использовать в интегральном исполнении (типа 140УД1Б), дискретно0управляемые магазины проводимостей выполняют методом тонкопленочной технологии. При этом получаются очень малые габариты, достигается экономичность и высокая технологичность устройства .

5

Формула изобретения

Калибратор фазы, содержащий коммутатор опорных напряжений и суммирующий операционный усилитель с дискрет0но-управляемыми проводимостями на входе, соответственмо соединенными с выходами коммутатора, и постоянной проводимостью между входами и выходом, отличающийся тем, что,

5 с целью повышения точности и снижения амплитудной нестабильности выходного напряжения, он снабжен первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым дополнительными операционны0ми усилителями с двумя дискретно-управляемыми проводимостями на входе каждого из дополнительных операционный усилителей и с постоянной проводимостью между входом и выходом каждого, причем первый выход комму5татора опорных напряжений соединен со входом первой дискретно-управляемой проводимости первого дополнительного операционного усилителя, а второй выход коммутатора опорных напряже0ний соединен со входом второй дискретно-упр вляемой проводимости первого дополнительного операционного усилителя, выходы операционного и первого дополнительного операционно5го усилителей соединены соответстветственно с входами первых и вторых дискретно-управляемых проводимостей второго и третьего дополнительных операционных усилителей, выходы ко0торых соединены соответственно с входами первых и вторых дискретноуправляемых проводимостей четвертого и пятого дополнительных операционных усилителей, выходы которых соединены с входами первой и второй дискретно5

управляемой проводимости шестого дополнительного операционного усилителя, управлягацие входы первых и вторых дискретно-управляемых проводимостей всех операционных усилителей соединены между собой соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при жспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 455479, кл. Н 03 К 13/04, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 451189, кл.Н 03 К 13/02. 1974.

W

jr

t

-II- Л

1J А/

N

13

1

. -

фue.J