Преобразователь разности фаз в напряжение

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1 В 2 5 / 0 51) РЕТЕНИЯ ИОАН ИЕ ЕЛЬСТВУ м хоти еский ин- . ония. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ И)ОБРЕТЕНИй И ОТКР(Т Н АВ,.ОРСКОМ,К СЕИД(56) 1. Глинченко А. С. и др. ЦиФр вые методы измерения сдвига фаз, Новосибирск, "Наука", 1979, с. 288,2. Мартяшин А, И. и др, Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М., "Энергия", 1976, с. 392.(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ фАЗ В НАПРяжЕНИЕ, содержащий источник опорного напряжения,. Формирователь, первый выход которого через одновибратор соединен с управляющи входом аналогового запоминающего блока, вход которого подключен к первой обкладке конденсатора, а выход через резистор - к инвертирующему входу операционного усилителя и второй обкладке конденсатора, о т л ич а ю щ и й с я тем,. что, с целью повышения точности преобразовачия, в него введены дополнительный операционный усилитель н переключатель, управляющий вход которого соединен с вторым выходом формирователя, а информационный вход - с первой обкладкой конденсатора, выходы же соединены с выходами операционных усилителей, причем инвертирующий вход щЯ дополнительного операционного усилителя подключен к второй обкладке конденсатора, а неинвертирующий вход - к источнику опорного напря- ( жеИзобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано как н аналоговых, так и н цифровых приборах дляизмерения сдвига Фаэ.Известен Фаэометр,с преобраэовакием фазового сдвига в длительностиимпульсов, которая поступает на входинтегрирующего устройства; постоянная составляющая напряжения на выходе которого пропорциональна фазовому 10сдвигу 11 .Недостатком данного Фазометра является низкая точность измеренияобусловленная влиянием нестабильности сопротивления резисторов интегратора.Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь разностиФаз в напряжение, содержащий исто,.никопорного напряжения (ИОН), формиро/Ователь импульссн (ФИ), однонибратср(ОВ), аналоговый запоминающий блок(АЗУ), ключ и интегратор, выполненный на базе операционного усилителя(Оу) с конденсатором н отрицательнойобратной связи. При этом выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом ключа и через одновибратор - с управляющим нходом аналогового запоминающего блока, входкоторого подключен к выходу интегратора, а. ныход - через резис.ор к унвертирующему входу интегратора, последний также через резистор и.ключподключен к выходу источника, опорного напряжения 1 2). 35Недостатком известного устройства является влияние на точностьизмерения сопротинлений резистэрони ключа в открытом и закрытом состояниях, поскольку он включен последовательнс с резистором интегратора.,Цель изобретения - повышение точности преобразования,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащееисточник опорного напряжения, Формирователь, первый выход которого через одконибратор соединен с управляющим входом аналогоного запоминающегоблока, вход которого подключен кпервой обкладке конденсатора, а вы-ход через резистор - к инвертирующему входу операционного усилителя ивторой обкладке конденсатора, нведены дополнительный операционный усилитель и переключатель, управляющийвход которого соединен с вторым ныходом Формирователя, а информационный вход - с первой обкладкой конденсатора, выходы же соединены с выходами операционных усилителей, при- с 0чем инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к второй обкладке конденсатора,а нечнвертирующий вход - к источнику опорного напряжения. 65Ф На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройстна,на фиг, 2 - временные диаграммы егоработы.Устройство содержит источник 1опорного напряжения, формирователь 2импульсов, одновибратор 3, аналоговый запоминающий блок 4, переключатель 5 и операционный усилитель б,дополнительный операционный усилитель 7, конденсатор 8 и резистор 9.Аналоговый запоминающий блок 4 содержит последовательно соединенныеключ 10 и буферный усилитель 11,точки соединения которых через конденсатор 12 подключены к общей шине.Первый выход Формирователя 2 импульсов через одковибратор 3 соединенс управляющим входом аналогоного запоминающего блока и вход которогоподключен к первой обкладке конденсатора 8, а выход через резистор 9соединен с инвертирующими входамиоперационных усилителей б и 7 и второй обкладкой конденсатора 8, управляющий вход переключателя 5 соединенс вторым выходом формирснателя 2 импульсов, а информационный вход подключен к первой обкладке конденсатора 8, выходь. же соединены с выходамиоперационных усилителей б и 7, приэтом на инвертирующий вход операционного усилителя б подключен к источнику опорного напряжения, а дополнительного операционного усилителя 7к общей шине.Устройство работает следующимобразом.В установив емся режиме работыФормирователь 2 импульсов Формируетимпульсы длительности АТ, пропорциональ кой сдвигу фаэ между входными напряжениями О и О (Фиг, 2 а),которые управляют работой переключа=теля 5 и через одновибратор 3 работойблока 4, Переключатель 5 осуществляет подключение конденсатора 8к выходам операционных усилителей6 и 7. В течение интервала времениконденсатор 8 подключен к вы-ходу операционного усилителя 7.В результате на выходе операционногоусилителя 7 напряжение изменится назначениео"=-.ы, сгде Н, - напряжение на выходе блос 1 Мка 41 Г:- ВС - постоянная времени интегрирования,На иптесвале времени-кон"2.денсатор 8 подключен к выходу операционного усилителя б, За этот интервал времени на выходе операционного усилителя б напряжение изменится на значениеь);- о -й;,-м:1045158 7546/47 Тираж 710 Подлисно ВНИИ За Филиал ППП Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 где О - значение напряжения источника 1 опорного напряжения.На интервал времени-кон 2 денсатор 8 опять подключен к выходу операционного усилителя 8. В результате напряжение на его выходе изменится на значение ЬО = -О - О, кСАналоговый запоминающий блок 4 осуществляет выборку и хранение значения выходного напряжения операционного усилителя 7 (фиг, 2 точкии 1), Выборка осуществляется сопериодом Т входного напряжения. В результате для установившегося режима справедливо следующее выражение:11 +А +ь 1 =о1 2.или -11 "тО +ОО 2-Ьььхо о вых 20с,- Оо-ООтсюда найдем ОатО =О - =О -вьх о .т о тС учетом того, что жТ/Т поопор ционально фаэовому сдвигу между входными напряжениями О и О запи 1 шем функцию преобразования предлагаемого преобразователя в следующемвиде: 0 ==О ь 9.выл 2 у, О Иэ полученного выражения видно, что в отличие от известного устройства точность преобразования определяется только стабильностью опорного напряжения О . Кроме того, поскольку нагрузкой источника 1 опорного напряжения является входное сопротивление операционного усилителя 6, то в качестве источника 1 опорного напряжения можно использовать нормальный элемент, что дает возможность снизить погрешность от нестабильности О до тысячных долей процента.Так как отдельно преобразователи разности фаз в напряжение не выпускаются, то в качестве базового прибора выберем фазометр Ф, в котором в качестве основного узла, определяющего точностные характеристики, используется преобразователь, реализующий аналогичный способ. Применение в Ф 2-16 предлагаемого преобразователя позволяет на два порядка повысить точность измерения (при использовании нормального элемента в качестве меры напряжения), также расширить рабочий диапазон температуо, указанные улучшения метрологических характеристик достигаются без изменения таких характеристик прибора, как масса, потребляемая энергия, габариты стоимость.