310192

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ310192 Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 06,1 Ъ.1970 ( 1421541/18-10)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 26 Л 11,1971. Бюллетень23Дата опубликования описания 27.1 Х.1971 МПК 6 01 г 25/00 Комитет по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССРУДК 621.317.77(088.8) Авторыизобретения В, ф. Борисов, О. И. Гуторов, А. Н, Гуторова, Е, Д. Колтики С. А. Кравченко Заявитель фАЗОМЕТР Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и предназначено для прямого измерения фазовых сдвигов между двумя периодическими гармоническими сигналами в диапазоне частот до 100 - 200 кгпв. 5Известные фазометры, содержащие триггер, каждый вход которого через формирователь импульсов нуля подключен к своему усилителю-ограничителю, а выход нагружен на стрелочный измерительный прибор, имеют ампли тудно-фазовую погрешность, достигающую 4 при амплитудном перекосе между каналами 40 дб и сравнительно узкий динамический диапазон входных напряжений.Предлагаемый фазометр позволяет умень шить амплитудно-фазовую погрешность до 0,5 и расширить динамический диапазон входных напряжений до 80 дб благодаря тому, что он снабжен преобразователем длительности импульса в напряжение, источни кагми фиксирующих напряжений, электронными ключами, фильтрами низких частот и двумя дифференциальными усилителями-ограничителями следящего, типа, первые входы которых соединены с источниками исследуемых 25 сигналов, вторые - с выходами своего усилителя-ограничителя через электронные ключи и фильтр нижних частот, а выход триггера через преобразователь длительности импульсов в напряжение связан со входом изме- ЗО рительного прибора, вторые входы электрон ных ключей соединены с источниками фикси рующих напряжений.На фиг. 1 представлена функциональная схема фазометра, на фиг. 2 - временные ди агр аммы.Фазометр содержит дифференциальные усилители-ограничители следящего типа 1 и 2, формирователи импульсов нуля 3 и 4, электронные ключи 5 - В, фильтры нижних частот 9 и 10, триггер 11, преобразователь 12 длительности импульсов в напряжение, измерительный прибор 13 и источник фиксирующих напряжений, который, например, может быть реализован с помощью дифференциального усилителя 14 постоянного тока, на один и тот же вход которого подключаются через одинаковые резисторы Я и Рз, источник опорного напряжения 15 и дифференциальный усилитель - через проходной транзистор 16.Через резистор Р усилитель 14 соединяется с плюсом источника опорного напряжения 15, другой вход которого заземлен. Выходное напряжение усилителя 14 подается на транзистор 1 б, а с его выхода - на электронные ключи и через резистор Р - на тот же самый вход усилителя 14.Если резисторы Р и Рз равны, а коэффициент усиления усилителя 14 достаточно велик, то отрицательное выходное напряжение тран 310192"и -т 35 40 45 50 55 60 зистора всегда будет равно по абсолютной величине напряжению источника опорного напряжения 15.В действительности напряжение на выходе транзистора 1 б будет отличаться от напряжения источника 15 на удвоенную величину дрейфа усилителя 14, приведенную к его входу, которая для схемы, выполненной на ооычных транзисторах, составляет Ы/др -2 - 3 лв, а в случае применения во входном каскаде усилителя полевых транзисторов величина дрейфа уменьшается на порядок.Таким образом, даже при применении источника 15 с напряжением на выходе У,=3 в легко получить два напряжения, равные по величине и противоположные по знаку, с погрешностью, не превышающей 0,1 - 0,2.Входные сигналы (один из которых показан на фиг. 2,а), сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, поступают каждый на свой усилитель 1 и 2 соответственно. В качестве усилителей 1 и 2 могут быть использованы, например, многокаскадные усилители постоянного тока с симметричными диодными ограничителями, вкдюченными между коллекторами одного и того же каскада, При динамическом диапазоне входных сигналов порядка 60 - 80 дб достаточно применение трехкаскадного усилителя.Выходное напряжение усилителя 1, как показано на фиг. 2,б симметрично ограничивается относительно земли при помощи электронных ключей 5 и б соответственно, которые стягивают в точку падение напряжения с открытого транзистора.Выходное напряжение с электронных ключей через фильтр 9 подается на другой вход усилителя 1.Среднее значение этого напряжения Уср может быть найдено из выражения;у д 1 о - г 1 о (- а) Уоср -т+ т Т где: т - время включения электронногоключа 5,т - время включения электронного ключа 6,7 - период входного сигнала (Т =- т+т 2)сто - напряжение источника опорногонапряжения 15,Если первый вход дифференциального усилителя-ограничителя соединен с корпусом через резистор, величина когорого равна активному сопротивлению фильтра нижних частотблагодаря применению следящего устройствав дифференциальном усилителе, среднее значение выходного напряжения оказываетсяприблизительно равным напряжению дрейфаусилителя, приведенному к его входу.Наличие дрейфа дифференциального уси 5 Ю 15 го г 5 30 лителя-ограничителя приводит и иезначигельной фазовой погрешности, которая равнаЛ, = - Р 360,э2 Ургде Удр - напряжение дрейфа дифференциального усилителя-ограничителя.В случае применения в усилителе 1 транзисторов, например типа 1 Т 308, имеющих дрейф в полосе частот до 100 кг 1 ) 2 в, при Ьо = 3 в ошибка по фазе не превышает 0,1 - 0,2.Сужение полосы пропусканий дифференциального усилителя-ограничителя и использование в первом каскаде полевых транзисторов, например КП, позволяет значительно уменьшить фазовую погрешность при ограничении, и формировании сигалов.Б момент перехода выходного напряжения через нуль (фиг. 2,б), например ." плюса на минус, при помощи формирователя 3 генерируется короткий импульс (фиг. 2,), который поступает на один вход триггера, а на другой его вход поступает импульс с формирователя 4 второго канала, который работает аналогично первому каналу.На выходе триггера 11 вырабатывается импульс, длительность т которого пропорциональна фазовому сдвигу напрякений, поступающих на входы обоих каналов фазометра, причем Этот импульс подается на преобразователь 12, с помощью которого вырабатывается напряжение, измеряемое прибором 13. П р ед м е т изобретенияФазометр, содержащий триггер, каждый вход которого через формирователь импульсов нуля подключен к своему усилителю-ограничителю, а выход нагружен на стрелочный измерительный прибор, отличаои(ийся тем, что, с целью уменьшения апмлитуднофазовой погрешности и расширения динамического диапазона входных напряжений, он снабжен преобразователем длительности импульсов в напряжение, источниками фиксирующих напряжений, электронными ключами, фильтрами нижних частот и двумя дифференциальными усилителями-ограничителями следящего типа, первые входы которых соединены с источниками исследуемых сигналов, вторые - с выходом своего усилителя-ограничителя через электронные ключи и фильтр нижних частот, а выход триггера через преобразователь длительности импульсов связан со входом измерительного прибора, при этом вторые входы электронных ключей соединены с источниками фиксирующих напряжений,Ссятязслв Г. 4. Кусрстозсдястор К. Шанауровя :;р - , т КорсноЛ. 5. Бд,лазакая 251 о2 11 з.4 10 д Тн рата -171 Полиисио НИИПИ Козитстя но;клят: зь,рссницотр .и :р: Сзвстс Мини тров ССС 1Москва, /К-о 5, Разис .о. и; 5., л, 5ииоГря(1 н 5 нр. Ся:1 вовс,