Управляемый фазовращатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 119) (11) СПУБЛИК 25/00 4 РЕТЕНИЯ еский и азурен во СССР 1980. СССР 1980ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗО Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕП(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, при построении измерительных преобразователей, Фазовращатель содержит блок 1 сдвигафаз на 90 , управляемые делители 2и 3 напряжения и сумматор 4. Введениеблока 5 сравнения, инвертора 6 и образование новых функциональных связей повышает точность сдвига фазы синусоидального сигнала в широком диапазоне фазовых сдвигов и изменяет диапазон фазовых углов. 1 з,п.ф-лы,2 ил., 1 табл.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении различных устройств(измерительных преобразователей, гдеструктура предполагает прецизионноеуправление Фазой синусоидального сигнала, фазометров, систем фазовой автоподстройки частоты), а также следящих систем контроля и регулированияЦель изобретения - повышение точности сдвига фазы синусоидальногосигнала в широком диапазоне фазовыхуглов.,На фиг. 1 представлена структурная схема управляемого фазовращателя;на фиг2 - графики зависимости уровней напряжений.Фазовращатель содержит блок 1 сдвига фазы на 90 ф, управляемые делители 202 и 3 напряжения, сумматор 4, блок 5сравнения напряжений синусоидальногосигнала, инвертор 6Входы блокапервого управляемого делителя 2 и второй вход блока 5 объединены и подключены к источнику входного синусоидапьного сигнала, выход блока 1 соединенс входом второго управляемого делителя 3, управляющий вход которого соединен с выходом блока 5 сравнениянапряжений, выходы управляемых делителей 2 и 3 напряжения соединены свходами сумматора 4, выход которогоявляется выходом устройства и такжесоединен с первым входом блока 5, Напряжение управления фазовращателемподается на управляющий вход первогоуправляемого делителя 2 напряжения,Фазовращатель работает следующимобразом. 40Принцип действия управляемого Фазовращателя основан на реализации известного математического выражениядля синусоидальной Функции Г(1) = Ая 1 п( о)1 + ч) = аяхп и 1 +. 1(1;) = Поэтап Ы 1 Очевидно, что для реализации выра жения (1) необходимо входной синусоидальный сигналпреобразователь в сигнал, сдвинутыйпо фазе на 90 11= 1.1,яхпМ,(3) где Б - амплитудное значение сигнала;6 д - круговая частота,Эту операцию в схеме выполняет блок сдвига фазы на 90 , Далее алгоритм предполагает соответствующее изменение амплитуды полученных составляюших П (т,) и Б (т,) таким образом, чтобы при дальнейшем суммировании на выходе устройства был получен синусоидальный сигнал с необходимой Фазой, причем важным требованием является сохранение амплитуды входного сигнала, Функцию управляемого изменения амплитуд квадратурных составляющих выполняют в схеме управляемые делители напряжений,Амплитуда составляющих должна изменяться в диапазоне от О до Б , что определяется граничными углами сдвига фазы Соотношение амплитуд составляющих при этих углах сдвига фазы приведено в таблице. Амплитуды Углы сдвига фаз составляющих 0 90 -90 180 - 180Ф 0 О0 0 11 о0 13 р -Б О 0 М) Необходимые коэффициенты деления для составляющих Б(1) и П(1), соответствуйщие требуемому углу сдвига фазы, пропорциональны яп и соя этого угла. Получение коэффициентов является основной трудностью при постро енин подобных структур фаэовращателей, В предлагаемом фазовращателе учтено то, что амплитуда сдвигаемого по Фазе сигнала должна оставаться неизменной, Это позволило просто решить задачу получения одного из указанных коэффициентов,Управление фазовращателем ведется по одной из составляющих, т,е, напряжение управления, пропорциональное требуемому сдвигу фазы, подается на управляющий вход одного из управляемых делителей напряжения, а напряжение, пропорциональное необходимому коэффициенту деления другой составляющей, - на управляющий вход управля 14029емого делителя напряжения этой составляющей с выхода блока сравнения напряжений, При этом используется тообстоятельство что амплитуда выходЭ5ного сигнала фазоврашателя точно равна амплитуде входного сигнала, толькопри правильном соотношении коэффипиентов деления составляюших Н (т,) и10,.10В фазовращателе, структурная.схема которого приведена на фиг. 1, управление ведется по синусоидальной со.ставляющей 1)1(т,), что позволяет получать фазовые сдвиги в диапазоне уг , лов от 0 до +180 . При П рр = 0 уголсдвига фазы Ч = 90 , т.е. проходитна выход выходной сигнал блока сдвига фазы на 90 ф без изменения,Экспериментальные исследования показали, что целесообразно и удобно вкачестве упоавляемых делителей напряжения использовать пеоемножители аналоговых сигналов в интегральном исполнении, например 525 ПС 2 Б, так как 25на них можно производить четырехквадратное умножение сигналов, что нетребует дополнительных инверторов всхеме. Эти перемножители реализуютфункцию 306 ьь х уфгде 1), 11 у - напряжения составляющихвходного сигнала;- коэффициент передачи,равный 0,1,Если на один из входов, например х,35подавать напряжение составляющей входного сигнала, а на другой (у) - напряжение управления, то при К = 0,1можно производить управляемое делениевходного напряжения с хорошей линейностью и в широком диапазоне, причемпри 11 упр = 0 1)щперемножителя такжеравно О, что позволяет получать точные фазовые сдвиги на углы, кратные90 , т.е. когда в выходном сигналеофазовращателя присутствует только одна из составляющих с определеннымзнаком,При использовании перемножителей50аналоговых сигналов в качестве управляемых делителей напряжение управления фазовращателем для предлагаемогоустройства должно изменяться в диапазоне от +11 до -1), , чтоупр. макс ЧОР макс 55соответствует диапазону фазовых углов сдвига от 0 до +180, На фиг, 2= Г(1)у 11 р ) для управляемого фазоврашателя с учетом общепринятых в аналоговой схемотехнике уровней напряжений 0 + 10. Как видно из графика, для по-, лучения граничных фазовых углов сдвига О и 180 требуются конечные управляющие воздействия + 10 В, т,е. в этом случае на выход перемножителя проходит составляющая входного синусоидального сигнала без изменения амплитуды с определенным знаком, так как при 1) = +10 В1) вх = 0"хНапр = +"Структура блока сравнения напряжений зависит от требуемой точности операции фазового сдвига синусоидального сигнала, что в конечном итоге выражается в законе, который реализует регулирующее устройство (пропорциональный, интегральный и т.д,), и способе ввода регулируемого параметра ( амплитудное значение синусоидального сигнала, среднее и т.д.).В простейшем случае блок содержит амплитудные детекторы и пропорционально-интегральный регулятор на операционном усилителе, выход которого является выходом блока сравнения напряжений,Для получения фазовых сдвигов в диапазоне углов от 0 до в 1 необходимо сигнал с выхода сумматора проинвертировать, Для этого в схему введен инвертор 6, При указанном диапазоне изменения фазовых углов напряжение управления соответственно изменяется в диапазоне от -1 упр,максдо +1 пр м акс . Зависимость - Г(1) яр) приведена на фиг. 2 (график 2).Формула изобретения1, Управляемый фазоврашатель, содержащий два управляемых делителя напряжения, блок сдвига фазы на 90 о и сумматор, выход которого является выходом устройства, а входы подключены к выходам первого и второго управляемых делителей напояжения, входы которых подключены к источнику входного синусоидального сигнала соответственно к первому - непосредственно, а к второму - через блок сдвига на14029 б 2 тель Л, ВоронинА,Кравчук СостаТе р ек тор М. Васильев едактор А. Маковс дписное Заказ 372 раж ПИ Государственного комитета СССо делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д,113035 4 ул. Проек и изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужго 90 ф, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности, внего введен блок сравнения напряжений, входы которого соответственноподключены к источнику входного сигнала и выходу сумматора, а ваходподключен к управляющему входу втоРого управляемого делителя напряжения, источник напряжения управления Фазовращателем - к управляющему входупервого делителя напряжения,1 2 Фазовращатель по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью изменения диапазона фазовых углов, в него введен инвертор, выход которого является выходом устройства, а 10 вход соединен с выходом сумматора,