Преобразователь разности фаз в напряжение

е от ится к сочет радиоизании с ьзовано четании 1 м преобхник жет быть испол ометра, а в со аналого-цифров 81 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПо ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ разователем - в системах автоматической обработки информации. Цель изобретения - повышение действия преобразователя при преобразовании разностифаз в диапазоне, превышающем 360 ф,достигается в результате введения визвестный преобразователь дополнительно одного инвертора. Кроме .того,преобразователь содержит усилителиограничители 1 и 2, формирователь 3импульсов, формирователь 4 импульсов,формирователь 6 импульсов, триггеры7 и 8, релаксатор 9, преобразователи10 и 11 скважность-напряжение, интегратор 5 и дополнительно введенный инвертор 12. Преобразователь работаетв диапазоне частот 0-50 ГГц и обеспечивает при этом скорость измененияразности фаз до 360 за 100 мкс безснижения точности преобразования.3 ил.Изобретение относится к радиоизмерительной технике, является дополнительным к авт. св. Р 1337811, в сочетании с вольтметром может быть использовано в качестве фазометра, а в сочетании с самописцем и аналого-цифровым преобразователем - в системах автоматической обработки информации.Цель изобретения - повышение быстО родействия преобразователя при преобразовании разности фаз в диапазоне, превышающем 360 о.На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 и 3 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу.Преобразователь содержит усилители-ограничители 1 и 2, формирователь 3 импульсов, формирователь 4 импульсов, интегратор 5, формирователь 6 импульсов, триггеры 7 и 8, релаксатор 9, преобразователи 10 и 11 скважность - напряжение и инвертор 12.Входами преобразователя являются 25 входы усилителей-ограничителей 1 и 2, выходами соединенных соответственно с входами первого формирователя 3 импульсов, второго формирователя 4 импульсов и третьего формирователя 6 импульсов, последний выходом через последовательно соединенные интегратор 5 и релаксатор 9 соединен с вто" рым входом первого формирователя 3 импульсов и с третьим входом преобразователя 10 скважность " напряжение, первый формирователь 3 импульсов первым выходом соединен с первым входом триггера 7, а вторым выходом - с первым входом триггера 8, второй формирователь 4 импульсов первым выхо 40 дом соединен с вторым входом триггера 7, а вторым выходом - с вторым входом триггера 8, выходы триггеров соединены соответственно с соединенными параллельно первыми и соединен ными параллельно вторыми входами пер" вого 10 и второго 11 преобразователей скважность - напряжение, третий вход преобразователя 11 скважность - напряжение через инвертор 12 соединен 50 с выходом релаксатора 9, а выходы преобразователей 10 и 11 скважностьнапряжение являются выходами преобразователя.55Преобразователь работает следующим образом.Входные сигналы Ц и Б (фиг.2 а,б) усиливаются и ограничиваются усили-. телями-ограничителями 1 и 2. Выходное напряжение усилителя-ограничителя 1 (фиг.2 в), фронты которого соответствуют переходам через нуль входного сигнала У (фиг.2 а), поступает на вход формирователя 3 импульсов, выходные импульсы которого (фиг.2 д,е) соответствуют фронтам выходного напряжения усилителя-ограничителя. При измерении разностей Фаз, удаленных от 0 и 360 , импульсы, показанные на фиг.2 у, поступают на шину О, а им" пульсы, показанные на фиг.20, - на шину Е . Выходное напряжение усилите" ля-ограничителя 2 (Фиг.2 г) поступает на вход Формирователя 4 импульсов. Выходные импульсы этого формирователя (фиг.2 ж,з) соответствуют переходамчерез нуль сигнала Ц (фиг.2 б). Импульсы, показанные на фиг.2 ж, поступают на шину 1, импульсы, показанные на фиг.2, - на шину Я . Триггеры 7 и 8, на которые поступают импульсы по шинам а и 5 О и 3 соответственно, формируют импульсы, длительность которых равна временному интервалу между переходами через нуль в одном направлении сигналов У и У длительностью М, =-и 1 = 4 - (фиг.2 и,к), Выходные сигналы с триггеров поступают на входы преобразователя 10 скважность-напряжение, который вырабатывает напряжение, пропор" циональное (ЬС, + йй)/2 Т, т.е. обратно пропорциональное усредненной скважности импульсных последовательностей с выходов триггеров (здесь. Т - период сигналов Ц и П).С выходов усилителей-ограничителей 1 и 2 сигналы (фиг.2 в,г) поступают также на вход формирователя 6 импульсов, реализующего операцию "нет-И" (возможный вариант выполнения этой операции: один из сигналов, показанных на фиг,2 в,г, 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 Б совпадает с отрицательным напряжением Б, либо положительное напряжение 11 - с от-. рицательным напряжением Ц. Импульсные последовательности с выхода формирователя 6 импульсов (длительность импульсов в этих последовательностях . равна Йй ипи Ьй) .поступают на вход1476403интегратора 5. Усилители-ограничители 1 и 2, формирователь 6 импульсов и интегратор 5 образуют фаэометрический преобразователь разность фаз напряжение, реализующий принцип рабо 5 ты фазометров с перекрытием. Зависимость выходного напряжения интегратора от разности Фаз между Б и Б показана на фиг.За. По уровням Б и П срабатывает релаксатор 9, вход ,которого соединен с выходом интегратора. Выходное напряжение релаксатора, зависимость которого от разности фаз между Пи По показана на фиг.Зб, 5 поступает на управляющий вход формирователя 3 импульсов и преобразователей 10 и 11 скважность - напряжение. При напряжениях на входе релаксатора, меньших Б , на его выходе ус танавливается высокий логический уровень напряжения, а при напряжениях, больших П", релаксатор возвращается в состояние с низким логическим уровнем выходного напряжения. Если сигна лы зашумлещ, то изломы на фиг.За отсутствуют (зависимость выходного напряжения интегратора от разности фаз между Б и П показан пунктиром). Это "мертвые эоны" преобразователя с пе 30 рекрытием. Поскольку релаксатор переключается напряжениями, удаленными ат "мертвых зон", существование последних не сказывается на работе преобразователя.При разностях фаз между Б, и П .вблизи 0 и 360 (интервал Ч" -на фиг.З) выходное напряжение релаксатора 9 управляет формирователем 3 импульсов таким образом, что последовательность импульсов, показанная на фиг2 д, поступает на шину Е, а последовательность импульсов, показанная на фиг.2 е, - на шину О . Это может быть реализовано, например, перекрестной коммутаиией сформированных по нуль-переходам импульсов с помощью двухпозиционного переключателя (как в прототипе) либо формированием импульсов при высоком логическом уровне напряжения на выходе релаксатора из напряжения, противофазному на фиг.2 в.При этом на выходах триггеров 7 и 8 длительности импульсов равныи С, - . Во время действия на уп равляющем входе Формирователя 3 импульсов высокого логического уровня выходного напряжния релаксатора 9 импульсы с триггеров 7 и 8 получают приращения по длительности, соответствуюшие заштрихованным участкам на фиг.2 и и фиг.2 к. Сумма этих участков по длительности равна периоду сигнала. Так как выходное напряжение преобразователя скважность - напряжение пропорционально отношению полусуммы длительностей импульсов на выходе . триггеров 7 и 8 к периоду сигнала, то вносимый при высоком логическом уровне выходного напряжения релаксатора фазовый сдвиг равен 180 (т.е. как в прототипе).Выходное напряжение с релаксатора (фиг.Зб) поступает также на третий вход преобразователя 10 скважность - напряжение и суммируется в нем таким образом, что при высоком логическом уровне этого напряжения выходное напряжение преобразователя 10 изменяется на величину, соответствующую 180 ц, т,е. компенсируется дополнительный фазовый сдвиг 180 . В результате зависимость напряжения на выходе преобразователя 10 от разности фаз имеет вид, показанный на фиг,Зв. Если бы компенсируюшее напряжение с выхода релаксатора 9 не подавалось на вход преобразователя 10, то выходное напряжение преобразователя имело бы вид, показанный на фиг.Зг.При быстрых изменениях разности фаз напряжение на выходе преобразователя 10 на интервалах 9 - Ч и Ч -дЮ 4 имеет вид, показанный на Фиг.Зв пунктиром. В этом интервале фазовых сдвигов преобразование разности фаз в напряжение выполняется с большой погрешностью и отсчет устройства, включенного после преобразователя, будет ошибочным. Для устранения указанной погрешности преобразования вы. ходное напряжение релаксатора 9 через инвертор 12 (Фиг,Зд) поступает на вход преобразователя 1 скважность-напряжение, Выходное напряжение преобразователя 11 показано на фиг.Зе. При быстрых изменениях разности Фаз это напряжение в интервале Ч - Ю также не соответствует разности Фаз входных сигналов преобразователя.Однако если снимать отсчеты на интервалах Ч, - Ч и Ц 1 -со второго вы- хода преобразователя, а на интервале К - Ю с первого выход, то на интервалах-и ч в " пс первому147640 выходу и на интервале " Чпо второ.му выходу отсчеты не производятся и погрешность отсчетов на этих интервалах соответственно отсутствует.5Для того, чтобы отсчеты разности фаз по обоим выходным напряжениям преобразователя были идентичными, следует при установке нуля подать на оба его входа :один и тот же сигнал, на первом выходе установить напряжение, соответствующее нулевому фазовому сдвигу, на втором выходе - напряжение, соответствующее 360 , так како 360 О соответствует фазовому сдвигу, 16 равному нулю. При такой установке нуля преобразователя напряжения на первом и втором его выходах либо совпадают (интервалы 4 - , и. 4 -Ч), либо отличаются на величину, соответ ствующую 360 (интервалы-и - Чд), что видно на фиг.Зе, где штрих- пунктирной линией воспроизведено напряжение, показанное на фиг.Зв, Если из отсчета, превышающего 360 в от Б счетном устройстве, исключить 360, (например, сбросом или переполнением счетчика по достижении величины 360 ф), то отсчет разности фаз по обоим выходам соответствует преобразуемой (измеряемой) величине. Интервалы Ч - Ц, 4-Ч и 4 -Ч 4 задаются выходным напряжением релаксатора, которое мо 3 6жет быть использовано также для от" счета пройденных 360 ь-циклов.Предлагаемый преобразователь в диапазоне частот 10-50 ИГц допускает скорость изменения разности фаз до 360 за 100 мкс без понижения точнос" ти преобразования ( вызванного конечной длительностью перепадов выходно" го напряжения после прохождения разностей фаз , и М и Р и Ц). В сочетании с 9-разрядным АЦП такой преобразователь образует фазометр с временем измерения около 0,5 мкс, что позволяет использовать его в быстродействующих информационно"измерительных системах.Формула из о брет енияПреобразователь разности фаз в напряжение по авт. св. В 1337811, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия при преобразовании разности фаз в диапазоне,превышающем 360 , он дополнен инвер"тором, вход которого соединен с выходом релаксатора, а выход - с входом второго преобразователя скважность - напряжение, два других входакоторого соединены с выходами триггеров, а выход является вторым выходомпреобразователя,О Составитель Е.Щекиндактор .А.Ревин Техред Л.Олийнык Кор Э. Лончакова ственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул. Г а,1 Пр аз 2152/46 Тираж 714 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Гаушская наб., д. 4/5