Преобразователь отношения двух переменных напряжений в сдвиг фаз

О ос%ф %Р во и и л патен",но.те .нкческаяМЬА ОПИСА ИЗ ОБРЕ Союз СоветскихСоциалистических 165357 спублик АВТОРСКОМУ СВИДЕрстеениый комитеСССРелам изобретенийи открытий Госу УДК 62.317 ,795 (088,8) Опубликовано 25.03.79 ат 72) Автор изобрете Н,С.Жили ит омский институт автоматизированных систе управления и радиоэлектроники(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИИ В СДВИГ Ф отношения двух представляю- ставленный из инейного и не) аетия,еболь- измено ча нают Изобретение относится к областиэлектроизмерительной техники, а именно, к устройствам, предназначенннымдля измерения отношения двух переменных напряжений,Известен измерительпеременных напряжений,щий собой делитель, содвух сопротивлений - ллинейного 1) .Однако этот измеритель обладнедостаточной точностью измеренЧастотный диапазон измерителя ншой (20-100 кГц), а погрешностьрения составляет 2,5Известно также устройство, преобразующее отношение амплитуд напряжений в сдвиг фаз, обеспечивающее высокую точность и более широкий динамический диапазон измерений. Это устройство содержит блок преобразования отношения амплитуд в сдвиг фаз, Этотблок подключен к фаэоиндикатору, Оимеет два входа, на которые поступсравниваемые напряжения, Первый входблока преобразования через делительнапряжения подключен к фильтру, который выполчяет Фильтрацию, сдВиг фазна - и %, а также сложение. Второй2 вход через усилители соединен с упомянутыми фильтрами, последние соединены с Фазоиндикатором 2.Недостатком устройства является то что сравниваемые напряжения должны совпадать по Фазе, а это трудно выполнимо. Недостатком также является недостаточная точность (погрешность в пределах +2%) устройства, обусловленная наличием Фильтров, приводящих к нежелательной частотно-амплитудной характеристике, а также фазоиндикатора, который является источником оши- бок Цель изобретения - повышение точсти преобразователя и расширение стотного диапазона.Это достигается тем, что устройство, содержаа(Ье последовательно соединенные сумматор и фильтр, два дискретных аттенюатора и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, дополнительно снабжено амплитудным детектором, вход которого подсоединен к одному из входных зажимов преобразователя, а выход через первый дискретный аттенюатор подключен к сумматору. Устройство снабженоотакже опорным и подстраиваемым генераторан5 уэ Ов 1 югЧ - с: асс ус - :асс се -- ас сВЩу уэ ю 1 щ60ПРи,малых отношениЯхпГ соГ =Ощ (Ог 1 3 65357мм переменного напряжения, управляющим элементом, фазовым детектором исравнивающим устройством. Входы сравнивающего устройства подключены соответственно к второму входному зажиму преобразователя и выходу второгодискретного аттенюатора, а выходк управляющему входу. усилителя с регулируемым коэффициентом передачи,сигнальный вход которого соединенс выходом опорного генератора, а выход - с входом второго дискретного 10аттенюатора и первым входом фазовогодетектора. Второй вход фазового детектора подключен к выходу подстраиваемого генератора,а выход - к одному извходов сумматора. Выход фильтра через 15управляющий элемент подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора, а выход последнего и выходопорного генератора соединены с выходными клеммами устройства. 20На чертеже представлена структурная схема преобразователя отношениядвух переменных напряжений, в сдвигфаз,содержащая опорный генератор 1,усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления, сравнивающее устройство 3, первый дискретный аттенюатор 4, фазовый детектор 5, подстраиваемый генератор 6, сумматор 7,фильтр 8, управляющий элемент 9, второй дискретный аттенюатор 10, амплитудный детектор 11,Выход опорного генератора 1 подключен к одному из входов усилителя 2с регулируемым коэффициентом усиления, Другой вход усилителя 2 подклю"чен к выходу сравнивающего устройства 3. Выход усилителя 2 соединенс входом первого дискретного аттенюатора 4 и с одним из входов фазовогодетектора 5, Выход первого дискретного аттенюатора 4 подключен к одномуиз входов сравнивающего устройства3, другой вход которого соединен свходной клеммой преобразователя, накоторую поступает напряжение Ц . Другой вход фазового детектора 5 подключен к выходу подстраиваемого генератора б, который подключен к выходной клемме преобразователя, Выходфазового детектора 5 подсоединен к 50первому входу сумматора 7, выход которого через последовательно соединенные фильтр 8 и управляю 1 ций элемент 9 подключен к входу генератора 6.Второй вход сумматора 7 через второйдискретный аттенюатор 10 соединен свыходом амплитудного детектора 11,вход которого подсоединен к входнойклемме, на которую поступает .напряжение 1),Устройство работает следующим образом,Одно из сравниваемых напряженийпоступает на вход устройства 3,которое сравнивает амплитуды напряжений 0 и ООГ(напряжение опорного 0ген ератора 1) . Выходной си гнал устройства 3 регулирует коэФФициент усиления усилителя 2, обеспечивая равенство напряжений на входах устройства3. Дискретный аттенюатор 4 позволяетувеличивать выходное напряжение регулируемого усилителя 2,ДА1 эгде к А - коэффициент деления дисА 1кретного аттенюатора 4.Входное напряжение Б подается наамплитудный детектор 11, на выходекоторого образуется постоянное напряжение, равное амплитуде сигналаБ .Постоянное напряжение с выхода детектора 11 через дискретный аттенюатор10 подается на сумматор 7, на второйвход которого поступает сигнал управления с выхода фазового детектора 5,Напряжение с выхода сумматора 7 черезфильтр нижних частот 8 и управляющийэлемент 9 управляет частотой подстраиваемого генератора б, При отсутствиинапряжений П 1 и Пг на входах преобразователя, частоты опорного генератора1 (Щ) и подстраиваемого генератораб (ЮпГ) поддерживаются равными засчет действия кольца автоподстройки.При :поступлении: на вход амплитудного детектора 11 сигнала И, частотаподстраиваемого генератора б смещается на величину где Буз - крутизна характеристики управляющего элемента. Амплитуда напряжения на выходе фазового детектора (П ) определяется произведениемРУ ПГ фА где Б, - сигнал на выходе генератора б.Так как амплитуда ОГ неизменна, то, принимая ее равной единице, можно считать )фд-ру 1 дА,1 В режиме, когда переходные процессы в системе автоматического регулирования закончились для разности фаз сигналов П и 11 справедливо выражениепГ ОГ ( н5 у) 1 где,52 - начальная расстройка;йу - полоса удержания;Е - функция, обратная характеристике фазового детектора Г(У.ПРичем, 1 у=5 уэ 0,1,д=уэООбычно характеристика фазового детектора периодическая, принимая Г(Ч)=з 1 пЮ, получим Таким образом, для достаточно маОа 1 г лых отношенийразность фаз653570 10 Формула изобретени я тавитель О. Богомоловред 3, Фант а Корректор С. 11 атруше акт ор А .Шмел ьки 89 Подпитета СССРрытийя наб, д.4/5 каз 1610/ Тираж 10 Государственного ко елам изобретений и о Москва, Ж, Раушс( я - 90 ) определяет величину отношения двух напряжений, а при большихвеличинах 11 /1),разность фаз и отношение амплйтуд сигналов связаны через функцию арксинуса, но с помощьюаттенюаторов б и 11 можно свести преобразование к линейному с заданной 5степенью точности Преобразователь отношения двух переменных напряжений в сдвиг фаз, содержащий последовательно соединенные сумматор и фильтр, а также два дискретных аттенюатора и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования и расширения частотного диапазона, он снабжен амплитудным детектором, вход которого подсоединен к одному из входных зажимов преобразователя, а выход через первый дис кретный аттенюатор подключен к сумматору, а также опорным и подстраиваемым генераторами переменного напряжения, управляющим элементом, фазовм детектором и сравнивающим устройством, причем входы сравнивающегоустройства подключены соответственнок второму входному зажиму преобразователя и выходу второго дискретногоаттенюатора, а выход - к управляющему входу усилителя с регулируеьымкоэффициентом передачи, сигнальныйвход которого соединен с выходомопорного генератора, а выход - с входом второго дискретного аттенюатораи первым входом фазового. детектора,второй вход которого подключен к выходу подстраиваемого генератора, авыход - к одному из входов сумматора,при этом выход фильтра через управляющий элемент подключен к управляющемувходу подстраиваемого генератора, выход последнего и выход опорного гене"ратора соединены с выходными клеммами преобразователя,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Мирскйй Г,Я. Радиоэлектронныеизмерения, Госэнергоиздат, И-Л, 1963,с,483-486.2. Вопросы радиолокационной техники, 9 4 (28), 1955, с.173-178.