Фазовый дискриминатор Советский патент 1981 года по МПК H03D13/00 

(54) ФАЗОВЫЙ ДИСКРИМИНАТОР

HacTOHEiee изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в фазовых системах про раммного управления. Известны фазовые дискриминаторы, содержащие фильтр и два триггерных счетчика, связанных с блоком преобразователей код-напряжение Cl3« Однако они имеют низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фазовый дне криминатор, соедржащий ш выход которого является выходом уст ройства, и блок преобразователей ко напряжение, входы которого соединен с первыми и вторыми выходами двух счетчиков импульсов, входы которых соединены с выходными шинами устрой ства 2}. Недостатком зтого дискриминатора также является относительно низкое быстродействие, так как постоянная времени фильтра должна быть доста,точна для надежного вьщеления постоянной составляющей выходного сигнала (сглаживания пульсаций ШИм), однако чем больше эта постоянная времени, тем меньшим быстродействием обладает фазовый дискриминатор и, следовательно, тем хуже зксштуаутационные характеристики фазового дискриминатора. Например при применении фазового диокриьшнатора в - Ktfiec Be измерителя рассогласования (элемента сравнения)следящего электросфивода наличие значительной постоянной времени фазового дискршшнатора ограничивает допустимый коэф циент усиления следящего электропривода (добротность по скорости) тем больше эта постоянная времени. Целью изобретения является повьаение быстродействия фазового дискриминатора. Это достигается тем, что в фазовый дискриминатор, содержавр1й шьтр, выход которого является выходом устройства, и блок преобразователей ко/г напряжение, входы которого соеда1нены е первыми и вторыми выходами двух счетчиков импульсов, входы которых соедннеши с входными шинамз устройства, введены ключевые усилители, дополнительные фильтры, коммутаторы и блок суммирования, выход которого подключен к входу фильтра, nepBt вход - к выходу блока преобразователей код-напряжение, а второй, третий четвертый и пятый входы через идентич ные каналы из последовательно соединенных коммутатора, дополнительного фильтра и ключевого усилителя подключены соответственно к третьему и первому выходам первого счетчика импульсов н к третьему и первому выходам второго счетчика импульсов, причем третий и первый выходы первого счетчика подключены соответственно к вторым входам коммутаторов первого и второго каналов, а третий и первый выходы второго счетчика подключены собтветственно к вторым входам комму таторов третьего н четвертого каналов , На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого фазового дискриминатора; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу при скачкообразном изменении сдвига фаз на его входах. Фазовый дискриминатор содержит фильтр 1, блок 2 преобразователей код-напрйжение, первый н второй счет чики 3,4 импульсов, блок 5 суммирования, ключевые усилители 6-9, дополнительные фильтры 10 - 13, коммут торы 14 - 17, триггеры 18 19 младших разрядов первого 3 и второго 4 счетчиков импульсов. На фиг.2 изображены следуюнще сиг . налы фазового дискриминатора 20,21 импульсы на входах фазового дискриминатора; 22,23 - коды на входах бло ка 2 преобразователей; 24 - напряжениё на входе блока 2 преобразователе 25,26 - напряжения на третьем и первом выходах первого счетчика импульсов; 27,28 - напряжения на третьем и первом выходах второго счетчика им пульсов; 29 - 32 - напряжения На выходах ключевых усилителей 6-9; 33 - 36 - напряжения на выходах филь ров 10 13; 37 - суммарное напряжение на выходах коммутаторов 14 - 17, поступающее в блок 5 суммирования; 38 напряжение на входе фильтра 1. 34Фазовый дискриминатор работает следующим образом. На входы дискриминатора подаются . импульсы 20,21, между которыми определяется сдвиг фаз. Счетчики 3,4 считают импульсы 20,21 и формируют на своих выходах коды 22,23, которые в блоке 2 преобразователей код-напряжение формируются в напряжение 24, представлякяцее собой широтно-импульсной модулированный сигнал постоянной амплитуды. С третьего и первого выходов первого счетчика импульсов напряжения 25,26, а также с третьего и первого выходов второго счетчика импульсов напряжения 27,28 поступают на входы ключевых усилителей 6 - 9, где формируются прямоугольные, симметричные . относительно оси абсцисс напряжения 29 - 32, которые не имеют постоянной составляющей в установившемся режиме. Из этих напряжений в фильтрах 10- 13 формируются экспоненциальные напряжения 33 - 36, также не имеющие постоянной составлякнцей в установившемся режиме, и через коммутируемые входы коммутаторов 14 - 17 поступают на входы блока 5 суммирования. На коммутирукяцие входы коммутаторов 14 17 поступают напряжения 25,26,27,28 подключающие экспоненциальные напряжения 33,34,35,36 в следуницей последовательности : 34,35,34,36,33,36,33, 35 и так далее. В результате суммирования в такой последовательности в блоке 5 формируется напряжение 37, не имеющее в установившемся режиме постоянной составляющей. В блоке 5 напряжение; 37 суммируется с напряжением 24 и компенсируют пульсации напряжения 24, не изменяя постоянной составлянмцей. В результате в блоке 5 формируется напряжение 38, не имеющее пульсащ й. Это напряжение поступает на вход 4 гльтра 1, где сглаживазотся узкие паразитные импульсы, появиввшеся из-за небольшого временного сдвига напряжения 37 относительно пульсаций в напряжении 24. Предлагаемый фазовый дискриминатор имеет значительно большее быстро действие в сравнении с известными, так как постоянные времени фильтров , в нем на один-два порядка меньше постоянных времени в фильтрах известных фазовых дискриминаторов. Для сглаживания узких паразитных импульсов напряжения 3& достаточно иметь постоянную времени фильтра 1 существенно меньшую, чем, например в фильтре для выделения постоянной составляющей из Пульсирукмцего напряжения, Фазовый дискриминатор может выполнять функцию злемеита сравнения, например, по положению приводов подач станков с программным управлением Тог да на один вход устройства подается импульсный сигнал системы программного управлеьгая, а на другой - импульсный сигнал обратной связи с датчика положения. Разность фаз между входными сигналами, пропорциональная скорости подачи привода, с помощью дискриминатора преобразуется в постоянное напряжение, управляющее приводом подач. Ввиду большего быстродействия фазового диcкpи шнaтopa он позволяет увеличить добротность по скорости и быстродействие привода, что, в свою очередь, позволяет увеличить производительность и точность станков, а за счет этого получить эффективность от использования фазового дискриминатора. Формула изобретения Фазовый дискриминатор, содержащий фильтр, выход которого является выходом устройства, и блок преобразова телей код-напряжение входы которого соединены с первыми и вторыми выходами двух счетчиков импульсов, входы которых соединены со входными шинами устрйоства, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия , в него введены- ключевые усилители, дополнительные фильтры, коммутаторы и блок суммирования выход которого подключен к входу 4 1льтра, первый вход - к выходу блока преобразователей код-нап рядение, а второй, третий, четвертый ипятый входы через идентичные каналы из последовательно соединенных коммутатора, дополнительного фильтра, и :шючевого усилителя подключены соответственно к третьему и первому выходам первого счетчика импульсов и к третьему и первому выходам второго счетчика импульсов, причем третий и первый выходы первого счетчика подключены, соответственно к вторым входам коммутаторов первого и второго каналов, а третий и первый выходы второго счетчика подключены соответственно к вторым входам коммутаторов третьего и четвертого каналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 311398, кл. Н 03 К 7/04, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 521649, кл. Н 03 О 13/00, 1975.