Преобразователь фазового угла в напряжение Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗОВОГО УГЛА В НАПРЯЖЕНИЕ

1

Изобретение относится к электрическим измерительным преобразователям, в частности к преобразователям фазового угла двух электрических сигналов в напряжение

Известно устройство, содержащее формирователи импульсов, измерительный триггер, источник зарядного тока, ключ, конденсатор памяти, согласующий усилитель, преобразователь частоты в постоянный ток Cl .

Недостатком данного устройства является невысокая точность преобразователя обусловленная тем, что напряжение на конденсаторе памяти, пропорциональное величине фазового угла, из-за частичного разряда конденсатора не остается постоянным в течение периода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее первый и второй входные усилители-ограничители,

два усилителя-интегратора с разрядными ключами в цепях обратной связи, блок фиксации аналогового сигнала, содержащий третий усилитель-интегратор и два ключа 2.

Недостатком этого устройства является невысокая точность преобразования, обусловленная тем, что выходное напряжение схемы фиксации

to аналогового сигнала, пропорциональное фазовому углу, в течение периода не остается постоянным из-за разряда конденсатора в цепи обратной связи .усилителя-интегратора. Конденtsсатор разряжается в течение периода тем больше, чем ниже частота исследуемого сигнала. Поэтому погрешность преобразователя увеличивается с понижением частоты входных си|- налов.

Цель изобретения - повышение точности преобразования. Указанная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем первый и второй формирователи импуль сов, два интегратора, четыре ключа, два из которых включены в цепи обратной связи интеграторов, источник разнополярногоэталонного напряжения, введены дополнительно аналоговый сумматор, две дифференцирущие цепочки, причем управляющие входы двух ключей соединены с выходом первого формирователя импульсов, вхо ды соединены с источником разнополярного эталонного напряжения, выход первого ключа соединен с входом первого интегратора , выход второго ключа соединен с входом второго ин-. тегратора, выход первого формирователя импульсов через первую дифферен цирующую цепь соединен с управляющим входом ключа в обратной связи первого интегратора, а выход второго формирователя импульсов через вт рую дифференцирующую цепь соединен управляющим входом ключа в обратной связи второго интегратора, а выходы интеграторов соединены с входами ан логового сумматора, . На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя на фиг, 2 - временная диаграмма работы преобразователя. Преобразователь содержит формирователи 1 и 2, импульсов, электрон ные ключи 3-6, интеграторы 7 и 8, дифференцирующие цепи 9 и 10, аналоговый сумматор 11, источник 12 разнополярного напряжения. В преобразователе фазового угла напряжение выход формирователя 1 им пульсов соединен с управляющими вхо дами ключей 3 и 5 и входом дифферен цирующей цепи 9f Выход ключа 3 соед нен с входом интегратора 7, в цепь обратной связи которого включен клю 4, Выход ключа 5 соединен с входом интегратора 8, в цепи обратной связи которого включен ключ 6, Выход ф мирователя 1 соединен через диффере цирующую цепь 9 с управляющим входом ключа , а выход формирователя импульсов через дифференцирующую цепь 10 соединен с управляющим вход ключа 6о Входы ключей 3 и 5 подключены к .источнику 12 разнополярного напряжения, а выходы интеграторов 7 и 8 подключены к входам аналогового сумматора 11. Преобразователь работает следующим образом На входы формирователей 1 и 2, поступают периодически изменяющиеся напряжения одной частоты, но сдвинутые по фазе, из которых формируются напряжения прямоугольной формы одной полярности (фиг„ 2а) .Прямоугольные импульсы с формирователя 1 поступают на управляющие входы двухпозиционных электронных ключей 3 и 5, которые попеременно подключают к входам интеграторов 7 и 8 эталонные напряжения разной полярности, причем с приходом импульсов на вход интегратора 7 прикладывается напряжение отрицательной полярности, а на вход интегратора 8 прикладывается напряжение положительной полярности. Когда импульс на выходе формирователя 1 отсутствует, напряжения, прикладываемые ко входам интеграторов 7 и 8, изменяются на противоположную полярность, В результате интегрирования полученных прямоугольных импульсов на выходе интеграторов 7 и 8 образуется напряжение треугольной формы (фиг. 2г, д). При этом напряжение на выходе интегратора 7 всегда имеет положительную полярность. При подключении .ко входу интегратора 7 напряжения отрицательной полярности выходное напряжение положительного знака нарастает по линейному закону от нулевого уровня При смене полярности в.хоДного напряжения выходное напряжение линейно уменьшается до нулевого уровня. Если по каким-либо причинам выходное напряжение интегратора 7 не дойдет до нулевого уровня, то в результате открывания ключа k произойдет принудительная фиксация нулевого уровня выходного напряжения. Этот ключ открывается на короткое время импульсами (фиГо 26), поступающими с дифференцирующей цепи З полученными в результате дифференцирования передних фронтов импульсов формирователя 1. Поскольку ключ 4 является проводящим для входного напряжения любого знака при наличии сигнала на управляющем входе ключа, то производится автоматическая привязка выходного напряжения интегратора 7 к нулевому уровню и поэтому его выходное напряжение имеет треугольную форму положительной полярности. Аналогично работает , состоящая из ключей 5 и 6, формировате ля 2, дифференцирующей цепи 10, интегратора 8, которая также формирует напряжение треугольной формы (фиг. 2д). Однако в зависимости от фазового сдвига между входными сигналами формирователей изменяется уровень привязки выходного напряжения треугольной формы интегратора 8 Привязка обеспечивается открыванием на короткое время ключа 6 импуль сами дифференцирующей цепи 10, кото рые получаются от дифференцирования передних фронтов импульсов формирователя 2 (фиг, 2в). В результате этого полярность вы ходного треугольного напряжения интегратора 8 в зависимости от фазово го сдвига между входными сигналами может изменяться от отрицательной до положительной. Постоянная времени интеграторов 7 и 8 выбрана одинаковой, поэтому наклон выходного напряжения обоих интеграторов та.кже одинаков. С выходов интеграторов 7 и 8 напряжения треугольной формы поступают на входы аналогового сумматора 11, на выходе которого в результате суммирования получается постоянное напряжение. Величина этого напряжения пропорциональна фазовому -углу между входными сигналами. Выходной сигнал устройства образу ется как сумма линейно нарастающего и линейно убывающего напряжения, поэтому интегратор не работает в режиме запоминания, что имеет место в известном устройстве. За счет это го исключается погрешность запомина06ния, т.е. повышается точность преобразования. Формула изобретения Преобразователь фазового угла в напряжение, содержащий первый и второй формирователи импульсов, два интегратора, четыре ключа, два из;которых включены в цепи обратной связи интеграторов, источник разнополярного эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены дополнительно аналоговый сумматор, две диффрренци- рующие цепи, причем управляющие входы двух ключей соединены с выходами первого формирователя импульсов, входы соединены с-источником разнополярного эталонного напряжения, выход первого ключа соединен с входом первого интегратора, выход второго ключа соединен с входом второго интегратора, выход первого формирователя импульсов через первую дифференцируюи ую цепь соединен с управляющим входом ключа в обратной связи первого интегратора, выход второго формирователя импульсов через вторую дифференцирующую цепь соединен с управляющим входом ключа в обратной связи второго интегратора, а выходы интеграторов соединены с входами аналогового сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР (. 37054, кл. G 01 R 25/00, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР № 569965, кл. G 01 R 25/00, 1976.

//

Ln ijL

hLL.

J

t

УЧ