Устройство сравнения фаз

Г КОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ С ЯЛЬСЗЗУ Своз Соеетскив Социалнстическив республик(22) Заявлеио 020378 (21) 2591095/18-21 с присоедииемием заявки йй(23) Приоритет О 01 й 25/00 Государстаеииый комитет СССР о дедам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения А.И. Суд-Злочевский, Ю.А. Скрипник и Е.И. Савченко Киевский технологический институт легкой промышленности(54) УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ФАЗ Изобретение относится к измерительной технике. Устройство может быть использовано для повышения точности сравнения фаэ беэ предварительного выравнивания их амплитуд.Известно одноканальное устройство сравнения начальных фаз переменных напряжений, фазоизмерительный канал которого состоит из периодичесО кого переключателя, избирательного усилителя, настроенного на частоту сравниваемых напряжений, двустороннего ограничителя, фазового детектора, управляемого одним из сравниваемых напряжений, избирательного усилителя, настроенного на частоту коммутации входных напряжений, и де текторного вольтметра 11 .Недостатком известного устройства является низкая точность сравнения,Целью изобретения является повышение точности сравнения фаз. Цель достигается тем, что в устройство сравнения фаз, содержащее 25 периодический переключатель, соединенный с входными клеммами устройства, выход которого соединен с последовательно включенными сумматором, избирательным усилителем, фазовым детектором, синхронным детектором и измерительным прибором, а также ком-; мутационный генератор, выход которого подключен к управляющим входам периодического переключателя и синхронного детектора, и фаэовращатель со сдвигом фаэ на 90 о, вход которого соединен с одним иэ входов устройства, а выход подключен к управляющему входу фазового детектора, введены второй и третий сумматоры, инвертор, управляемый делитель напряжения, два амплитудных детектора. Причем входы второго сумматора соединены с входами устройства, выход второго сумматора подключен через инвертор к входу управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выход управляемого делителя .напряжения соединен с одним из амплитудных детекторов и с входом первого сумматора, вход другого амплитудного детектора соединен с выходом периодического переключателя, а,выходы амплитудных детекторов подключены к входу третьего сумматора.На фиг. 1 показана структурная блок-схема устройства сравнения фаз;,на фиг. 2 - представлены временные "дйаграммы его работы.Устройство содержит периодический переключатель 1,сумматоры 2, 3, 4 и инвертор 5, фазовращатель б с фиксированным фазовым сдвигом, равным 90 в, коммутационный генератор 7; избирательный усилитель 8, управляемыйделитель напряжения 9, фаэовйй детектор 10, амплитудные детекторы 11, 12, синхронный детектор 13, измерительный прибор 14.Устройство работает следующим образом.Сравниваемые напряжения О и О подаются на входные клеммы пвриодйческого переключателя 1. С его выхода пакеты напряжений 04 и О(фиг,2 а),следующие с частотой коммутации, од новременно воздействуют на один из входов сумматора 2 и на вход ампли,тудного детектора 11, выходной сигнал (фиг.26) которого поступает на один из входовсумматора 4, Сравниваемые напряжения О и Отакже подаются на сумматор 3 и далее на инвертор 5, управляемый делитель напряжения 9, амплитудный детектор 12 и другой вход сумматора 4. Управляемый делитель напряжения производит амплитудную модуляцию инвертированного суммарного напряжения О+ Ов такт амплитудной модуляции напряжв"ния на выходе переключателя 1. Диоды 0 15 амплитудных детекторов 11 и 12 включены в противоположных направлениях,поэтому выходные напряжения детекторов 11 и 12 отличаются по знаку. Есливыходной сигнал амплитудного детектора 11 равен по абсолютному значению выходному сигналу детектора 12,то на выходе сумматора 4 напряженкеравно нулю. Если выходные напряжения детекторов 11 и 12 не равны другдругу по абсолютномузначенйИ товыходной сигнал сумматора 4, воздейст"вует на делитель 9 так, чтобы выходное напряжение сумматора 4 свести к 45нулю, а это будет тогда, когда про-тивоположные по знаку напряженияна выходе детекторов 11 и 12 одинаковы по абсолютному значению, Приэтом выходной сигнал управляемого в 0делителя напряжения 9 оказываетсяпромодулированным по амплитуде также, как и напряженке на выходе периодического переключателя 1;В напряжении на выходе управляемо- эго делителя 9 фазовая модуляция от"сутствует (Фиг. 2 Ь), в то время "как на выходе периодического переключателя (фиг.26) прираэличныХ началь"ных Фазах сравниваемых напряжений О и Онаряду с амплитудной модуляцйей будет и Фаэовая модуляция. Начальная фаза напряжения на выходеуправляемого делителя 9 противоположна начальной Фазе суммарнбго напряжения ОО ; выходной сигнал дели теля напряжения (фиг, 2) подается на вход сумматора 2, на второй вход которого поступает сигнал периодического переключателя 1. Таким образом, в сумматоре 2 происходит подавление амплитудной модуляции напряжения несущей частоты. Напряжение на выходе сумматора 2 (фиг. 2 а) содержит только боковые частоты, вызванные фазовой модуляцией, то есть только информативную часть сигнала. Оно оказывается промодулированным только по фазе и индексом фазовой моду" ляции, равным 180 в. Его амплитуда тем меньше, чем меньше разница между начальными фазами сравниваемьцс напряжений. Для сравнения напряжений с малоотличающимися начальными фазами выходное напряжение сумматора 2 усиливается избирательным усилителем8 в необходимое число раз. Напряжение с выхода избирательного усилителя подается на сигнальный вход фазочувствительного детектора 10, управ- ляющий вход которого подключен к выходу фазовращателя 6, сдвигающего фазу на фиксированный угол, равный 90 в.На выходе фаэочувствительного детектора 10 выделяет"я огибающая частота коммутации (фиг. 2). При полном подавлении амплитудной модуляции и несущей напряжение на выходе фазочувствитвльного детектора не имеет постоянной составляющей. Переменная составляющая частоты коммутации напряжения на выходе фазочувствительного детектора пропорциональна только разности фаз сравниваемых напряжений.Напряжение огибающей с выхода фаэочувствитвльного детектора 10 подается. на сигнальный вход синхронного детектора 13, управляемого от коммутационного генератора 7. Постоянная составляющая напряжения на выходе синхронного детектора 13 (фиг. 29) пропорциональна разности фаз сравниваемых напряжений, что регистрируется выходным прибором 14.Благодаря введению дополнительных звеньев и указанным связям автоматически подавляется амплитудная модуляция и колебания несущей частоты в модулированном сигнале, и поэтому избирательный усилитель используется для усиления только информативной части сигнала - боковых частот, вызванных фаэовой модуляцией. Это позволяет значительно расширить динамический диапазон устройства и существенно повысить чувствительность и точность сравнения начальных фаз двух напряжений независимо от их амплитудных соотношений формула изобретенияУстройство сравнения фаз, содержащее периодический переключатель:ы. ; :аж ЫмыМа.;:лМйаХжаааЬмаиамм. гы 4 Ф .7.-Й аювааЪдвМЩЩщДЩуъью. ь ике ц В ФъЮл:.; -а"".-: М ";. :-:.- .:, - -. - :" -. "- : -.". ,.: у ФтЬЮ. соединенный с входными клеммами устройства, выход которого соединен споследовательно включенными сумматором, избирательным усилителем, фаэовым детектором, синхронным детектором и измерительным прибором, а также коммутационный генератор, выходкоторого подключен к управляющим входам периодического переключателя исинхронного детектора, и аэовращатель со сдвигом фаз на 90 , вход ко-торого соединен с одним иэ входовустройства, а выход подключен к управляющему входу фазового детектОра,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повыаения точности сравнения фаз, в него введены второй и третий суююаторы, инвертор, управляеыайделитель напряжения, два амплитудныхдетектора, причем входы второго сумматора соединены с входами устройства, выход второго сумматора подключен через инвертор к входу управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выход управляемого делителя напряжения соединенс одним из амплитудных детекторов ис входом первого сумматора, вход другого амплитудного детектора соединен с выходом периодического переключателя, а выходы амплитудных детекторов подключены к входу третьего сувеюатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Скрипник Ю.А. Измерительныеустройства с коммутационно-модуляционными преобразователями: "Вищашкола", 1975,Тираж 1019 Государственйого делам иэобретениЯ Москва, Ж, РПодта СССРытий комите и откр ущская