CN108398597A - 一种相位差线性检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相位差线性检测电路，包括：比较电路：分别实现两路电压信号同基准电压的比较并输出叠加的比较结果；方波面积提取电路：对叠加的比较结果进行相位差方波面积提取；滤波转换电路：将提取的相位差方波面积信号转换为直流信号并放大输出。通过比较电路提取两交流电压或电流信号的相位差，方波面积提取电路对相位差的面积进行提取后滤波输出，输出信号为模拟信号，器件可全部采用模拟器件，不需要数字芯片，具有成本低廉、检测精度高的优势。
Description
技术领域
本发明涉及相位差检测技术领域，具体涉及一种相位差线性检测电路。
背景技术
相位是交变信号的三大要素之一，而相位差是描述两个频率相同的交流信号之间关系的重要参数，相位差检测电路是电气测量中的一种常用电路，在工业自动化、智能控制、移动通讯、传感器检测等系统中均得到广泛应用。
现有的相位差检测，一般采用比较器电路检测后，通过数字芯片进行软件计算，譬如申请号为：201710872505.0的相位差检测装置，其成本较高，且输出量为数字信号不满足有些应用中对模拟信号输出的需求。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种相位差线性检测电路。
本发明通过下述技术方案实现：
一种相位差线性检测电路，包括：
比较电路：分别实现两路电压信号同基准电压的比较并输出叠加的比较结果；
方波面积提取电路：对叠加的比较结果进行相位差方波面积提取；
滤波转换电路：将提取的相位差方波面积信号转换为直流信号并放大输出。
本方案通过比较电路提取两交流电压或电流信号的相位差，方波面积提取电路对相位差的面积进行提取后滤波输出，输出信号为模拟信号，本方案的器件可全部采用模拟器件，不需要数字芯片，具有成本低廉的优势。
作为优选，所述基准电压的幅值小于两路电压信号幅值的三分之一。基准电压幅值低，比较器输出的方波面积大，利于RC滤波后直流电压输出的检测精度。基准电压幅值过高，会导致比较器输出的方波面积变小，分辨率低导致测量精度变差。
作为优选，所述基准电压为0。基准电压为0时，即采用交流信号过零比较，比较器输出的方波面积最大，检测精度最高，可达0.2％。
作为优选，所述方波面积提取电路包括第一与非门和第二与非门，所述比较电路的输出信号为第一与非门的两输入信号，所述第一与非门的输出端与第二与非门的两输入端连接。
作为优选，所述滤波转换电路包括滤波电路和连接在滤波电路输出端的信号放大电路。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过比较电路提取两交流电压或电流信号的相位差，方波面积提取电路对相位差的面积进行提取后滤波输出，输出信号为模拟信号，器件可全部采用模拟器件，不需要数字芯片，具有成本低廉、检测精度高的优势。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1为比较电路的一电路原理图。
图2为方波面积提取电路的一电路原理图。
图3为滤波转换电路的一电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种相位差线性检测电路，其可广泛应用于铁路、工控等行业对相位差进行检测，该相位差线性检测电路包括依次连接的比较电路、方波面积提取电路、滤波转换电路；比较电路分别实现两路电压信号同基准电压的比较并输出叠加的两路比较结果，两路电压信号的基准电压值相等；方波面积提取电路对叠加的比较结果进行相位差方波面积提取；滤波转换电路将提取的相位差方波面积信号转换为直流信号并放大输出。
实施例2
本实施例在上述实施例的基础上做了优化，具体的，基准电压的幅值小于两路电压信号幅值的三分之一。
现以基准电压为0，结合图1、2、3对本方案的具体实施方式进行细化。
如图1所示，电阻R2、电容C1、比较器U1A构成比较电路的一支路；电阻R3、电容C2、比较器U1D构成比较电路的另一支路；比较器U1A、比较器U1D的基准输入端均接地，实现过零比较。检测对象为两路交流电压时，通过电阻分压转换为电压小信号；检测对象为两路交流电流时，可通过分流器转为电压小信号；然后两路电压小信号通过比较电路进行过零比较，转为方波信号。图中V1、V2为两路转换后的电压小信号。与零点进行比较后，通过比较器输出方波信号，两路方波信号进行叠加。其中R2、C1、R3、C2电阻电容的作用是滤除两路电压小信号中高频干扰信号。比较器可采用LM339实现。
如图2所示，方波面积提取电路方波面积提取电路包括第一与非门U2D和第二与非门U2C，比较电路的输出信号作为第一与非门的两输入信号，第一与非门的输出端与第二与非门的两输入端连接。第一与非门U2D和第二与非门U2C可采用CD4011，实现了两路信号输入相位相同时，输出为低电平，相位相反时，输出为高电平，从而将相位差转换为方波有效信号的面积。
滤波转换电路包括滤波电路和连接在滤波电路输出端的信号放大电路。具体的如图3所示滤波转换电路可采用该电路实现，电阻R6的一端作为信号输入端，接收第二与非门U2C的输出信号。电阻R6、电容C2构成滤波电路，对提取方波有效信号面积进行RC滤波，转为直流信号；比较器U3A、电阻R7、电阻R8构成信号放大电路，实现0°～180°相位差转为DC0～5V标准信号输出。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种相位差线性检测电路，其特征在于，包括：
比较电路：分别实现两路电压信号同基准电压的比较并输出叠加的比较结果；
方波面积提取电路：对叠加的比较结果进行相位差方波面积提取；
滤波转换电路：将提取的相位差方波面积信号转换为直流信号并放大输出。
2.根据权利要求1所述的一种相位差线性检测电路，其特征在于，所述基准电压的幅值小于两路电压信号幅值的三分之一。
3.根据权利要求1所述的一种相位差线性检测电路，其特征在于，所述基准电压为0。
4.根据权利要求1所述的一种相位差线性检测电路，其特征在于，所述方波面积提取电路包括第一与非门和第二与非门，所述比较电路的输出信号为第一与非门的两输入信号，所述第一与非门的输出端与第二与非门的两输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种相位差线性检测电路，其特征在于，所述滤波转换电路包括滤波电路和连接在滤波电路输出端的信号放大电路。
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| CN201810433289.4A CN108398597A (zh) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | 一种相位差线性检测电路 |
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| CN (1) | CN108398597A (zh) |
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