Преобразователь разности фаз в напряжение

, 1337811 И 9) 5 00 ОМИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЫТ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ 13, . ЬНЬЛИСТЕЧА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я ТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ С(57) Изобретерадиоизмерител нии с вольтме разователь мож как фазометр, писцем, анало ВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ Ф ие относится к области ьной техники. В сочета ром предлагаемый преоб ет быть использован а в сочетании с самоо-цифровым преобразователем - в системах автоматическойобработки информации. Устройство содержит усилители-ограничители 1 и 2,формирователи 3, 4 и б импульсов,интегратор 5, триггеры 7 и 8, релаксатор 9, преобразователь 10 скважность - напряжение, Применение электронно-коммутируемого двухканальногоформирователя импульсов управлениятриггерами позволило резко повыситьбыстродействие устройства по сравнению с известным. Кроме того, в устройстве повышена верхняя частота преобразования без использования преобразования частоты и понижен минимальный уровень входных сигналов до100 мкВ за счет повышения помехоустойчивости системы, введения дополнительного фазового сдвига. Полученаверхняя рабочая частота порядка60 МГц без применения гетеродинирования, 3 ил,Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в сочетании с вольтметромв качестве фазометра, а в сочетаниис самописцем, аналого-цифровым преобразователем - в системах автоматической обработки информации,Цель изобретения - повышение точности преобразования малых разностейфаз при зашумленных входных сигналахи обеспечение следящего режима преобразования разности Фаз в напряжение.На фиг,1 приведена функциональнаясхема предлагаемого преобразователя;на фиг,2 и 3 - диаграммы напряжений,поясняющие его работу,10 Преобразователь разности Фаэ в напряжение содержит усилители-ограничители 1 и 2, Формирователи 3 и 4 импульсов, интегратор 5, Формирователь,6 импульсов, триггеры 7 и 8, релаксатор 9 и преобразователь 10 скважность - напряжение, 25Входами преобразователя являютсявходы усилителей-ограничителей 1 и 2выходами соединенных соответственнос входами первого, второго и третьегоФормирователей 3, 4 и 6 импульсов. 30Формирователь 6 импульсов выходомчерез последовательно соединенныеинтегратор 5 и релаксатор 9 соединенс вторым входом, первого формирователя3 импульсов и третьим входом преобраэователя 10 скважность - напряжение,Первый Формирователь 3 импульсов первым выходом соединен с первым входомтриггера 7, а вторым выходом - с первым входом триггера 8, Второй формирователь 4 импульсов первым выходомсоединен с вторым входом триггера 7,а вторым выходом - с вторым входомтриггера 8, Выходы триггеров 7 и 8соединены соответственно с первым и 45вторым входами преобразователя 10скважность - напряжение, выход которого является выходом преобразователяразности Фаз в напряжение,Преобразователь разности фаэ в напряжение работает следующим образом.Входные сигналы Б, и С (фиг,2 а,5) усиливаются и ограничиваются усилителями-ограничителями 1 и 2, Выходное напряжение усилителя-ограничителя 51 (Фиг,26), фронты которого соответствуют переходам через нуль входногосигнала Б, (Фиг,2 а), поступает навход Формирователя 3 импульсов, выходные импульсы которого (фиг,2,е)соответствуют фронтам выходного напряжения усилителя-ограничителя, Приизмерении разностей фаэ, удаленныхоот 0 и 360 , импульсы, показанные нафиг,2, поступают на шину а, а импульсы, показанные на фиг.2 е - на шину3. Выходное напряжение усилителяограничителя 2 (фиг,2 г) поступает навход формирователя 4 импульсов, Выходные импульсы этого формирователя(фиг,2 ж,) соответствуют переходамчерез нуль сигнала Б (фиг,21). Импульсы, показанные на фиг,2 ж, поступают на шину 5, импульсы, показанныена фиг,2 ) - на шину г, Триггеры 7и 8, на которые поступают импульсыпо шинам о и , Б и , соответственно,формируют импульсы, длительность которых равна временному интервалу между переходами через нуль в одном направлении сигналов Б, и Б длительностью д, = -е 1 и ье,=е,-, (фиг.2 и,к), Выходные сигналы с триггеров поступают на входы преобразователя 1 Оскважность - напряжение, который вырабатывает напряжение, пропорциональное (ьс, + 6 ) /2 Т, т,е, обратно пропорциональное усредненной скважностиимпульсных последовательностей с выходов триггеров (Т - период сигналови Бг),С выходов усилителей-ограничителей 1 и 2 сигналы (фиг,2 ,2) поступают также на входы формирователя 6 импульсов, реализующего операцию НЕТ-И (возможный вариант выполнения этой операции: один из сигналов, показанных на фиг,25 инвертируется и вместе с другим сигналом поступает на схему И), На выходе формирователя 6 импульсов вырабатывается последовательность импульсов, длительность которых равна временному интервалу в течение которого положительное напряжение сигнала У, совпадает с отрицательным напряжением Б или положительное напряжение Б совпадает с отрицательным найряжением Б Импульсные последовательности с выхода формирователя 6 импульсов (длительность импульсов в этих последовательностях равна ЬС, или Ь) поступают на вход интегратора 5, Усилители-ограничители 1 и 2, формирователь 6 импульсов и интегратор 5 образуют фазометрический преобразователь разность фазнапряжение, рсализующий принцип работы фазометров с перекрытием. Зависимость выходного напряжения интегратора от разности фаз между У, и Г показана ца фиг,Зо. По уровням 1 иИБ срабатывает релаксатор 9, вход которого соединен с выходом интегратора, Выходное напряжение релаксатора, зависимость которого от разности фаз между У, и 0 показана на фиг.ЗЕ, поступает на управляющий вход коммутируемого формирователя 3 импульсов и преобразователь 10 скважность - напряжение, При напряжениях на входе 15 релаксатора, меньших Б , на его выходе устанавливается высокий логический уровень напряжения, а при цапряПжениях, больших 15 , релаксатор возвращается в состояние с низким логическим уровнем выходного напряжения. Если сигналы зашумлены, то изломы на фиг,З а отсутствуют(зависимость выходного напряжения интегратора от разности фаз между У, и Уг показана пунк тиром). Это мертвые зоны преобразователя с перекрытием, Поскольку релаксатор переключается напряжениями, удаленными от мертвых зон, существование последних не сказывается на 30 работе устройства. При разностях фаз между Б, и вблизи 0 и 360 (интервал- сР" на фиг.З) вьгходное напряжение релаксатора 9 управляет формирователем 3 импульсон таким образом, что последовательность импульсов, показанная на фиг,2, поступает на шину Г, а последовательность импульсов, показанная на фиг,2 е - на шину о, Это может быть реализовано, например, перекрестной коммутацией сформированных по нуль- переходам импульсов с помощью двухпозиционного переключателя (как в про тотипе) или формированием импульсов при высоком логическом уровне напряжения ца выходе релаксатора из напряжения, противофазного ему на фиг,23.При этом на выходах триггеров 7 и 8 длительности импульсов равныги с - с , Во время действия на управляющем входе формирователя 3 импульсов высокого логического уровня выходного напряжения релаксатора импульсы с триггеров получают приращения по длительности, соответствующие заштрихованным участкам на фиг,2 и,к. Сумма этих участков по длительности равна периоду сигнала. Так кал выходное напряжение преобразователя скважность - напряжецие пропорциональноотношению полусуммы длительностейимпульсов ца выходе триггеров к периоду сигнала, то вносимый при высоком логическом уровне выходного напряжения релаксатора фазовый сдвигоравен 180 (как и в прототипе),Выходное напряжение с релаксатора поступает также на третий вход преобразователя 1 О скважность - напряжение и суммируется в нем таким образом, что при высоком логическом уровнеэтого напряжения выходное напряжение преобразователя 10 изменяется на веоличину, соответствующую 180 , те. компенсируется дополнительный фазоовый сдвиг 180 (постоянное напряжениес выхода релаксатора можно рассматривать как последовательность импульсов со скважностью, равной единице). в результате обеспечивается следяший режим преобразования разность фаз напряжение,Использование для введения дополо нительного фазового сдвига 180 информации, получаемой в параллельноЬ канале преобразования разность фазнапряжение, выполненном по принципу,используемому в фазометрах с перекрытием, и применение электронно-коммутируемого двухканального формирователя импульсов управления тригге рами позволяют повысить быстродействие предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.Кроме того, изобретение позволяет повысить верхнюю рабочую частоту преобразователя без использования преобразования частоты и понизить минимальный уровень входных сигналов за счет повышения помехоустойчивости системы введения дополнительного фазового сдвига, В предлагаемом преобразователе получена верхняя рабочая частота 60 МГц без применения гетеродинирования, обеспечивается следящий режим преобразования при равномерномо изменении разности фаз от 0 до 360 за время порядка 10с и более и сохраняется работоспособность при снижении уровня входного сигнала до 100 мкВФормула изобретенияПреобразователь разности фаз в напряжение, содержащий два усилителя 1337811ограничителя, входы которых являются входами преобразователя, а выходы соединены с соответствующими входами первого и второго формирователей им 5 пульсов, первый формирователь импульсов первым выходом соединен с первым входом первого триггера, а вторым выходом - с первым входом второго триггера, второй формирователь им пульсов первым выходом соединен с вторым входом первого триггера, а вторым выходом - с вторым входом второго триггера, интегратор, выходом соединенный с входом релаксатора, а 15 выход последнего соединен с вторым входом первого формирователя, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с пелью повыщения помехоустойчивости ибыстродействия, в него введены третийформирователь импульсов и преобразователь скважность - напряжение, причем входы третьего формирователя импульсов соединены с выходами усилигелей-ограничителей, а выход - свходом интегратора, первый и второйвходы преобразователя скважностьнапряжение соединены с выходами соответствующих триггеров, третий входс выходом релаксатора, а выход является выходом преобразователя,1331811 Редактор А,Лежнина Заказ 4126/43 Тиралс 730 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Укгород, ул, Проектная, 4/ р// Составитель С,КулишТехред И.Попович Корректор Е.Рошко