Управляемый фазовращатель

Союз Советскик Соцналнстическик Республик(22) Заявлено 010476 (21) 2343043/18-21с присоединением заявки йо. (23) ПриоритетОпубликовано 0704,81, Бюллетень йо 13 Государственный комитет СССР ио деаам изобретений и открытий(53) УДК 621317 .373(088,8) Дата опубликования описания 170481)В.Г.МайоровМосковский ордена Ленина энерЬетиБадкий институ(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ Изобретение относится к Фаэо-измерительной технике и может бытьиспользовано при построении калибраторов фазового сдвига и счетнорешающих устройств навигационноготипа.Известны фазовращающие устрой"ства, содержащие фазосдвигающий .усилитель и сумматор 1. Однакоим свойственны невысокая точность преобразования углового перемещенияв фазовый сдвиг как при изменениитемпературы, так и при изменениичастоты входного сигнала, малое быстродействие, большой вес и габариты. Они работают с входнывщсигналами в виде угловых перемещений.Цель изобретения - повышение .точности.с,Достигается это тем, что в Фазовращатель, содержащий Фазосдвигающий усилитель и сумматор, введен инвертор, контур регулирования Фазы и контур регулирования амплитуды, причем первые входы контуров регулирования фазы и амплитуды сое,динены с входом инвертора, выходи которого соединен с вторыми входами . контуров регулирования, выходы .по-: следних соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а выход сумматора присоединен к третьим входам контуров регулирования. Кроме того, контур регулирования амплитуды выполнен в виде последовательно соединенных измерительного выпрямителя, элемента сравнения, усилителя разбаланса и лампочки накаливания фоторезистора, соединенного с резистором и входом фазосдвигающего усилителя, выход которого соединен с выходом контура регулирования, вход измеритель ного выпрямителя, свободные выводырезистора и Фоторезистора соединены соответственно с третьими, вторыми и первыми входами контура регули" рования, Кроме того, контур регули рования фазы выполнен в виде последовательно соединенных фазового детектора, элемента сравнения, усилителя разбаланса, лампочки накаливания, фоторезистора, соединенного с резистором и входом усилителя переменного напряжения, выход которого соединен с выходом контура регулирования, первый вход Фазового детектора соединен со своббдным выво цом фотореэистора, свободный выводФазосдвигающий усилитель 15 на-.страивается таким образом, чтобы еговыходной сигнал был сдвинут на 90по отношению к сигналу О,в то:время, как выходной сигнал усилителяпеременного напряжения 8 совпадает по Фазе напряжения с сигналом 01,В этом случае взаимное положениевекторов О 8 и Осоответствует векторной диаграмме на фиг. 2. Полагаем, что направления 08 и О соответствуют. положительным направле 1 1ниям, а 08 и О соответствуют отрицательным направлениям осей. Положим, что на выходе блоков 8 и 15имеются напряжения 08 и О. В этомслучае результирующий сигнал навыходе блока 4 равен геометрическойсумме. векторов 08 и О причем 50г04,= 01 = 08 О,где О -ОВ О =(О,0 55а 9 О = -агс 9 - .4(2)Напряжения, пропорциональные сигналам, определяемым по Формулам (1)и (2, выделяются блоками 8 и 11и подаются на элементы сравнения17 и 10. На элементе сравнения 17происходит сравнение величин 04 иА, а на элементе 10 - величин ОС и (рВозникакщие в результате сравнениясигналы разбаланса ЬОю и д 01, пода 60 резистора и второй вход фазовогодетектора соединены соответственнос первым, вторым и третьим входамиконтура .регулирования.На Фиг. 1 приведена структурнаясхема управляемого Фазовращателя; 5на Фиг, 2 - векторная диаграмма.Схема содержит контуры регулирования по Фазе 1 и по амплитуде 2,инвертор 3, сумматор 4.Контур 1 регулирования по фазе сос тоит из лампочки накаливания 5 фоторезистора б, постоянного резистора7, усилителя переменного напряжения8, Фильтрующего усилителя разбаланса 9, элемента сравнения 10 и фазового детектора 11,Контур регулирования по амплитуде 2 состоит из лампочки накаливания12, Фоторезистора 19, постоянногорезистора 14, Фазосдвигающего усилителя 15, Фильтрующего усилителя раэбаланса 16, элемента сравнения 17 иизмерительного выпрямителя 18.Схема предназначена для измененияФазы входного синусоидального напряжения в диапазоне (0-360 ) пропорционально управляющему напряжению с( причем амплитуда выходногосигнала остается постоянной и независит от величины 06 .Устройство работает следующим образом.(4) Таким образом, в установившемся режиме на выходе блока 4 образуетсясигнал Оравный Оа =К.А ьп (бди+ КК) (5) где К - коэфФициент преобразованияпостоянного напряжения А в амплитуду переменного напряжения, определяется коэффициентом передачи контура регулирования амплитуды;К 2 - коэфФициент преобразованияпостоянного напряжения в фазу выходного синусоидального сигнала, определяется коэффициентом передачи контура регулирования Фазы.Поскольку всегда можно установить К= К=1, то можно полагать, что 0 равно(б) О, =А (п(ЬВ+а) вйл Из Формулы (3) и (4) следует,что сигналы с выходов блоков 8 и 15изменяются по закону(8) О =А ао об 5 Изменяемые величины йб приводят к пропорциональному изменению фазы выходного сигнала (б) при сохранении постоянства амплитуды.Рассмотрим этот режим более подробно.Изменение величины о 6 (например, увеличение) приводит в первый момент к изменению напряжения рассогласования ДО, которое, усиливаясь блоком 9, изменяет амплитуду напряжения 08 в сторону уменьшения, что приводит к увеличению величины у и уменьшению напряжения 04 (см. формулы 1 и 2). В результате уменьшения 04 возникает разбаланс дОд, который, усиливаясь блоком 16, изменяет напряжение О, в сторонУ увеличения, Последнее вызывает уменьшение величины у и, следовательно, приводит к появлению напряжения ются на Фильтрующие усилители 9 и16, которые усиливают эти сигналы,преобразуя их в токи, протекающиечереэ лампочки накаливания 5 и 12.Последние изменяют сопротивленияФоторезисторов 6 и 13 так, чтссвести сигналы рассогласования ДО,ои ДО, к нулю. При большом коэффициенте усиления блоков 9 и 16 можно полагать, что Ь О, =дО =О. Отсюда сле-.дует, что,разбаланса ЬОю, В дальнейшем происходит повторение описанных операций, в результате. которых на выходе блоков О 8. и О,5 возникают сигналы, определяемые формулами (7) и (8), а выходной сигнал описывается Формулой (6) при новом значении Ф Ф 0 .Для обеспечения изменения Фазы Ю выходного сигнала в диапазоне от нуля до 360 в схему вводится инвер 0тор 3 и постоянные резисторы 14 и 7. Как следует из рассмотрения векторной диаграммы (см. Фиг. 2) для того,чтобы обеспечить указанные изменения Фазы., необходимо иметь возможность для Формирования ортогональной системы напряжения с выходов блоков 8 и 15 в любом из 4-х квадрантов, Поясним, как это происходит.С выхода инвертора 3 поступает сигнал, представляющий собой сигнал О 4, сдвинутый в точности на 180. В этом случае Фаза выходного сигнала О 8 будет зависеть от величин сопротивлений 6 и 7. Если К 6 будет меньше К, то будет преобладать сигнал О и, следовательно, сигнал О 8 будет иметь Фазу напряжения О (если не учитывать инвертирование сигналов блоками,8 и 15, что в данном случае не принципиально), Аналогичный вывод можно сделать, анализируя совместную работу инвертора 3, резистора 14 и фоторезистора 13. Таким образом, в зависимости от величины управляющего напряжения К на выходе блока 8 формируетсявектор Оь или О 8 ,а на выходе блока 15 - О, или О, (фиг. 2) с таким расчетом, что на выходе блока 4 формировался суммарный вектор О 4, имеющий Фазовый сдвиг относительно величины О 4, пропорциональный управляющей величине о 6 , и постоянную амплитуду, пропорциональную величине А. Выбор квадранта Формирования вектора О 4 происходит в разработанном управляемом фазовращателе автоматически в соответствии с логикой работы соответствующих контуров регулирования. Направление.и степень изменения векторов О 8, 08, О 0 при изменении сб определяют величины и знак напряжений разбаланса е Ою, Щ.Основные достоинства разработанного Фазовращателя заключаются в следующем:- высокая точность формирования заданного фазовращателя сдвига,которая при достаточно большом коэффициенте усиления блоков 11, 13 определяется только блоками 16 и 17;неограниченный диапазон изменения фазового сдвига О- малое время установления заданного Фазового сдвига;- небольшие вес и габариты; возможность выполнения разработанного60 1, Ахметжанов А.А. Высокоточные. системы передачи угла автоматичес,ких устройств. ., "Энергияф.1975, с. 60 (рис. 31). 20 25 30 35 40 45 50 55 Фазовращателя в интегральном исполнении;- широкий частотныйдиапазон работы- возможность работы фазовращателя с входными сигналами, заданными постоянными напряжениями.. Формула изобретения 1. Управляемый фазовращатель, содержащий Фазосдвигающий усилитель,сумматор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности, в него введен инвертор, контур регулирования Фазы и контур регулирования амплитуды, причем первыевходы контуров регулирования фазы иамплитуды соединены с входом инвертора, выход. которого соединен совторыми входами контуров регулирования, выходы последних соединенысоответственно с первым и вторымвходами сумматора, а выход сумматора присоединен к третьим входамконтуров регулирования,2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что контуррегулирования амплитуды выполнен ввиде последовательно соединенньвизмерительного выпрямителя элемента сравнения, усилнтеля разбаланса и лампочки накаливания фоторезистора, соединенного с резистором и входом фазосдвигающего усилителя, выход которого соединен с выходом контура регулирования, входизмерительного выпрямителя, свободные выводы резистора и фторореэистбра соединены соответственно с третьими, вторыми и первыми входамиконтура регулирования.3, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я . тем, что контуррегулирования фазы выполнен в видепоследовательно соединенных Фазового детектора, элемента сравнения,усилителя разбаланса, лампочки на"каливания, фотореэистора, соединенного с резистором, и входом усилителя переменного напряжения, выходкоторого соединен.с выходом контура регулирования, первый вход фазового детектора соединен со свободным выводом Фотореэистора, свободныйвывод резисторе и второй входФазового детектора соединены соответственно с первым, третьим ивторым входами контура регулиро"вания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе819739 Составитель М;БарашковТехред М.Табакович Корректор Е.Рошк Гон едактор к о П "Патен г, Ужгород, уд. Проектная, 4 379 25 Тираж 7 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113635, Москва, Жу РПодпкомитета СССРи открытийушская наб, д.