BE622109A - Phase comparator - Google Patents

Phase comparator

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Publication number
BE622109A
BE622109A BE622109DA BE622109A BE 622109 A BE622109 A BE 622109A BE 622109D A BE622109D A BE 622109DA BE 622109 A BE622109 A BE 622109A
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
signal
pulses
waves
circuit
duration
Prior art date
Application number
Other languages
French (fr)
Inventor
Georges Marchal
Rafaeel Vasques-Jimmenez
Claude Giot
Original Assignee
Acec
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/26Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being duration, interval, position, frequency, or sequence
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K9/00Demodulating pulses which have been modulated with a continuously-variable signal
    • H03K9/04Demodulating pulses which have been modulated with a continuously-variable signal of position-modulated pulses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  "COMPARATEUR DE PHASES" la présente invention se rapporte à un comparateur de   phase$   comprenant comme élément principal un circuit de disorimi- nation pour signaux rectangulaires permettant de modifier un signal de   sortie   lorsque le déphasage entre deux signaux   rectangulaires     appliques   à l'entrée dépasse une limite déterminée.

   Le comparateur de phases suivant l'invention peut être utilisé à l'aide de gêné- rateurs de signaux rectangulaires pour   orles   sinusoïdales qui peu- vent comprendre une certaine composante continuât 
Des comparateurs de phases précédés par des générateurs de signaux rectangulaires sont en soi connus, mais ces comparateurs 

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 EMI2.1 
 cozinu ont l'1nQonvniant de 4im1nuG do sensibilité lO1'equtgna des ondes sinusoïdale  originales, contient une composante ocattause L'invention a pour but de pallier cet inconvénient et 
 EMI2.2 
 de permettre au comparateur de phase$ de réagir endéana d'une de- mi-onde dès qU'il constate un défaut.

   Un autre but de 3. 'Invention est d'augmenter la précision par rapport aux comparateur* connus* L'invention ont aaraotir1ed. en et que le comparateur de phases est constitué par un étage d'élaboration d'un signal do référence constitua par un train d' :Lm.pula1ona dont lee front@ co%nôîdent avec les psaaae1 par adro d'une des ondes à comparer  les impulsions étant toutes de durée égale, un,

  4tage d'élaboration d'un signal constitué par un train d'impulsions de mesure dont la durée ôut égale à la ditrérenoe entre la durée des impulsions de référence et lvintorvalle de tempo entre deux passages par zéro eonséoutits à la fin d'alternances de même polarité des deux on-   des 4   comparer et un   étage   de   sortis  sensible   à la disparition 
 EMI2.3 
 d'une ou de deux impulsions Consécutives dans le train d'inpul- aiona de mesures L'invention est décrite oi-dessous par rapport à un exemple d'exécution représenté   schématiquement   dans le dessin an- nexé. 



   Sur ce dessin, la figure 1 représente 'un schéma du cir- cuit principal du comparateur de phases selon l'invention, la figure 2 est une collection de diagrammes de signaux apparaissant 
 EMI2.4 
 sur les divers conducteurs dans le 8oh6!Da de la figure 1. La fi- gure 3 est un schéma d'un circuit monostable  Dane tous les achdo- mas sont   utilisée   les signes   conventionnels   pour représenter des   résistances,     condensateurs,     redresseurs .et   transistors, 
La figure   1 ne   rapporte à la partie du circuit qui est   alimentée   par deux paires de signaux   rectangulaires,   chaque paire 
 EMI2.5 
 étant constituée par deux et&4,

  iux l'un étant le complément de Il 

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   autre     Lorsque   les phases de deux ondes de forme   sinusoïdale   par exemple sont à  comparer, chacune   de ces ondes   est   transformée   préalablement,   par exemple au moyen   d'étagas   d'amplification et d'écrêtage appropria en deux signaux rectangulaires de même am-   plitude   fixe,   l'un   étant le complément   de l'autre.   



   Le circuit selon la figure 1 comprend par   conséquent   quatre entrées   correspondant   à ces deux paires de signaux   rectan-     gulaires   1, 1' et 2, 2'. La forme de 1, 1' et 2, 2' est   représen-   tée sur la figure 2.

   Un premier étage du circuit représenté sur la figure 1 dit   d'élaboration     d'un   signal de référence est   utili-   sé pour transformer un des signaux rectangulaires 1 ou 2 en une suite   d'impulsions   de même polarité   coïncidant   avec   les passages   par zéro de la   première   onde ou de la   deuxième   onde,   L'étage   d'élaboration d'un   signal   de référence est conçu de telle façon que le déphasage entre les signaux 1 et 2 est tou- jours considéré   comme   étant plus faible que 180 , c'est-à-dire sui- vent l'angle de déphasage, soit le signal 1,

   soit le   signal   2 sert de base à l'élaboration du   signal   de   référence.   Dans l'exemple re-   présenté,   ce résultat est obtenu en   appliquant   les   signaux   1 et 2 un premier circuit "OU"231 et en appliquant les signaux 1' et 2' à un deuxième   oirouit   "OU" 23'.  Ce$   circuits   OU sont     constitués   par des redresseurs comme indiqués sur le dessin.

   A la sortie des   circuits   23 et 23' apparaissent les signaux 24 et   25,   Ces derniers sont introduits dans deux circuits de   dérivation   26 et 27   oonsti-   tués chacun par exemple par un condensateur et une résistance* A la sortie des circuits 26 et 27   apparaissent   ensuite des signaux 28 et 29 qui sont appliqués   simultanément   au circuit d'entrée 30 d'un circuit monostable 31 qui est excité, suite à la constitution de son circuit   d'entrée chaque   fois lorsqu'une impulsion négative 

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 du signal 28 ou du signal 29 le frappe.

   Le circuit monostable 31 possède   une   durée d'excitation réglable, ce qui est   symbolisé   par   on bouton     de-,réglage   32*   Un   schéma   d'un   circuit monostable   conve-   nant à la réalisation de l'invention est représenté à la figure 3. 



  Le bouton de réglage 32 modifie la valeur de la   résistance   33 
 EMI4.1 
 (tig, 3). Le conducteur d'entrée y est repéré par 34 et le conduc- teur de sortie par 35. A la sortie du circuit monostable 31 appa- ravit un. signal de référence 5 constitué par un train d'impulsions, Le début des intervalles entre deux impulsions successives coïn- cide avec lés passages par zéro de l'onde qui a servi de base & l'élaboration dusignal de référence. la durée des impulsions de   ¯ce   signal 5 est fixée et déterminée suite au réglage 32. le bouton de réglage 32 peut être maintenu fixe ou peut être mobile devant 
 EMI4.2 
 une échelle graduée, appropriée.

   Les impulsions 5 sont équidistan"' tes lorsque   l'onde   originale est une   sinusoïde   pure, mais lorsque l'onde originale comprend une composante continue  cette propriété 
 EMI4.3 
 se perd. la durée des intervalles entre deux impulsions consécu- tives par rapport à la période de l'onde ayant servi de base à l'élaboration du oipvil 5 est proportionnelle à un angle de dépha-   ! sage   limite. 



   Dans un   deuxième   étage dit d'élaboration   d'un   signal de mesure, fonction de la différence entre l'angle de déphasage   limita   
 EMI4.4 
 et l'angle de déphasage réel entre les deux onde* à comparer, crée un   signal   de mesure 7   constitué   par un train   d'impulsions   dont les durées par rapport à la période des ondes à comparer sont fonction de cette différence*   Dans   ce deuxième étage,ou étage à   coïncidence,   les si- 
 EMI4.5 
 gnaux rectangulaires 1 et 21 sont appliqués à l'entrée dUn preaitur circuit "ET" 12 et les signaux 1' et 2 sont appliqués à l'entrés      
 EMI4.6 
 d'un deuxième circuit OST" 12  ces circuits "JEH" 12 et 12,

   sont constitude oomme d'habitude par des dîodoee 

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De ce   tait,   il apparaît à la   sortis   du circuit 12 un   tissai 3   comprenant   des     impulsion*     coïncidant   avec les instants pendant   lesquels   le produit des signaux 1 et 2' fournit   une   compo- sante négative;

   de même il apparaît à la sortis du   circuit   12' un   signal   3' constitué par des   impulsion      coïncidant   avec   la    instante pendant lesquels le   produit     de*   signaux 1' et 2 fournit une   compo-     sante     négative,   Lorsque les signaux   rectangulaires   1 et 2   ne sont   pas   diphasés     'un   par rapport à l'autre,

     lois     signaux 3   et 3' ne   comprennent   pas d'impulsion et restent   continuellement-zéro.   Le comparsteur de phase   suivent   l'invention peut servir à la détection de   déphasage   plus grande que 0  et plue petite que 360    électriques,   lorsque   les   ondes   sinusoïdales   originales ne comprennent pas de   composante   continue, les signaux rectangulaires   1,   les 20 2' sont   constituée   tous d'une série   d'Impulsions     rectangulaire@   de même durée que l'intervalle entre deux   impulsions     consécutives    Par   contre,

     lorsqu'une des ondée   sinusoïdales   originale. comprend une composante continue, la durée de l'impulsion rectangulaire et la   durée   de l'intervalle entre deux impulsions n'est pas la   même,        Au contraire, dans ce cas la durée des impulsions du   signal 3   est      toujours différente de celle des impulsions du   signal ,3'    par con-   séquent   pour   certains   déphasages faibles, le plus petit des deux signaux 3 ou 3' peut devenir nul. 



   La figure 2 se rapporte à un' cas où les ondes originales ne comprennent pas de composante continue, et où par conséquent les signaux 3 et 3' sont   constitues   par des trains d'impulsions de durée égale. La durée de ces impulsions par rapport à la pério- de des ondes criginsles est proportionnelle à l'angle de   déphasa-          ge   entre les deux ondes. Comme une impulsion du signal 3   ou 3'   ap- paraît à chaque passage par zéro d'une onde il est possible d'ef- fectuer ainsi deux mesures ou contrôles de l'angle de   déphasage   par période.

   Ces deux mesures fournissent la môme valeur lorsque 

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   loti     ondes     originales   sont des sinusoïdes   pures   de même fréquence. 



  Mais lorsque la durée   des     impulsions   du   signal 3   n'est   pas   identi- que celle des imposions du   signal   3', on me trouve en présence de deux   mesures     différentes   de l'angle de   déphasage*   Comme le com- parateur de   phases   salon l'invention doit   réagir   extrêmement rapi- dament, à   *avoir   endéans une   demi-onde dès   que l'angle de   dépha-   sage limite est   dépassé   par exemple   butte   à un défaut   dure   le ré- seau   surveillé   par le comparateur,

   il n'est pas   possible   de cons-   truire   des   moyennes   entre les deux   masures     différentes   de l'angle de déphasage, 
Les deux   signaux 3     et 3'   sont combinés en   un   seul train   d'impulsions   par   l'introduction   dans un circuit "OU" 13 dont la sortie délivre le signal 4.

   Le   signal   4   $et     constitué   par   des   im- pulsions apparaissant ou   disparaissant   aux moments des   passages     par     zéro   des ondes originales et dont la durée est par conséquent pro- portionnelle (en l'absence d'une composante continue.dans les   ondée   originales) à l'angle de déphasage réel entre les deux ondes origi-   nales.   Ce   signal ±   est d'une constitution similaire au signal de référence 5 élaboré dans le premier étage du   circuit   et dont les im- pulsions ont des durées proportionnelles à un angle de déphasage limite, arbitraire et réglable,

   
Le train d'impulsions   4   est   appliqué à   une des entrées d'un circuit à coïncidence ou circuit "OU" 14. A l'autre entrée du circuit "OU" 14 est appliqué le train d'impulsions de référence 5 dont les fronts correspondent avec les passages par zéro de l'onde ayant servi de base à sa constitution et dont la durée   .et   choisi  suivant une valeur arbitraire, maintenue fixe,   A   la sortie de ce circuit 14 apparaît un signal 6 constitué par un train   d'impulsions   négatives lorsque la durée des impulsions de référence 5 est plus longue que celle des impulsions da signal 4 ou un signal constant, négatif lorsque la durée des imposions de référence 5 est plus cour  

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 te que celle des impulsions du signal 4.

   Le   signal   6 est appliqué à un   amplificateur- Inverseur   15 dans lequel les impulsions   négati-   ves sont remplacées par des   intervalles   égaux à zéro et dans lequel les intervalles égaux à zéro sont remplacés par des   impulsions     né,   gatives. 



   Les   impulsions   du signal 6 peuvent comprendre des talons comme représentée à la figure 2; ces derniers sont supprimés grâce aux   conditions   de fonctionnement du   dispositif   amplificateur-inver- seur 15. A la sortie du dispositif 15 apparaît un signal 7 qui est   suit   zéro, soit   constitué   par un train   d'impulsions   négatives dont la durée pur rapport à la période des ondes 1 ou 2 est proportion- nelle à la différence entre   l'angle   de déphasage limite déterminé par la durée des   impulsions   du signal 5 et l'angle de déphasage réel représenté par la durée des   imputions   du signal   4.   



   Dans un troisième étage un signal de sortie 11 est   créé   permettant d'actionner   un   circuit de commande suivant que   l'angle   de   déphasage   entra les deux ondes originales est supérieur ou in- férieur à   l'angle   de   déphasage   limite positionné au moyen du bou- ton de réglage 32.

   Dans la conception de   ce. troisième   étage il faut tenir compte qui peuvent   surgir     lorsqu'une   des ondes originales ou les deux compriment des composantes con- tinues, Comme   l'angle   de   déphasage   réel est mesuré par la durée de l'intervalle de temps ontre deux passages consécutifs à la   fin   d'alternances de même polarité des deux signaux,

   il est possible que cette mesure diffère suivant que la mesure soit effectuée pour   le*   passages par   zéro consécutifs   à la fin des alternances posi-   tives   ou à la fin des alternances   négatives.     Dans.ce   cas une de   ces   masures doit servir de   critère    Le   choix   de ce critère   déter-   mine ensuite les moyens de   réalisation   de ce dernier   étage*   
Le signal 7 est constitué par un train d'impulsions de   dardes   égales et équidistantes   sur   une   échelle   de temps linéaire 

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 si les deux ondes originales ne contiennent pas de   composant 

     con- tinus. Par contre, lorsqu'une de 3 ondes originales comprend une com- posante continue, les impulsions du. signal 7 ne sont   ni'1   de   moine     du-   rée ni   équidistantes,   La durée d'une impulsion du   signal   7   est   tou- jours plue petite que la durée d'un intervalle entre deux   impulsions   du signal de référence 5, mais le signal 5 peut être   constitué   déjà de signaux dont les fronts ne sont pas équidistants sur une échelle      de temps linéaire si l'onde ayant servi de base à l'élaboration du signal 5 contenait une composante continue.

   Ceci n'a cependant   au.,   cune influence sur le comportement du comparateur, puisque le   signal   de référence est élaboré à partir d'une des deux ondes à comparer; de ce fait les fronts des impulsions du signal 5 et les fonte des impulsions du signal 4   apparaissent   toujours simultanément   quelle))   que soient les valeurs des composantes continues superposées aux ondes originales.

   Par conséquent, dans le cas où une ou les deux ondes originales à comparer sont déformées par une composante con-   tinue,   le signal 7   contient   une   alternance   d'impulsions de deux durées   différentes   et pas tout à fait équidistantes sur uns   échelle   de temps linéaire, Cependant, l'erreur par rapport à une   distribu-   tion équidistante des impulsions n'est pas   grande   et il n'est pas nécessaire de la   corriger.   Par contre, pour assurer une stabilité plus grande du   circuit,   il est avantageux de manipuler des signaux de durées déterminées.

   Aussi le signal 7 est-il   introduit   dans un circuit   monostable   16 par exemple égal au   circuit:     représenté   sur   la   fig. 3 comprenant une entrée 34 et 2 sorties 35 et 36   dans.   lequel deux   signaux   8 (conducteur 35) et   9 (conducteur   3o) sont   produits,   le début de chaque impulsion du signal 9   coïncide   avec le début de chaque impulsion du signal   7,   tandis que la   durée   des   impulsions   est toujours écale, déterminée par la constante de temps du   circuit   monostable 16.

   La durée de l'impulsion   9 est   choisie par exemple égale à un sixième do   période,   Les impulsions négatives du   signal   

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 EMI9.1 
 correspondent intervalles compris 8i tï*9 deux impulsions du ai- 8mal 9.

   Sans CI8 ue, on dispose d'un batturnen1 de 2 sixième  de pé- riode pour tenir compta des écarta des 1#ul'f rt. du Signal 79 Par rapport à =0 diltr1but1onl4qU1d1stante "/ 40helle do tempe   linéaire*     lorsqu'une 0*?     onde$   Une composante 
 EMI9.2 
 continue et lorsque la déphuougs entre las deux ondes appliquées z IlenLitje du Co 1p&àrabeur .. t "'1'1)),40011. da l' IU1Ultt de dph8fJ"tJ' liai* tuo ddbermind par, la durée due impula10nA du eianal',. une impul- oton sur deux 80u3.0uwhb Qat d'abord annulée dans le$ signaux 6 7. 



  8 et go tandis que l'autre impulsion ouboîotew Seuletaeht, lorsque le déphasage atxgmonte amore les ai'" gnaux 7 8g 9 deviennent entièrement 4ro* Le comparateur de phases doit réa61t ab  la première'   constatation     d'un     défaut.   Suivant que   l'angle   de   déphasage   limite déterminé par le signal 5 constitue une   limite   ultime d'un angle 
 EMI9.3 
 croissant ou ddoeoibuanu le signal normal est <<ai.8 en présence ou en   1  absence   d'impulsions dans le   signal   7 et   l'ordre   de   commanda        doit être   modifié,

   dès   la disparition   d'une     impulsion   sur deux ou   dès   l'apparition d'une impulsion sur deux du signal 7. En   présence   
 EMI9.4 
 d'une composante continue dalls une des ondes orisinalea l'angle de   déphasage     n'est   plus défini mais dans ce cas, le comparateur choi- ait le   critère   le 'plus   sévère,   il modifie donc l'ordre de commande 
 EMI9.5 
 déjà avant qU'un encle 1 de déphasage théorique ait atteint la limite ultime* Dans le cas de l'exemple eaprênenté à la figure 1,

   il est suppose que l'angle de   déphasage   une limite ultime d'un angle croissant et que l'ordre de   commande   doit   Être   
 EMI9.6 
 modifie dès qu'une impulsion aur deux d1p;wait. De ce fait, un dispositif approprié doit 6tre sensible à J.a disparition dfum ïa- pulsion daiwlo 1 train d' impulsions du aign i 1 9, ce diepooîbtf est 

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 EMI10.1 
 constitué par un circuit monostable la dont le cirouit dmtvateu d'entrée 1? reçoit le signal 8t état  par le circuit mono.table 16 et le o.roui.'t: monostable de sortie dont le circuit d'entre* 19 ri. 



  901t le aigual 9 ainsi que lO wisnal 10 dmiti par le circuit le* Le eignal a est coiietttud par un train c1ltmpul.1011l n4... aat1v.Q de durées égales} il out dérivé dont le oirouit d'4ntrde 17 et les impulsions négatives de ce tigml 0 ddeîvd <!Ml Mh*nt le circuit monot3tBble 18 dont 10 tempe est régli à un. vulour fixa, très longue, par u:.I!1P' 4/6 de pcS:1ode. ceci permet de tenir compte larelUo1'lt des écarta des iopulilona des signaux 8 et 9 par rapport h une distribution 4qu1d:Let.t. sur une dcholle 
 EMI10.2 
 de temps linéaire. De ce fait le signal de sortit. 10 du airouit ma- nostable, 18 est négatif dès que le signal 9 retombe à zéro et reste négatif pendant l'apparition de   1.'impulsion   suivante du signal 9. 



  Les signaux 9 et 10 sont   appliqués   au circuit   d'entrée   19 du   air-   cuit monostable de sortie 20. Ce   oirouit     d'entrée   19 permet d'exci- ter le circuit 20 seulement   lorsqu* aussi     bien   le   signal   9 que le   signal   10 sont négatifs, mais lorsqu'un des deux signaux 9 ou 10 
 EMI10.3 
 est zdro le oirauit 20 ne délivre pas de signal de sortie, 
Dans le cas où   l'angle de     déphasage   entre les ondes 1 2 est inférieur à   l'angle   de déphasage ultime ,   imposé   par le bou- ton de réglage 32 toutes les impulsions sont   présentes   dans les si- 
 EMI10.4 
 gnaux 9 et 10;

   le .\circuit 19 enolenohe donc le oircait monostable de sortie 20 à 0 h q ue période et ce dernier reste exoitê pendant 5/6 de période,   de, sorte   que son signal de sortie 11 est presque un signal continu, 
Par contre, lorsque dans le signal 7   une   impulsion sur deux devient zéro, de même une impulsion   sur   2 disparaît dans les signaux 8 et 9.

   La première impulsion qui   disparait   est soit l'im- pulsion du   signal   8 engendrant une impulsion du   signal   10, soit 
 EMI10.5 
 l'impulsion du. oigml 9 Qomplé enta1, du signal 0, apparaissant      

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   pendant   la durée de   l'impulsion   du   signal   10, elle n'excite plus le   circuit   monostable de sortie 20 de   aorte   que le signal de   sortie   
 EMI11.1 
 il reste zéro.

   la comparateur de phases rda,5Ît donc, rnSme en pré- sence d'une composante continue dans une des deux ondes originales à comparer en moins d'uneemi-periode après la constatation d<un   dépassement   de l'angle de   déphasage     limite,     déterminé   par   la     durée   de   l'impulsion   de   référence   5. 
 EMI11.2 
 



  Lorsqu'au contraire l 'angle de déphasage limite d4terml   né par le signal 5 coliatitue une limite ultime pour un angle de- croissant l'ordre de commande doit 6t3'e ;mdittd lors de l'appari- tion d'une première impulsion du signal 7, il suffit de raccorder la sortie du oirault 15 directement au atroult poncafable %0 qui   fournit   alors un signal de sortie   des   qu'au   moins   une   impulsion   sur deux apparaît dans le   signal   7. 
 EMI11.3 
 



  Le comparateur de phases, suivant l'invention# peut non.



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  "PHASE COMPARATOR" the present invention relates to a phase comparator $ comprising as main element a disorimination circuit for rectangular signals making it possible to modify an output signal when the phase difference between two rectangular signals applied to the input exceeds one. determined limit.

   The phase comparator according to the invention can be used with the aid of rectangular signal generators for sinusoidal orles which can include a certain DC component.
Phase comparators preceded by rectangular signal generators are known per se, but these comparators

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 EMI2.1
 cozinu have the 1nQonvniant of 4im1nuG of sensitivity lO1'equtgna of the original sine waves, contains an ocattause component The object of the invention is to overcome this drawback and
 EMI2.2
 to allow the phase comparator $ to react within a half-wave as soon as it notices a fault.

   Another object of the invention is to increase the precision with respect to known comparators * The invention has aaraotir1ed. in and that the phase comparator is constituted by a stage of elaboration of a reference signal constituted by a train of: Lm.pula1ona whose front @ co% nôîdent with the psaaae1 by adro of one of the waves to compare the pulses being all of equal duration, one,

  4th stage of elaboration of a signal consisting of a train of measurement pulses the duration of which is equal to the difference between the duration of the reference pulses and the interval of tempo between two zero crossings carried out at the end of alternations of the same polarity of the two waves 4 compare and an output stage sensitive to disappearance
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 of one or two consecutive pulses in the train of measurement pulse The invention is described below with respect to an exemplary embodiment shown schematically in the accompanying drawing.



   In this drawing, figure 1 shows a diagram of the main circuit of the phase comparator according to the invention, figure 2 is a collection of signal diagrams appearing
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 on the various conductors in the 8oh6! Da of Figure 1. Figure 3 is a schematic of a monostable circuit where all achdomas are used the conventional signs to represent resistors, capacitors, rectifiers and transistors,
Figure 1 only relates to the part of the circuit which is fed by two pairs of rectangular signals, each pair
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 being constituted by two and & 4,

  they one being the complement of He

 <Desc / Clms Page number 3>

   other When the phases of two waves of sinusoidal shape for example are to be compared, each of these waves is transformed beforehand, for example by means of appropriate amplification and clipping stages into two rectangular signals of the same fixed amplitude, one being the complement of the other.



   The circuit according to FIG. 1 consequently comprises four inputs corresponding to these two pairs of rectangular signals 1, 1 'and 2, 2'. The shape of 1, 1 'and 2, 2' is shown in figure 2.

   A first stage of the circuit shown in FIG. 1, called the production of a reference signal, is used to transform one of the rectangular signals 1 or 2 into a series of pulses of the same polarity coinciding with the zero crossings of the first wave or second wave, The stage for developing a reference signal is designed in such a way that the phase shift between signals 1 and 2 is always considered to be lower than 180, that is ie the phase shift angle follows, i.e. signal 1,

   or signal 2 serves as the basis for the development of the reference signal. In the example shown, this result is obtained by applying the signals 1 and 2 to a first "OR" circuit 231 and by applying the signals 1 'and 2' to a second "OR" 23 '. These OR circuits are constituted by rectifiers as shown in the drawing.

   At the output of circuits 23 and 23 'appear the signals 24 and 25, These are introduced into two branch circuits 26 and 27 each one constituted for example by a capacitor and a resistor * At the output of circuits 26 and 27 appear then signals 28 and 29 which are applied simultaneously to the input circuit 30 of a monostable circuit 31 which is energized, following the constitution of its input circuit each time when a negative pulse

 <Desc / Clms Page number 4>

 signal 28 or signal 29 hits it.

   The monostable circuit 31 has an adjustable excitation duration, which is symbolized by an adjustment button 32 * A diagram of a monostable circuit suitable for carrying out the invention is shown in FIG. 3.



  The adjustment knob 32 changes the value of resistance 33
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 (tig, 3). The input conductor is identified there by 34 and the output conductor by 35. At the output of the monostable circuit 31 appears a. reference signal 5 consisting of a train of pulses. The beginning of the intervals between two successive pulses coincides with the zero crossings of the wave which served as the basis for the development of the reference signal. the duration of the pulses of this signal 5 is fixed and determined following adjustment 32. the adjustment knob 32 can be kept fixed or can be movable in front of
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 an appropriate graduated scale.

   The pulses 5 are equidistant when the original wave is a pure sine wave, but when the original wave includes a DC component this property
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 is getting lost. the duration of the intervals between two consecutive pulses with respect to the period of the wave having served as a basis for the development of the oipvil 5 is proportional to an angle of shift! wise limit.



   In a second stage known as the elaboration of a measurement signal, a function of the difference between the phase shift angle limita
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 and the real phase shift angle between the two waves * to be compared, creates a measurement signal 7 consisting of a train of pulses whose durations with respect to the period of the waves to be compared are a function of this difference * In this second stage , or coincidence floor, the si-
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 rectangular signals 1 and 21 are applied to the input of an "AND" circuit 12 and signals 1 'and 2 are applied to the input
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 a second OST circuit "12, these" JEH "circuits 12 and 12,

   are constant as usual by dîodoee

 <Desc / Clms Page number 5>

 
As a result, it appears at the output of circuit 12 a tissue 3 comprising pulses * coinciding with the instants during which the product of signals 1 and 2 'provides a negative component;

   in the same way it appears at the output of the circuit 12 'a signal 3' consisting of pulses coinciding with the instant during which the product of * signals 1 'and 2 provides a negative component, When the rectangular signals 1 and 2 are not not two-phase 'with respect to each other,

     signal laws 3 and 3 'do not include a pulse and remain continuously zero. The phase comparator according to the invention can be used for the detection of phase shift greater than 0 and smaller than 360 electric, when the original sine waves do not include a DC component, the rectangular signals 1, the 20 2 'are all made up. of a series of rectangular pulses @ of the same duration as the interval between two consecutive pulses On the other hand,

     when one of the original sine waves. includes a DC component, the duration of the rectangular pulse and the duration of the interval between two pulses is not the same, On the contrary, in this case the duration of the pulses of signal 3 is always different from that of the pulses of the signal, 3 'therefore for certain weak phase shifts, the smaller of the two signals 3 or 3' can become zero.



   FIG. 2 relates to a 'case where the original waves do not include a DC component, and where consequently the signals 3 and 3' are constituted by trains of pulses of equal duration. The duration of these pulses with respect to the period of the criginsle waves is proportional to the phase shift angle between the two waves. As a pulse of signal 3 or 3 'appears at each zero crossing of a wave, it is thus possible to carry out two measurements or checks of the phase angle per period.

   These two measurements provide the same value when

 <Desc / Clms Page number 6>

   loti original waves are pure sinusoids of the same frequency.



  But when the duration of the pulses of signal 3 is not the same as that of the impulses of signal 3 ', one finds me in the presence of two different measurements of the phase angle * As the phase comparator shows the invention must react extremely quickly, to * have within half a wave as soon as the limit shift angle is exceeded, for example faced with a hard fault the network monitored by the comparator,

   it is not possible to construct averages between the two different masures of the phase angle,
The two signals 3 and 3 'are combined into a single train of pulses by the introduction into an "OR" circuit 13 whose output delivers the signal 4.

   The signal 4 $ consists of pulses appearing or disappearing at the times of zero crossings of the original waves and whose duration is consequently proportional (in the absence of a DC component. In the original waves) to the actual phase shift angle between the two original waves. This signal ± has a constitution similar to the reference signal 5 produced in the first stage of the circuit and the pulses of which have durations proportional to a limit, arbitrary and adjustable phase-shift angle,

   
The pulse train 4 is applied to one of the inputs of a coincidence circuit or "OR" circuit 14. To the other input of the "OR" circuit 14 is applied the reference pulse train 5 whose edges correspond with the zero crossings of the wave having served as a basis for its constitution and the duration of which is chosen according to an arbitrary value, kept fixed, At the output of this circuit 14 appears a signal 6 consisting of a train of negative pulses when the duration of the reference pulses 5 is longer than that of the signal pulses 4 or a constant signal, negative when the duration of the reference charges 5 is shorter

 <Desc / Clms Page number 7>

 te that of the pulses of signal 4.

   The signal 6 is applied to an amplifier-inverter 15 in which the negative pulses are replaced by intervals equal to zero and in which the intervals equal to zero are replaced by negative pulses.



   The pulses of the signal 6 may include heels as shown in Figure 2; the latter are eliminated thanks to the operating conditions of the amplifier-inverter device 15. At the output of the device 15, a signal 7 appears which follows zero, that is to say constituted by a train of negative pulses the duration of which is pure relative to the period. of waves 1 or 2 is proportional to the difference between the limit phase shift angle determined by the duration of the pulses of signal 5 and the actual phase shift angle represented by the duration of the pulses of signal 4.



   In a third stage an output signal 11 is created making it possible to actuate a control circuit depending on whether the phase shift angle between the two original waves is greater or less than the limit phase shift angle positioned by means of the button. setting tone 32.

   In the design of this. third stage it must be taken into account that may arise when one or both of the original waves compress continuous components, since the actual phase shift angle is measured by the length of the time interval between two consecutive passes at the end alternations of the same polarity of the two signals,

   it is possible that this measurement differs according to whether the measurement is carried out for the * consecutive zero crossings at the end of the positive half-waves or at the end of the negative half-waves. In this case, one of these huts must be used as a criterion The choice of this criterion then determines the means of achieving this last floor *
Signal 7 consists of a train of equal and equidistant dart pulses on a linear time scale

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 if the two original waves do not contain a component

     continuous. On the other hand, when one of the 3 original waves includes a continuous component, the pulses of. signal 7 are neither '1 long nor equidistant, The duration of a pulse of signal 7 is always smaller than the duration of an interval between two pulses of reference signal 5, but signal 5 may already consist of signals whose edges are not equidistant on a linear time scale if the wave which served as the basis for the development of signal 5 contained a DC component.

   However, this does not have any influence on the behavior of the comparator, since the reference signal is produced from one of the two waves to be compared; therefore the edges of the pulses of signal 5 and the melting of the pulses of signal 4 always appear simultaneously whatever)) whatever the values of the continuous components superimposed on the original waves.

   Consequently, in the case where one or both original waves to be compared are distorted by a continuous component, signal 7 contains an alternation of pulses of two different durations and not quite equidistant on a linear time scale, However, the error with respect to an equidistant distribution of the pulses is not large and does not need to be corrected. On the other hand, to ensure greater stability of the circuit, it is advantageous to handle signals of determined durations.

   Also the signal 7 is introduced into a monostable circuit 16, for example equal to the circuit: shown in FIG. 3 comprising an inlet 34 and 2 outlets 35 and 36 in. which two signals 8 (conductor 35) and 9 (conductor 3o) are produced, the start of each pulse of signal 9 coincides with the start of each pulse of signal 7, while the duration of the pulses is always equal, determined by the constant time of the monostable circuit 16.

   The duration of the pulse 9 is chosen for example equal to a sixth do period, The negative pulses of the signal

 <Desc / Clms Page number 9>

 
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 correspond intervals included 8i tï * 9 two pulses of the ai- 8mal 9.

   Without CI8 ue, we have a batturnen1 of 2 sixths of a period to take into account the deviations of the 1 # ul'f rt. of Signal 79 Relative to = 0 diltr1but1onl4qU1d1stante "/ 40helle do tempe linear * when a 0 *? wave $ A component
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 continuous and when the dephuougs between the two applied waves z IlenLitje du Co 1p & àrabeur .. t "'1'1)), 40011. da l' IU1Ultt de dph8fJ" tJ 'liai * tuo ddbermind by, the duration due impula10nA of eianal' ,. one in two 80u3.0uwhb Qat pulses first canceled in the $ signals 6 7.



  8 and go while the other impulse or boîotew Seuletaeht, when the atxgmount phase shift ameliorates the general aids 7 8g 9 become entirely 4ro * The phase comparator must react on the first observation of a fault. limit phase shift determined by signal 5 constitutes an ultimate limit of an angle
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 increasing or ddoeoibuanu the normal signal is << ai.8 in the presence or in the absence of pulses in the signal 7 and the command order must be modified,

   as soon as one pulse out of two disappears or as soon as one pulse out of two of signal 7 appears.
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 of a DC component in one of the original waves a the phase shift angle is no longer defined but in this case, the comparator chooses the most severe criterion, it therefore modifies the command order
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 already before a point 1 of theoretical phase shift has reached the ultimate limit * In the case of the example shown in figure 1,

   it is assumed that the phase shift angle an ultimate limit of an increasing angle and that the control order must be
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 modify as soon as a pulse has two d1p; wait. Therefore, a suitable device must be sensitive to the disappearance of the pulse from the train of pulses of the aign i 1 9, this diepooîbtf is

 <Desc / Clms Page number 10>

 
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 constituted by a monostable circuit the whose cirouit dmtvateu input 1? receives the signal 8t state by the mono.table circuit 16 and the o.roui.'t: output monostable whose input circuit * 19 ri.



  901t the aigual 9 as well as lO wisnal 10 dmiti by the circuit the * The eignal a is collected by a c1ltmpul train. 1011l n4 ... aat1v.Q of equal durations} it out derivative of which the oirouit of 4ntrde 17 and the pulses negative of this tigml 0 ddeîvd <! Ml Mh * nt the circuit monot3tBble 18 of which 10 temple is set to one. vulour fixed, very long, by u: .I! 1P '4/6 of pcS: 1ode. this makes it possible to take into account the elUo1'lt of the deviations of the iopulilona of signals 8 and 9 with respect to a 4qu1d: Let.t distribution. on a dcholle
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 linear time. So the signal went out. 10 of the manageable air, 18 is negative as soon as the signal 9 drops to zero and remains negative during the appearance of the next pulse of the signal 9.



  Signals 9 and 10 are applied to the input circuit 19 of the output monostable air-cooker 20. This input channel 19 allows circuit 20 to be energized only when both signal 9 and signal 10 are present. negative, but when one of the two signals 9 or 10
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 is zero the oirauit 20 does not deliver an output signal,
In the case where the phase shift angle between the waves 1 2 is less than the ultimate phase shift angle, imposed by the adjustment knob 32, all the pulses are present in the si-
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 gnales 9 and 10;

   the. \ circuit 19 enolenohe therefore the monostable output 20 at 0 h q ue period and the latter remains exoitê for 5/6 of a period, so that its output signal 11 is almost a continuous signal,
On the other hand, when in signal 7 every second pulse becomes zero, likewise every second pulse disappears in signals 8 and 9.

   The first pulse that disappears is either the pulse of signal 8 generating a pulse of signal 10, or
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 the impulse of. oigml 9 Qomplé enta1, signal 0, appearing

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   for the duration of the pulse of signal 10, it no longer excites the monostable output circuit 20 of the aorta than the output signal
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 zero remains.

   the phase comparator rda, 5 is therefore in the presence of a DC component in one of the two original waves to be compared in less than half a period after the observation of an exceeding of the limit phase angle, determined by the duration of the reference pulse 5.
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  When, on the contrary, the limit phase shift angle determined by signal 5 coliates an ultimate limit for an increasing angle, the control order must be t3'e; mdittd upon the appearance of a first pulse of the signal 7, all you have to do is connect the output of oirault 15 directly to the atroult poncafable% 0 which then provides an output signal as soon as at least one out of two pulses appears in signal 7.
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  The phase comparator, according to the invention # may not.


    

Claims (1)

tamment être utilisé comma partie intégrante d'un relais de distant ce ou d'un relais différentiel, RESUME Comparateur de phases pour deux ondes originales h com- EMI11.4 parer comprenant comme élément principal un cirQUit de dioorïmtxia- tien pour signaux rectangulaires permettant de modifier un signal de sortie lorsque le déphasage ontre deux ondes reptuneulaires ap. be used as an integral part of a remote relay ce or a differential relay, SUMMARY Phase comparator for two original waves h com- EMI11.4 parer comprising as main element a dioorimtxia circuit for rectangular signals making it possible to modify an output signal when the phase shift exists between two ap reptuneulary waves. pliquées à l'entrée dépasse une limite d'Herminéa, caractérisé en 99 qu'il est t3aMl'Git par un êtace d'élaboration d'un signal de référençai constitué par un train d'impulsions dont les' fronts EMI11.5 ooinoident avec les passais par zéro d'aile des ondes à ooMparer les impulsions étant toutes de durées eizetleet un éta4e 4' élabora tion d'un mlgnali constitué par un train 41 inpulqiona de moaura, la durde de chaque impulsion de aaeuya étant al'a la différence <Desc/Clms Page number 12> EMI12.1 entre la durée dt=0 iepulaitn du signal de référence et l'intox v11, plied at the entry exceeds a limit of Herminea, characterized in 99 that it is t3aMl'Git by a stage of elaboration of a reference signal constituted by a train of pulses whose fronts EMI11.5 ooinoident with the wing passes through zero of the waves to ooMparer the impulses being all of eizetle durations and a stage 4 'elaboration of a mlgnali constituted by a train 41 inpulqiona of moaura, the durde of each impulse of aaeuya being al'a the difference <Desc / Clms Page number 12> EMI12.1 between the duration dt = 0 iepulaitn of the reference signal and the poison v11, 0 de temps entra deux P4004-00 par girc ooaaéiutifa à la fia d'alternances de ee P014rd 400 deux ondea à comparer et un êta- g9 de #ortie qe=tblo 4 le dïUon d'we ou de deux impulsions do mçtàee. 0 of time entered two P4004-00 by girc ooaaéiutifa at the end of alternations of ee P014rd 400 two waves to compare and an eta-g9 of #output qe = tblo 4 the dïUon of we or two pulses do mçtàee. 2 Compara te or da pfeaeea suivent 1 oaraotériaé en ce que la durée des 'sn!' du ot4" de référence est réglable* 3 - Comprat<)W d9 pka ( i9 v<nl! 1 ou %t oaraotérisé n o q4o 1% train dUcopiilaion do#çtoaj: oet constitué dans tm circuit à qoïjstç|,d0 oet à loq4tedo auquel sot apc3-iq.ut d'une part le train a impulsions du signal de eitérences et d'autre part le train d .. pulsion obtenues dans UA dtaep ik oo%nqt4ence à partir d'un eignai 3reata îulair a'C"°tàd4Jt' ' ,Q'l,r'a',at 'û l'or8tajg d'une prêtre onde & aoiîiparsJ? 1 la lignai qoqipléiaentaire du signal reo- tfagulft?* oomapwdant à et Ilécrotage de la se- opnde onda à oomparee 4$4pe part, i4 du signal rectangulaire oor- retendant la dewcièma 0440 h çom>eor et du aignal reatangulai- ro ocaplmentaire la première onde à comparer, EMI12.2 d'autre part. EMI12.3 2 Compara te or da pfeaeea follow 1 oaraotériaé in that the duration of the 'sn!' of the ot4 "of reference is adjustable * 3 - Comprat <) W d9 pka (i9 v <nl! 1 or% t oaraotérisé no q4o 1% train dUcopiilaion do # çtoaj: oet constituted in tm circuit to qoïjstç |, d0 oet to loq4tedo to which is apc3-iq.ut on the one hand the pulse train of the iterative signal and on the other hand the pulse train obtained in UA dtaep ik oo% nqt4ence from a 3reata îulair eignai a'C " ° tàd4Jt '', Q'l, r'a ', at' û the or8tajg of a wave priest & aoiîiparsJ? 1 the qoqipléiaentary line of the reo- tfagulft signal? * Oomapwdant to and Ilécrotage of the second wave to oomparee 4 $ 4pe part, i4 of the rectangular signal oor- retaining the twcièma 0440 h çom> eor and of the reatangular aignal ocaplmentary the first wave to compare, EMI12.2 on the other hand. EMI12.3 4 " Ootsparsutiew de* phase* suivant 1 h 3 oaraatériaé en ce que le signal do <BteaurQ est produit dans un circuit sensible à '1 diaparition d'une au deuse, 4 "Ootsparsutiew of * phase * following 1 h 3 oaraateria in that the signal do <BteaurQ is produced in a circuit sensitive to '1 diaparition from one to the other,
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