Аналоговый фазометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 00 оногоский в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТК ПИСАНИЕ ИЗО Н АВТОРСНОМЪГ СВИДЕ(72) В.И.Новаш и Н.Н.Бобко (71) Белорусский ордена Труд Красного Знамени политехниче институт(56) 1. Розенблюм ф.М. Измерительные органы противоаварийной а тома- тики энергосистем. М Энергоиздат, 1981, с. 128-1322, Авторское свидетельство СССР В 569965, кл . 5 01 Й 25/00, 1977. (54)(57) АНАПОГОВЫЙ ФАЗОМЕТР, содержащий два входных усилителя-ограничителя и два интегратора со своими разрядными ключами в цепях обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыиения точности и быстродействия в него допопнительно введены входные резисторы интеграторов, два управляющих сумматора и один выходной сумматор, причем первые входы интеграторов соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, вторые входы интеграторов соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, первый инвертирую. щий вход первого управляющего сумматора соединен с отрицательным зажимом источника питания, первый инвертирующий вход второго управляющего сумматора соединен с положительным зажи-. мом источника питания, вторые инвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом второ- го усилителя-ограничителя, неинвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, выходы первого и второго управляющих сумматоров соединены со входами разрядных ключей соответственно первого и второго интегратороа,выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертирующим и не,инвертирующим входами выходного сумматора.1132Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к измерению угла фазоврго сдвига. междудвумя низкочастотными сигналами синусоидальной формы. 5Известен аналоговый фазометр,содержащий входные ограничители,триггеры и основайный на выпрямлении и пследующем выделении среднегозначения амплитуд сигнала, совпадающих по знаку двух входных сннусоидальных напряжений, преобразованныхв прямоугольные импульсы 1,Однако обеспечение малого запаздывания преобразования и минимальной пульсации выходного напряженияв таком устройстве затруднительно.Наиболее близким к изобретениюявляется фазометр, содержащий дваусилителя-ограничителя, два интегратора с разрядными ключами в цепяхобратной связи и схему фиксации аналогового сигнала. Разность мгновенных значений линейно изменяющихсяво времени участков треугольных 25импульсов, формируемых на выходах интеграторов, пропорциональна фаэовому сдвигу входных сигналов. Указанная разность запоминается и хранится схемой фиксации аналогового сигнала Г 23Недостатком известного устройства является наличие аналогового запоминающего блока, так как обеспечение минимальной погрешности вовсем диапазоне измерения фазовогосдвига затруднительно, особенно когда отношение времени .выборки к времени хранения мало, а скорость изменения фазового сдвига значительна,Кроме того, коррекция выходногонапряжения в известном устройствепроисходит только, один раз за период. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.45Указанная цель достигается тем, что в аналоговый фазометр, содержащий два входных усилителя-ограничителя и два интегратора со своими разрядными ключами в цепях обратной связи, 50 введены вторые входные резисторы интеграторов, два управляющих сумматора и один выходной сумматор, причем первые входы интеграторов соединены с выходом первого усилителя-.ограни чителя, вторые входы интеграторов соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, первый инвертирую 252 1щий вход первого управляющего сумматора соединен с отрицательным зажимом источника питания, первый инвертирующий .вход второго управляющего сумматора соединен с положительным зажимом источника питания, вторые инвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, неинвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, выходы первого и второго управляющих. сумматоров соединены со входами разрядных ключей соответственно первого и второго интеграторов, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертирующим и неннвертирующим входами выходного сумматора.На фиг. 1 приведена структурная схема фаэометра; на фиг, 2 - временная диаграмма напряжений, поясняющая работу устройства. Фазометр содержит первый и второй усилители-ограничители 1 и 2, выходы которых соединены .с первым и вто- рым входами первого и второго интеграторов 3 и 4 со своими разрядными ключами 5 и 6 в цепях обратной связи интеграторов, первый и второй управляющие сумматоры 7 и 8, первые входы которых подсоединены к выходу усилителя-ограничителя 1 и к первым входам интеграторов 3 и 4, а вторые входы подключены к выходу усилителя- ограничителя 2 и ко вторым входам интеграторов 3 и 4, при этом третий вход сумматора 7 соединен с шиной "минус" источника питания, а сумматор 8 - с шиной "плюс", выходной сумматор 9, входы которого соединены с выходами интеграторов 3 и 4, разрядные ключи которых соединены с выходами сумматоров 7 и 8. Выход сумматора 9 является выходом устройства.Устройство работает следующим образом,Синусоидальные входные напряжения Оьи У подаются на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые формируют на своих выходах двуполярные . прямоугольные импульсы 0 и 04 (фиг.2 а и 5 ). Амплитуды импульсов напряжений 01 и 0 являются одинаковыми и определяются величиной напряжений вспомогательного двуполярного252 4санной последовательности работы ин-теграторов разрядные ключи 5 и Ьдолжны бьггь поочередно замкнуты вте промежутки времени, когда суммаЦ+ Ц 4 равна нулю (фиг,2 ), В этипромежутки времени отличной от нуляявляется разность сигналов 01 - 04приведенная на фиг.2 е . Для замыкания ключа 5 должны быть использованы отрицательные импульсы разности0 -0 а.для замыкания ключа 6 -положительные импульсы этой разности,Для обеспечения четкой работы разрядных ключей, выполненных, например,на основе полевых транзисторов сР - 11 переходом, как в приведеннойна фиг. 1 схеме, требуется дополнительное усиление и смещение разности03 - 04 (фиг.2 Ф и ). В качествеисточникаопорного напряжения для получения смещения используется двуполярный источник питания, модули напряжений которого равны Е, Работауправляющих сумматоров 7 и 8 описывается выражениями0= -1 -Е)ф0-04)ЦВ- М-И+,(0,-041,в которых передаточные коэффициентыК и К по соответствующим входам 40 я 0 "ь 1 При этом передаточный коэффициент К выбирается одинаковым для инвер тирующего и неинвертирующего входов сумматора 9,Для управления работой разрядных ключей 5 и 6 используются управляющие сумматоры 7 и 8 параллельного действия. Как следует из сравнения :фиг.2 ь и 2, для обеспечения они- . 3 1132источника питания, модули напряженийкоторого равны Е 1.Интеграторы 3 и 4 производят одновременное интегрирование суммы напряжений 01 и 04, вцд котоРой приведен на фиг.2 6 . В промежуткевремени от момента 11 до 14 разрядныйключ 5 разомкнут, и выходное напряжение интегратора 3 описывается выражением 1 ОЦ,: ко, о,1 дВ промежутке времени от моментадо 1 разрядный ключ 6 разомкнути выходное напряжение интегратора 4описывается выражением6О, .к р, в,1 Н,Гдепередаточные коэффициенты2 Оинтеграторов, которые для обоих входов каждого интегратора выбираютсяодинаковыми.Каждый из интеграторов за одинцикл разомкнутого состояния своихразрянных ключей произвопит интегрирование двух соседних разнополярныхимпульсов суммы 1 + 04, при этомблагодаря сдвигу циклов интегрирования на половину периода на выходахинтеграторов образуются трапециевидные импульсы 36 и 0 одинаковой. формы, но разной полярности (фиг.22),Разность мгновенных значений этикимпульсов во времени неизменна ипропорциональна фазовому сдвигу 35входных сигналовВыделение разности О - Оосуществляется при помощи выходного сумматора 9 параллельного действия,работа которого описывается выражением сумматоров 7 и 8 выбираются из условия четкой работы разрядных ключей во всем диапазоне изменения напряжений 0 и 0При изменении полярности фазового сдвига входных сигналов на обратную изменяется полярность импульсов на выходах интеграторов 3 и 4, а также полярность напряжения 1 на выходе фазометра.Предлагаемое устройство принципиально позволяет получить более высокую точность, так как выходной сигнал в предлагаемой схеме отрабатывается с одинаковой точностью при любом фазовом сдвиге входных напряжений и при любой скорости изменения этого сдвига во времени.Устройство также обладает более высоким быстродействием, так как коррекция выходного напряжения произво. - дится два раза за период., Уг зфч Составитель В.Шубинактор С.Тимохина Техред А.Кикемезей Корректор Л Пилипенк Заказ 978 Тираж 710арственнозобретен35, Раушс дписн 3035 ал ППП "Патент", г. Ужгор Проектная, 4 9ВНИИПИ Госудпо делам иМосквар Ж го комитета СССРий и открытий кая наб., д. 4/