Измеритель разности фаз

Изобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано для измерения разности Фаз.Цель изобретения - повышение быст 5 родействия измерения разности фаз.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на Фиг. 2 - распределение напряжений на отводах цепочки из и резисторов, на фиг, 3 - рас пределение напряжений на отводах двух цепочек резисторов; на Фиг. 4 - зависимость номера срабатывающего триггера от напряжения на Фазовом детекторе. 15Измеритель разности Фаз содержит суммарно-разностный блок 1, Фазовращателя 2 на Т/2, разветвитель 3 на три, узел 4 полярности, разветвитель 5 на четыре, коммутаторы 6 и 7, ин вертор 8, сумматор 9, усилитель 10, инвертор 11, разветвители 12 и 13, цепочки 14-17 резисторов, состоящие каждая из п последовательно соединенных резисторов, 2 п сумматоров 18 25 и 19, 2 п Фазовых детекторов 20 и 21, 2 п триггеров 22 и 23, индикатор 24 позиционного кода.Входы суммарно-разностного блока подключены к входам устройства. Сум марный выход суммарно-разностного блока 1 подключен к входу разветвителя 3 на три, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно, к первому входу узла 4 полярности, первому входу сумматора 9 и входу первого разветвителя 12 на два.Разностный выход суммарно-разностного блока 1 через фазовращатель 2 на 40 Ф/2 подключен к входу разветвителя 5 на четыре, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторым входом узла 4 полярности, через первый коммутатор 45 6 - с вторым входом сумматора 9, через инвертор 8 и второй коммутатор 7 с, третьим входом сумматора 9 и с входом второго разветвителя 13 на два. Управляющие входы .первого коммутатора 6 и второго коммутатора 7 соединены соответственно с первым и вторым выходами узла 4 полярности.Выход сумматора 9 подключен к входу усилителя 10, выход которого сое 55 динен с вторыми входами Фазовых детекторов 20 и 21.Первый и второй выходы первого разветвителя 12 на два соединены с входами соответственно первой и второй цепочек 14 и 15 резисторов.Первый выход второго разветвителя 13 на два через инвертор 11 подключен к входу третьей цепочки 16 резисторов.Второй выход второго разветвителя 13 на два соединен с входом четвертой цепочки 17 резисторов.Отводы первой и второй цепочек 14 и 15 резисторов соединены соответственно с первыми входами сумматоров 18 и 19.Отводы третьей и четвертой цепочек 16 и 17 резисторов соединены соответственно с вторыми входами сумматоров 18 и 19, выходы которых подключены соответственно к первым входам фазовых детекторов 20 и 21.Выходы фазовых детекторов 20 и 21 соединены соответственно с входами триггеров 22 и 23, выходы триггеров 22 и 23 подключены к входам индикатора 24 позиционного кода, выход которого соединен с выходом устройства.Измеритель работает следующим образом.На входы суммарно-разностного блоЬч" ка 1 поступают напряжения Бя 1 п(Ю + - ) и2ЬСРБядп(Я 1 -- ), сдвиг фаз между которыми Ь требуется измерить.На суммарном выходе суммарно-разностного блока 1 будет напряжениеЬч";= Ц = Бсоя - яЫЯС и на раз 2ЬЧнос тном - Д = Бя п - со я Сд .2На выходе Фазовращателя 2 на я /2И1, = Н = Бя 1 п я 1 пЯс2В зависимости от знака измеряемойразности фаз д знак ФункцииЯя 1 п = (в пределах измеренияДЦДЯ +180 или -- = +90 ) будет ли 2Ьч"бо положительным (при -- положи 2тельном), либо отрицательным (при- отрицательном).ЬЦЗначения соя -- в указанных преде 2пах - всегда положительны.ЬЧ2Следовательно, в зависимости отзнака Щ колебания на двух входах5 16узла 4 полярности будут либо синфазными, либо противофазными,При синфазности этих колебанийотпирающий сигнал поступает с первого выхода узла 4 полярности накоммутатор 6. В противном случае отпирающий сигнал поступает с второго выхода узла 4 на коммутатор 7,На сумматор 9, следовательно,всегда поступают с разветвителей 3и 5 синфазные колебания и в суммесоздают колебание, синфазное с П,и с мало меняющимся уровнем независимо. от знака и значения (в пределах л +180 ),Через усилитель 10 эти колебанияпоступают на вторые входы фазовыхдетекторов 20 и 21.На входы цепочек 14 и 15 поступает напряжение Б, на входы цепочек 16 и 17 - напряжение Б.Распределение сопротивления в цепочках 14-,17 резисторов от входа квыходу имеет косинусоидальный характер. Следовательно, и распределение амплитуд напряжений вдоль цепочек 14-17 от точки ввода до заземления тоже будет косинусоидальлным и имеет вида Асоя - Х(фиг.2),где значение Х связано с номеромсъема одного из и резисторов в цепочке следующим образом (и - количеством съемов),Номер съема О, 1, 2 и. Значения Х: О, 1/и, 2/и .,и 1/и = 1,На фиг.З о и 3 показано распределение напряжений на каждой из двухцепочек 14-17 резисторов, на которые подаются входные измеряемые напряжения соответственно УЮЮБсоя ядиИ 1 и П = Уя 1 и - я 1 иИй2 о 2 2(с учетом изменения знака напряжения Б после инвертора 11).Подставляя вместо Х номера съемов от О до и (фиг,2), получим следую - щее распределение напряжений вдоль оси Х (съемов): на цепочках 14 и 15И . Ф (фиг. ЗО) У = Бсоя я 1 и Яс соя - Х, на цепочках 16 и 17 (фиг. ЗО)у /Б = Бяи - яиЫ 1 яи - Х.2 2Выход каждого съема цепочки 14 суммируется с соответствующим выходом съема цепочки 16, а выход каждо 36788 На первый вход 1-го фазового детектора 20 или 21 подается напряжение,представляющее собой сумму напряженийл лБ и И с 1 с-го съемал дфП = Бсоя( - Х -- )я 1 иЯСьх кдет 2 к 225 На вторые входы фазовых детекторов 20 и 21 подается опорное напряжение я 1 ияГ., следовательно, напряжение на выходе Е-го детектора равно л дуПвых к = Асоя( - Х -- ),Ввк. х,) е ЗО где А - величина, пропорциональнаясумме входных амплитуд.Следовательно, распределение выходного напряжения от номера к номеру фазовых детекторов 20 и 21 имеет косинусоидальный характер, причем фаза этогораспредЕления равна полуразности фазвходных напряжений.На фиг.4 показано распределениенапряжений с выходов фазовых детекторов 20 и 21, которые поступают на входы триггеров 22 и 23 вдоль оси Х.45 Расположение оси Х относительно цепочек 14-17 резисторов то же, что ина фиг.З.Пусть триггеры 22 и 23 срабатываютот положительного напряжения, Номер 5 О первого сработавшего триггера 22 и 23(на фиг.4 ой равен 3) дает информациюо разности фаз в виде позиционногокода,. который фиксируется в соот-ветствующем индикаторе 24 или, принеобходимости, преобразуется в другой код,Число съемов в резисторных цепочках 14-17 и,соответственно, фазовых детекторов 20 и 21 и тригге 6го съема цепочки 15 - с соответствующим выходом цепочки 17,Распределение суммарного напряжения вдоль оси Х (съемов) показано5на фиг.З 6 (определяется суммой кривых фиг. 3 аи ).Суммируя выражения для П и Бг получим прИ условии аяхи + ЬсояЦ) =О: а + Ь со(у - атссК а/Ь)Юг г )1 Пгц + Б Б + угсоя( Х а"Са )или, подставляя значения Б 1 и Б15 л л ( МБ + Б = Псоя( - Х -- /я 1 иЯ,2 2 .ров 22 и 23 выбирается, исходя из требований к разрешающей способности и точности измерений.Таким образом, время срабатывания всего устройства незначительно превышает время срабатывания триггера, за счет чего существенно повышается быстродействие.формула изобретенияИзмеритель разности фаз, содержащий суммарно-разностный блок, входы которого являются входами измерителя, а разностный выход соедиден с входом фазовращателя на Т/2,. два разветвителя на два, два коммутатора, последовательно соединенные сумматор и усилитель, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены разветвитель на три, раз,ветвитель на четыре, узел полярности, два инвертора, четыре цепочки по и резисторов в каждой, сопротивления которой распределены по косинусоидальному закону, 2 п сумматоров, 2 п Фазовых детекторов, 2 п триггеров, индикатор позиционного кода, при этом суммарный выход суммарноразностного блока соединен с входом разветвителя на три, первый выход которого соединен с первым входом узла полярности, второй выход - с первым входом сумматора, а третий выход - с входом первого разветвителя на два, выход фазовраща теля на/2 подключен к входу разветвления на четыре, первый выходкоторого соединен с вторым входомузла полярности, второй выход черезпервый коммутатор соединен,с вторым входом сумматора, третий выходчерез последовательно соединенныепервый инвертор и второй коммутатор подсоединен к третьему входусумматора, а четвертый выход соединен с входом второго разветвителя на два, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым выходами узла полярности, первый и второй выходы первого развертвителя на два соединены с входамисоответственно, первой и второи цепочки на и резисторов, первый вы О ход второго разветвителя на два через второй инвертор подключен к входу третьей цепочки из п резисторой,а второй выход - к входу четвертойцепочки из и резисторов, отводы пер вой и второй цепочек из п резисторовсоединены соответственно с первымивходами и сумматоров, отводы третьейи четвертой цепочек из п резисторовсоединены соответственно с вторыми 30 входами 2 п сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первыми входами 2 п фазовых детекторов,вторые входы которых соединены с выходом усилителя, а выходы подключенысоответственно к входам 2 п триггеров,выходы которых соединены соответственно с входами индикатора позиционного, кода, а выход индикатора соединен свыходом измерителя.