FR2512209A1 - METHOD AND CIRCUIT FOR MEASURING THE PHASE DIFFERENCE OF TWO SINUSOIDAL ALTERNATIVE ELECTRIC VOLTAGES OF THE SAME FREQUENCY - Google Patents
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Abstract
Description
"Procédé et circuit pour mesurer la différence de phase de deux tensions"Method and circuit for measuring the phase difference of two voltages
électriques alternatives sinusoïdales electric sinusoidal
de même fréquence".same frequency ".
La présente invention concerne un procédé dé m Iesure de la différence de phase de deux tensions électriques alternatives sinusoïdales de même fréquence, selon lequel on compare les tensions à seuil respectif et on détermine l'intervalle entre les deux instants qui correspond à la différence The present invention relates to a method for measuring the phase difference of two alternating sinusoidal electric voltages of the same frequency, according to which the voltages at respective thresholds are compared and the interval between the two instants which corresponds to the difference is determined.
de phase, intervalle dans lequel les tensions correspon- phase, interval in which the voltages correspond
dent au seuil et on transforme cet intervalle en une tooth at the threshold and we transform this interval into a
grandeur de mesure.measurement quantity.
L'invention concerne également un circuit qui se compose d'un canal de mesure et de comparaison qui reçoit respectivement une des deux tensions alternatives et qui se compose essentiellement d'un amplificateur, d'une source de tension à seuil et d'un comparateur qui compare la tension alternative au seuil, les sorties des comparateurs étant reliées aux entrées d'un circuit logique formé de préférence de portes ET ou de portes t AND, et qui fournit un The invention also relates to a circuit which consists of a measurement and comparison channel which receives one of the two alternating voltages respectively and which essentially consists of an amplifier, a threshold voltage source and a comparator. which compares the alternating voltage to the threshold, the outputs of the comparators being connected to the inputs of a logic circuit preferably formed of AND gates or t AND gates, and which provides a
signal correspondant à la différence de phase. signal corresponding to the phase difference.
On connaît différents procédés pour déterminer la différence de phase encore appelés Various methods are known for determining the phase difference also called
"déphasage" ou "angle de déphasage". "phase shift" or "phase shift angle".
Selon l'un des procédés connus, on compare l'une à l'autre les amplitudes instantanées des According to one of the known methods, the instantaneous amplitudes of the
deux oscillations.two oscillations.
A l'aide de cette différence des amplitudes, on détermine le déphasage Ce procédé suppose que les oscillations à comparer présentent une amplitude constante et identique et ne permet de mesurer que de petits déphasages car, pour des déphasages plus importants, il n'y a plus de relation linéaire entre la différence de l'amplitude Using this difference in amplitudes, the phase shift is determined. This process assumes that the oscillations to be compared have a constant and identical amplitude and only allows small phase shifts to be measured because, for larger phase shifts, there is no no more linear relationship between the difference in amplitude
et le déphasage.and phase shift.
Selon un autre procédé connu constituant le point de départ de la présente invention, on compare les oscillations à des seuils fixes et on détermine l'intervalle de temps entre les instants auxquels les According to another known method constituting the starting point of the present invention, the oscillations are compared with fixed thresholds and the time interval between the instants at which the
oscillations atteignent le seuil.oscillations reach the threshold.
Ce procédé également suppose que les amplitudes This process also assumes that the amplitudes
des oscillations à comparer sont identiques. the oscillations to be compared are identical.
En outre, les deux procédés ne conviennent pas pour déterminer la différence de phase, de tension alternative qui commence à osciller et dont l'amplitude change au cours de cette phase de mise en oscillation. De telles mesures de phase sont par exemple nécessaires pour déterminer la vitesse du son, eomme cela est décrit dans un procédé antérieur Selon ce procédé, on mesure le temps de parcours du signal entre deux convertisseurs à ultrasons qui sont situés l'un de l'autre d'une distance connue De-tels convertisseurs à ultrasons transforment les oscillations électriques en des ondes de pression sonore et inversement, les ondes de pression sonore en des ondes électriques Comme les membranes d'un tel convertisseur oscillent à la fréquence de résonance dans le domaine des ultrasons, il faut les exciter à partir d'une tension alternative de même In addition, the two methods are not suitable for determining the phase difference, of alternating voltage which begins to oscillate and whose amplitude changes during this phase of oscillation. Such phase measurements are for example necessary to determine the speed of sound, as described in a prior method. According to this method, the time taken for the signal to travel between two ultrasonic converters which are located one of the is measured. other of a known distance De-such ultrasonic converters transform the electric oscillations into sound pressure waves and conversely, the sound pressure waves into electric waves As the membranes of such a converter oscillate at the resonance frequency in the field of ultrasound, it must be excited from an alternating voltage as well
fréquence pour pouvoir rayonner les ondes sonores. frequency to be able to radiate sound waves.
De telles ondes sonores qui ont un temps de parcours de signal jusqu'à ce qu'elles arrivent sur le convertisseur du récepteur, sont transformées par Such sound waves which have a signal journey time until they reach the converter of the receiver, are transformed by
ce dernier en des tensions alternatives sinusoïdales. the latter in alternating sinusoidal voltages.
Pour pouvoir faire une mesure en continu, il faut que le signal d'émetteur présente une fréquence qui soit notablement plus faible que la fréquence de résonance De cette façon, le convertisseur du récepteur To be able to make a continuous measurement, the transmitter signal must have a frequency which is significantly lower than the resonant frequency. In this way, the converter of the receiver
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fournit des tensions alternatives sinusoïdales correspondant provides corresponding sinusoidal alternating voltages
au paquet d'oscillations en phase initiale d'oscillation. to the oscillation package in the initial oscillation phase.
Dans le procédé cité ci-dessus, il faut deux tels montages et la différence de parcours du signal, c'est-à-dire la différence des phases peut être déterminée en-fonction de la nature des gaz dans la chambre entre In the process mentioned above, two such assemblies are required and the difference in signal path, that is to say the difference in phases can be determined as a function of the nature of the gases in the chamber between
les convertisseurs.converters.
La présente invention a pour but de créer un procédé pour effectuer une telle mesure qui convient toutefois de façon générale pour mesurer la différence de phase de The object of the present invention is to create a method for carrying out such a measurement which, however, is generally suitable for measuring the phase difference of
deux tensions alternatives sinusoïdales de même fréquence. two sinusoidal alternating voltages of the same frequency.
Suivant la caractéristique générale de la présente invention, on compare les-tensions alternatives dont on veut déterminer la différence de phase, non pas comme cela est connu en les comparant àin seuil fixe mais à un seuil variable qui est dérivé de l'amplitude de la tension alternative correspondante De cette façon, il y a un rapport fixe entre le seuil et l'amplitude si bien que l'instant défini par l'identité entre la tension alternative et le seuil dépend de l'amplitude Cela permet la mesure According to the general characteristic of the present invention, the alternative voltages for which the phase difference is to be determined, not as is known by comparing them to a fixed threshold but to a variable threshold which is derived from the amplitude of the corresponding alternating voltage In this way, there is a fixed relationship between the threshold and the amplitude so that the instant defined by the identity between the alternating voltage and the threshold depends on the amplitude This allows the measurement
de la phase d'oscillations modulée en amplitude, c'est-à- of the amplitude-modulated oscillation phase, i.e.
dire également de tension alternative qui sont en phase also say of alternating voltage which are in phase
initiale de vibrations.initial vibration.
Pour en outre assurer une mesure continue, il est prévu, suivant une autre caractéristique de l'invention, de courtcircuiter la tension alternative à détecter lorsqu'on atteint l'égalité entre la tension alternative et la valeur de seuil, et de répéter cette comparaison en continu, suivant un cycle de mesure To further ensure continuous measurement, it is provided, according to another characteristic of the invention, to short-circuit the AC voltage to be detected when equality between the AC voltage and the threshold value is reached, and to repeat this comparison continuously, following a measurement cycle
de fréquence inférieure à celle des tensions alterna- of frequency lower than that of alternating voltages
tives Les grandeurs ainsi déterminées doivent être emmagasinées et peuvent être affichées sous forme analogique ou également après conversion sous forme numérique. Le circuit pour la mise en oeuvre de ce procédé se compose de façon habituelle d'un canal de mesure The quantities thus determined must be stored and can be displayed in analog form or also after conversion into digital form. The circuit for implementing this method usually consists of a measurement channel
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et d'un canal de comparaison qui reçoivent chaque fois l'une des deux tensions alternatives Chaque canal comporte essentiellement un amplificateur, une source de tension de seuil et un comparateur qui compare la tension alternative à la valeur de seuil, et les sorties des comparateurs du canal de mesure et de comparaison sont reliées aux entrées d'un circuit logique de préférence un circuit à portes ET et NAND (encore appelées portes NON-ET) qui donne and a comparison channel which each receive one of the two alternating voltages Each channel essentially comprises an amplifier, a source of threshold voltage and a comparator which compares the alternating voltage with the threshold value, and the outputs of the comparators of the measurement and comparison channel are connected to the inputs of a logic circuit preferably a circuit with AND and NAND gates (also called NAND gates) which gives
un signal correspondant à la différence de phase. a signal corresponding to the phase difference.
Cet amplificateur de seuil fournit selon l'invention un seuil qui dépend de l'amplitude This threshold amplifier according to the invention provides a threshold which depends on the amplitude
instantanée de la tension alternative correspondante. instantaneous of the corresponding alternating voltage.
Pour cela, il se compose selon l'invention d'un amplifi- For this, it is composed according to the invention of an amplifi-
cateur opérationnel commandé et d'un redresseur de pointes, en aval, pour emmagasiner le seuil qui dépend de l'amplitude La sortie du redresseur est reliée à l'entrée du comparateur alors que la tension alternative ou l'oscillation correspondant à cette tension alternative est appliquée à l'autre entrée du comparateur Pour que le comparateur ne commute pas pour les tensions d'entrée positive, la tension alternative est appliquée à une diode de limitation reliée d'un côté à une source de tension fixe,-la diode-étant par ailleurs-reliée à l'autre entrée du comparateur et fait partie du circuit d'entrée d'un amplificateur à seuil fixe dont la sortie est reliée à l'entrée de commande controlled operational cator and a peak rectifier, downstream, to store the threshold which depends on the amplitude The output of the rectifier is connected to the input of the comparator while the alternating voltage or the oscillation corresponding to this alternating voltage is applied to the other input of the comparator So that the comparator does not switch for positive input voltages, the alternating voltage is applied to a limiting diode connected on one side to a fixed voltage source, -the diode- being also connected to the other input of the comparator and is part of the input circuit of a fixed threshold amplifier whose output is connected to the control input
de l'amplificateur opérationnel commandé. of the operational amplifier ordered.
La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est un schéma bloc d'un circuit, selon l'invention, pour mesurer la différence de phase de deux tensions alternatives électriques au début de leur mise en oscillation, The present invention will be described in more detail using the appended drawings in which FIG. 1 is a block diagram of a circuit, according to the invention, for measuring the phase difference of two alternating electric voltages at the start of their setting in oscillation,
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La figure 2 est un schéma de tension ou d'impulsions montrant l'établissement de la grandeur de mesure. Le circuit selon l'invention se compose d'un canal de comparaison 10, d'un canal de mesure 20 et FIG. 2 is a diagram of voltage or pulses showing the establishment of the measurement quantity. The circuit according to the invention consists of a comparison channel 10, a measurement channel 20 and
d'un étage 30 d'exploitation des signaux descbux canaux. a stage 30 for processing the channel descbux signals.
Les deux canaux 10-et 20 ont la même structure Un circuit de commande 40, c'est-à-dire une logique de remise à l'état initial est associé en commun aux deux canaux; ce circuit 41 décrit en détail ci-après remet les canaux The two channels 10 and 20 have the same structure. A control circuit 40, that is to say a reset logic, is associated in common with the two channels; this circuit 41 described in detail below resets the channels
à leur état initial après chaque cycle de mesure. to their initial state after each measurement cycle.
Le but du circuit est de déterminer la différence de phase d'oscillations analogues, mais déphasée au cours du début de la mise en oscillations C'est ainsi que les tensions ul O et u 20 qui sont associées au canal de comparaison ou au canal de mesure, ne se distinguent que par leur phase comme cela est indiqué aux lignes 2/2 t'-2/3 The purpose of the circuit is to determine the phase difference of similar oscillations, but phase shifted during the start of the oscillations. This is how the voltages ul O and u 20 which are associated with the comparison channel or the measure, only distinguished by their phase as indicated in lines 2/2 t'-2/3
de la figure 2.in Figure 2.
Les canaux de comparaison et de mesure dont la structure est identique, se composent, dans le détail des composants suivants qui fonctionnent comme indiqué Les oscillations ul O et u 20 qu'il faut comparer sont appliquées par l'intermédiaire d'un circuit d'entrée formé d'un condensateur de couplage cil, c 2 i et d'une résistance d'entrée R Il, R 21, à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 11, 21 Dans le circuit d'entrée The comparison and measurement channels, the structure of which is identical, consist in detail of the following components which function as indicated. The oscillations ul O and u 20 which have to be compared are applied via a circuit of input formed by a coupling capacitor cil, c 2 i and an input resistance R Il, R 21, at the positive input of the operational amplifier 11, 21 In the input circuit
c'est-à-dire à l'entrée positive de l'amplificateur opéra- i.e. at the positive input of the operational amplifier
tionnel 11, 21, il est prévu un montage en porte qui se compose chaque fois d'un transistor à effet de champ FET, tional 11, 21, a door assembly is provided which is composed each time of an FET field effect transistor,
Til, T 21 et qui joue le rôle d'un commutateur électronique. Til, T 21 and which plays the role of an electronic switch.
A l'aide de ce montage en porte, on courtcircuite l'entrée positive de l'amplificateur d'entrée 11, 21, c'est-à-dire on met cette porte au potentiel zéro (masse) à l'aide du signal de sortie de la bascule 15, 25 et on rend conducteur les transistors Tll, T 21 Dans ce cas, la tension d'entrée ul O u 20 chute sur le circuit RC formé de la résistance RII By means of this door mounting, the positive input of the input amplifier 11, 21 is short-circuited, that is to say this door is set to zero potential (ground) using the signal output of the flip-flop 15, 25 and the transistors Tll, T 21 are made conductive In this case, the input voltage ul O or 20 drops on the RC circuit formed by the resistor RII
et du condensateur Cll (ou R 21 et C 21). and of the capacitor Cll (or R 21 and C 21).
Par contre, lorsque les transistors à effet de champ Tll et T 21 sont bloqués, les tensions ul O et u 20 des amplificateurs opérationnels il et 21 sont amplifiées selon le coefficient d'amplification k si bien qu'en sortie, on a les tensions ull et u 21, représentées aux lignes 25 et 26 de la figure 2 La sortie de l'amplificateur 11, 21, à l'aide du diviseur de tension R 12, R 12 ' et R 22 et R 22 ', est couplée en opposition sur l'entrée négative comme cela est habituel sur les amplificateurs d'électromètre Le rapport de division de tension définit le coefficient On the other hand, when the field effect transistors Tll and T 21 are blocked, the voltages ul O and u 20 of the operational amplifiers il and 21 are amplified according to the amplification coefficient k so that at the output, there are the voltages ull and u 21, represented on lines 25 and 26 of FIG. 2 The output of the amplifier 11, 21, using the voltage divider R 12, R 12 'and R 22 and R 22', is coupled in opposition on the negative input as is usual on electrometer amplifiers The voltage division ratio defines the coefficient
d'amplification k.amplification k.
Le signal de sortie ull, u 21 est appliqué par l'intermédiaire d'un filtre passe-haut formé du condensateur C 12 et C 22 et de la résistance R 13, R 23, d'une part, à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel commandé par l'intermédiaire d'un diviseur de tension R 15, R 15 ' et R 25, R 25 ' et, d'autre part, The output signal ull, u 21 is applied via a high-pass filter formed by the capacitor C 12 and C 22 and the resistor R 13, R 23, on the one hand, at the positive input d 'an operational amplifier controlled by a voltage divider R 15, R 15' and R 25, R 25 'and, on the other hand,
à l'entrée positive d'un comparateur 14, 24. at the positive input of a comparator 14, 24.
Le filtre passe haut entre les amplificateurs 11, 12 et 21, 22 a pour but d'arrêter les tensions de décalage des amplificateurs opérationnels et qui résultent de la dérive de tension et aboutiraient à fausser le résultat de la mesure En outre, le filtre passe haut est dimensionné de façon que sa fréquence limite ne se situe que très légèrement en-dessous de la fréquence du signal utile pour couper par filtrage les signaux The purpose of the high pass filter between the amplifiers 11, 12 and 21, 22 is to stop the offset voltages of the operational amplifiers and which result from the voltage drift and would result in distorting the measurement result. Furthermore, the filter passes high is dimensioned so that its limit frequency is only very slightly below the frequency of the signal useful for cutting signals by filtering
parasites de fréquence plus faible. lower frequency noise.
Les amplificateurs 12 et 22 doivent être commandés en fonction d'un signal Pour cela, on utilise des amplificateurs opérationnels commandés qui sont par exemple connus sous la dénomination OTA (Operational Amplifiers 12 and 22 must be controlled as a function of a signal For this, controlled operational amplifiers are used which are for example known under the name OTA (Operational
Transconductance Amplifier".Transconductance Amplifier ".
Le coefficient d'amplification de cet ampli- The amplification coefficient of this ampli-
ficateur opérationnel se choisit en fonction du courant de commande, entre une valeur nulle et une valeur maximale supérieure Pour un courant de commande nulle, il n'y a aucun signal de sortie et l'entrée et la sortie ont une forte valeur ohmique Pour un courant de commande maximum, un tel amplificateur permet, par exemple, de réaliser un circuit d'amplification operational ficator is chosen according to the control current, between a zero value and a higher maximum value For a zero control current, there is no output signal and the input and the output have a high ohmic value For a maximum control current, such an amplifier makes it possible, for example, to produce an amplification circuit
à couplage opposé.with opposite coupling.
Les amplificateurs 12 et 22 servent à former un seuil qui dépende de la tension d'entrée et seront appelés ci-après "Amplificateurs à seuil" Les sorties de oes amplificateurs sont respectivement reliées à une diode de redressement Dll, D 12 dont la tension de sortie est emmagasinée par les organes RC, C 13, R 17 C 23, R 27 Ces organes RC sont en outre reliés aux entrées négatives ainsi qu'aux amplificateurs à seuil 12, 22 et Amplifiers 12 and 22 are used to form a threshold which depends on the input voltage and will be called hereinafter "Threshold amplifiers". The outputs of these amplifiers are respectively connected to a rectifying diode D11, D 12 whose voltage output is stored by the RC organs, C 13, R 17 C 23, R 27 These RC organs are also connected to the negative inputs as well as to the threshold amplifiers 12, 22 and
au comparateurs 14, 24.to comparators 14, 24.
Les comparateurs 14, 24 sont réalisés de façon que leur sortie laisse apparaître un signal de niveau haut lorsque la tension à l'entrée (+) est plus fortement positive que celle à l'entrée (-), alors que dans le cas inverse, il apparaît The comparators 14, 24 are designed so that their output reveals a high level signal when the voltage at the input (+) is more strongly positive than that at the input (-), while in the opposite case, it seems
un signal de niveau bas.a low level signal.
L'entrée positive des comparateurs 14, 24 reçoit les tensions u 16, u 26 dérivées des tensions d'entrée amplifiées et dont la forme est représentée The positive input of the comparators 14, 24 receives the voltages u 16, u 26 derived from the amplified input voltages and the shape of which is shown.
aux lignes 2/7 et 2/8 de la figure 2. lines 2/7 and 2/8 of Figure 2.
Une telle forme de courbe de tension provient de ce que la résistance R 14, R 24 est reliée à l'anode de la diode D 12, D 22 dont la cathode reçoit, par l'intermédiaire des diviseurs de tension R 16, R 16 ' et R 26, R 26 ', une tension négative dérivée de la tension de batterie UB Ce montage a pour conséquence que la tension u 16 soit limitée vers le haut Si, comme dans Such a form of voltage curve comes from the fact that the resistor R 14, R 24 is connected to the anode of the diode D 12, D 22 from which the cathode receives, via the voltage dividers R 16, R 16 'and R 26, R 26', a negative voltage derived from the battery voltage UB This arrangement has the consequence that the voltage u 16 is limited upwards Si, as in
l'exemple de réalisation la cathode de la diode D 12, D 22 - the example of embodiment the cathode of the diode D 12, D 22 -
est à la tension de -1,7 volt, la tension u 16 - is at the voltage of -1.7 volts, the voltage u 16 -
ne peut devenir plus positive que -1 volt Cela est nécessaire pour que le comparateur 14, 24 ne commute pas déjà pour des tensions d'entrée positive. Comme tension dé comparaison fixe, on utilise la tension obtenue par division de la tension de batterie à l'aide du diviseur de tension R 16, R 16 ' et R 26, R 26 ' et qui sont appliqués à l'entrée positive des amplificateurs 13, 23; pour cette raison, ces amplificateurs sont appelés "amplificateurs à cannot become more positive than -1 volt This is necessary so that the comparator 14, 24 does not already switch for positive input voltages. As a fixed comparison voltage, use the voltage obtained by dividing the battery voltage using the voltage divider R 16, R 16 'and R 26, R 26' and which are applied to the positive input of the amplifiers 13, 23; for this reason, these amplifiers are called "amplifiers
seuil fixe".fixed threshold ".
Lorsque le signal u 16, u 26 est négatif et passe en dessous de la tension négative fixe appliquée à l'entrée positive, l'amplificateur à seuil fixe 13, 23 When the signal u 16, u 26 is negative and goes below the fixed negative voltage applied to the positive input, the fixed threshold amplifier 13, 23
crée un courant de commande qui est appliqué par l'inter- creates a control current which is applied via the
médiaire de la résistance R 18, R 28 à l'entrée de resistance medium R 18, R 28 at the entrance to
commande de l'amplificateur à seuil 12, 22. control of the threshold amplifier 12, 22.
Le comparateur 14, 24 déjà mentionné ci-dessus assure la comparaison des tensions u 16 et u 17 ou u 26 et u 27; la sortie de ce comparateur est reliée à une bascule bistable 15, 25 Il s'agit, dans ce cas, The comparator 14, 24 already mentioned above ensures the comparison of the voltages u 16 and u 17 or u 26 and u 27; the output of this comparator is connected to a flip-flop 15, 25 This is, in this case,
d'un flip-flop RS (mise à l'état, remise à l'état initial). an RS flip-flop (reset, reset).
De tels flip-flop, sont forcés à l'état initial par le champ positif d'une impulsion u 41 (voir ligne 2/4, figure 2) créée par la logique de remise à l'état initial 41, à la fin de chaque cycle de mesure De cette façon, il apparaît à la sortie des bascules 15, 25 une impulsion dont la longueur et dont la phase correspondent à un segment d'oscillation de l'oscillation de début Such flip-flops are forced to the initial state by the positive field of a pulse u 41 (see line 2/4, FIG. 2) created by the logic for resetting to the initial state 41, at the end of each measurement cycle In this way, there appears at the output of the flip-flops 15, 25 a pulse whose length and whose phase correspond to an oscillation segment of the start oscillation
ul O, u 20.ul O, u 20.
La mesure de la différence de phase à l'aide de ce circuit-se fait de la manière suivante On suppose que les portes Tii et T 21 sont bloquées sur commande de la logique de remise à l'état The measurement of the phase difference using this circuit is done in the following manner. It is assumed that the doors Tii and T 21 are blocked on command of the reset logic.
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initial 41 et des bascules 15, 25 et qu'ainsi les entrées positives des amplificateurs 11, 21 ne sont initial 41 and flip-flops 15, 25 and thus the positive inputs of amplifiers 11, 21 are
pas courtcircuitées.not short-circuited.
Les tensions ul O et u 20 sont amplifiées par l'intermédiaire de l'amplificateur de signal 11, 21 selon un coefficient d'amplification constant k Les prtes Tll et T 21 sont commandées de façon qu'après le passage de la seconde demi-onde, les entrées des amplificateurs 11 et 21 soient courtcircuitées pour que les tensions uli et u 21 des lignes 2/5 et 2/6 The voltages ul O and u 20 are amplified by means of the signal amplifier 11, 21 according to a constant amplification coefficient k The loans Tll and T 21 are controlled so that after the passage of the second half wave, the inputs of amplifiers 11 and 21 are short-circuited so that the voltages uli and u 21 of lines 2/5 and 2/6
de la figure 2 donnent la forme représentée. in Figure 2 give the form shown.
Cette tension ull, u 21 est appliquée à la diode de limitation D 12 t,-D 22,-qui est branchée comme décrit de façon que sa cathode et ainsi le pôle positif de l'amplificateur 23 reçoivent la tension représentée aux lignes 2/7 et 2/8 de This voltage ull, u 21 is applied to the limiting diode D 12 t, -D 22, -which is connected as described so that its cathode and thus the positive pole of the amplifier 23 receive the voltage shown in lines 2 / 7 and 2/8 of
la figure 2.Figure 2.
Les amplificateurs 13 et 23 transforment les tensions u 14,u 24 en des tensions rectangulaires u 13, u 23 apparaissant à leur sortie et dont la phase correspond à la phase des oscillations d'entrée ul O Amplifiers 13 and 23 transform the voltages u 14, u 24 into rectangular voltages u 13, u 23 appearing at their output and whose phase corresponds to the phase of the input oscillations ul O
et u 20.and u 20.
Les tensions u 13 et u 23 commandent les amplificateurs à seuil 12, 22 de façon que, comme décrit ci-dessus, ces amplificateurs n'assurent l'amplification selon un coefficient d'amplification constant qu'en présence des tensions u 13 et u 23, alors que, pour le reste du temps, ces amplificateurs The voltages u 13 and u 23 control the threshold amplifiers 12, 22 so that, as described above, these amplifiers provide amplification according to a constant amplification coefficient only in the presence of the voltages u 13 and u 23, while, for the rest of the time, these amplifiers
sont bloqués.are blocked.
L'entrée positive de l'amplificateur commandé 12, 22 reçoit une fraction de la tension ull, u 21 correspondant au rapport de division R 15, R 15 ' ou R 25, R 25 ' La tension de sortie u 12, u 22 est redressée par les diodes Dii, D 21 et est enregistrée dans les organes RC, R 17, C 13 et R 27, C 23 Cette tension emmagasinée correspond à une valeur limite dérivée de l'oscillation de sortie et qui est appliquée comme tension de comparaison u 17, u 27 à-l'entrée négative du comparateur 14, 24 La même tension est appliquée simultanément à l'entrée négative de l'amplifi- The positive input of the controlled amplifier 12, 22 receives a fraction of the voltage ull, u 21 corresponding to the division ratio R 15, R 15 'or R 25, R 25' The output voltage u 12, u 22 is rectified by the diodes Dii, D 21 and is recorded in the organs RC, R 17, C 13 and R 27, C 23 This stored voltage corresponds to a limit value derived from the output oscillation and which is applied as a comparison voltage u 17, u 27 at the negative input of comparator 14, 24 The same voltage is applied simultaneously to the negative input of the amplifier
cateur 12, 22.cator 12, 22.
La tension de sortie u 12, u 22 s'établit ainsi de façon que la tension u 17, u 27 sur son entrée négative suive la tension sur l'entrée positive Le diviseur de tension R 15, R 15 ' ou R 25, R 25, R 25 ', prévu à l'entrée, assure qu'à l'entrée positive, il n'y a qu'une fraction de la tension alternative d'entrée Lorsque la tension alternative d'entrée devient de nouveau positive, du fait de la diode Dll, D 21 et du condensateur C 13, C 23, une fraction de tension correspondant à cette grandeur y est accumulée pour être appliquée à l'entrée négative du comparateur 14. Lorsque le signal de tension alternative u 16, u 26 The output voltage u 12, u 22 is thus established so that the voltage u 17, u 27 on its negative input follows the voltage on the positive input The voltage divider R 15, R 15 'or R 25, R 25, R 25 ', provided at the input, ensures that at the positive input, there is only a fraction of the input AC voltage. When the input AC voltage becomes positive again, from the made of the diode Dll, D 21 and of the capacitor C 13, C 23, a fraction of voltage corresponding to this quantity is accumulated therein to be applied to the negative input of the comparator 14. When the alternating voltage signal u 16, u 26
atteint cette valeur de seuil u 17, u 27 comme cela est repré- reaches this threshold value u 17, u 27 as shown
senté aux lignes 2/11 et 2/12 de ce schéma de la figure 2, le comparateur 14, 24 génère le signal de sortie de-forme rectangulaire u 14, u 24, indiqués aux lignes 2/13 et 2/14 de la figure 2 Ces tensions rectangulaires sont également décalées l'une par rapport à l'autre d'un décalage felt on lines 2/11 and 2/12 of this diagram in FIG. 2, the comparator 14, 24 generates the output signal of rectangular shape u 14, u 24, indicated on lines 2/13 and 2/14 of the figure 2 These rectangular voltages are also offset from each other by an offset
correspondant au déphasage des oscillations d'entrée. corresponding to the phase shift of the input oscillations.
Ces tensions rectangulaires commandent les bascules , 25 de façon que leur sortie fasse apparaître les These rectangular voltages control the flip-flops, so that their output reveals the
tensions u 15 et u 25.tensions u 15 and u 25.
Le signal de sortie u 15, u 25 commande les portes Tll, T 21 de façon à bloquer le canal lorsque le signal de mesure est dérivé de l'oscillation The output signal u 15, u 25 controls the gates Tll, T 21 so as to block the channel when the measurement signal is derived from the oscillation
à détecter.to detect.
Ainsi, grâce aux tensions de sortie u 15, u 25, on a des tensions dont le déphasage correspond au déphasage des oscillations d'entrée, quelle que soit Thus, thanks to the output voltages u 15, u 25, there are voltages whose phase shift corresponds to the phase shift of the input oscillations, whatever
leur amplitude.their amplitude.
1 1 Pour déterminer la différence dephase (déphas ge), on applique les tensions de sortie des bascules à un comparateur de préférence une porte ET ou dans le cas présent, une porte NAND (encore appelée porte NON-ET) 31 L'une des entrées de la porte NAND 31 est reliée à la sortie Q de la bascule 15 et l'autre entrée est reliée à la sortie O de la bascule 25 de façon à créer une impulsion de tension u 31 à une sortie et dont 1 1 To determine the phase difference (phase shift), the output voltages of the flip-flops are applied to a comparator preferably an AND gate or in this case, a NAND gate (also called NAND gate) 31 One of the inputs of the NAND gate 31 is connected to the output Q of the flip-flop 15 and the other input is connected to the output O of the flip-flop 25 so as to create a voltage pulse u 31 at an output and whose
la largeur correspond à la différence de phase. the width corresponds to the phase difference.
Ce signal est appliqué à un commutateur 33 dont le contact 33 S est normalement fermé, ce contact ne s'ouvrant qu'en présence d'une impulsion de tension 31 Ce contact 33 S est en parallèle sur le condensateur de charge C 33 qui est alimenté à partir d'une source de courant constant 32 Puis le condensateur C 33 se charge pour la durée du déphasage de sorte que la charge qui s'établit constitue une mesure du déphasage La tension qui correspond à la charge est appliquée à un accumulateur intermédiaire formé de l'amplificateur opérationnel commandé 34 et du condensateur C 34 L'amplificateur intermédiaire 34 est ouvert que lorsqu'une tension u 31 est appliquée alors que, pour le reste, il est bloqué si bien que la tension accumulée dans le condensateur C 34 reste This signal is applied to a switch 33 whose contact 33 S is normally closed, this contact only opening in the presence of a voltage pulse 31 This contact 33 S is in parallel on the charge capacitor C 33 which is supplied from a constant current source 32 Then the capacitor C 33 is charged for the duration of the phase shift so that the charge which is established constitutes a measure of the phase shift The voltage which corresponds to the charge is applied to an intermediate accumulator formed by the controlled operational amplifier 34 and the capacitor C 34 The intermediate amplifier 34 is open only when a voltage u 31 is applied while, for the rest, it is blocked so that the voltage accumulated in the capacitor C 34 rest
conservée lors de la décharge du condensateur C 33. kept during the discharge of capacitor C 33.
Comme toutefois la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 34 suit, de façon brusque, la tension d'entrée, c'est-à-dire la tension du condensateur u 33, en présence d'une impulsion de commande, le condensateur intermédiaire C 34 est de nouveau déchargé lors du cycle de mesure suivant Pour cette raison, il faut que la tension enregistrée de façon intermédiaire par le condensateur C 34 soit enregistrée de façon définitive pour son affichage, avant chaque nouveau cycle de mesure Pour cela, on a l'amplificateur As, however, the output voltage of the operational amplifier 34 abruptly follows the input voltage, that is to say the voltage of the capacitor u 33, in the presence of a control pulse, the intermediate capacitor C 34 is again discharged during the next measurement cycle For this reason, the voltage recorded in an intermediate manner by the capacitor C 34 must be definitively recorded for its display, before each new measurement cycle For this, we have the amplifier
1220912209
opérationnel 35 également réalisé comme amplificateur commandé et dont la tension de sortie est enregistrée dans le condensateur C 35 Le flanc positif de la tension de sortie u 25 générée par la bascule 25 (voir, ligne 2/18 figure 2), on met à l'état la bascule monostable 36 qui fournit l'impulsion de tension u 36 (voir ligne 2/18, figure 2) Cette impulsion est appliquée à l'entrée de commande de l'amplificateur 35 qui bloque l'amplificateur pendant la charge du condensateur C 34 et entraîne un enregistrement définitif dans la mémoire finale 35 de la tension enregistrée de façon intermédiaire operational 35 also realized as a controlled amplifier and whose output voltage is recorded in capacitor C 35 The positive side of the output voltage u 25 generated by the flip-flop 25 (see, line 2/18 figure 2), we set the state monostable flip-flop 36 which supplies the voltage pulse u 36 (see line 2/18, figure 2) This pulse is applied to the control input of amplifier 35 which blocks the amplifier during charging of the capacitor C 34 and results in a final recording in the final memory 35 of the voltage recorded in an intermediate manner
dans le condensateur C 34.in capacitor C 34.
Le condensateur C 35 dispose alors d'une grandeur analogique correspondant au déphasage des deux oscillations, et qui peut être affichée à l'aide The capacitor C 35 then has an analog quantity corresponding to the phase shift of the two oscillations, and which can be displayed using
d'un instrument de mesure analogique ou numérique. an analog or digital measuring instrument.
LEGENDE DES FIGURESLEGEND OF FIGURES
canal de comparaison canal de mesure étage d'exploitation 11, 12, 13, 14, , comparison channel measurement channel operating stage 11, 12, 13, 14,,
33, 33533, 335
Rul, R 12, R 13, R 14, R 15, 21 amplificateur de signal ou d'entrée 22 amplificateur à seuil 23 amplificateur à seuil fixe 24 comparateur bascule porte ET et NAND source de courant commutateur, contact de commutateur amplificateur opérationnel d'enregistrement intermédiaire amplificateur opérationnel d'enregistrement final bascule monostable logique de remise à l'état initial R 21 résistance d'entrée R 221 résistance formant un R 22 -diviseur de tension dans le circuit de sortie de l'amplificateur 11, 21 R 23 résistance du filtre passe haut R 24 résistance d'entrée R 25 résistances de diviseur de R 25 tensions dans le circuit de Rul, R 12, R 13, R 14, R 15, 21 signal or input amplifier 22 threshold amplifier 23 fixed threshold amplifier 24 flip-flop comparator AND and NAND current source switch, switch contact operational amplifier intermediate recording operational amplifier final recording monostable flip-flop reset to initial state R 21 input resistance R 221 resistance forming a R 22 - voltage divider in the amplifier output circuit 11, 21 R 23 resistance of the high-pass filter R 24 input resistance R 25 divider resistors of R 25 voltages in the
courant d'entrée de l'ampli-amplifier input current
ficateur à seuil 12, 22 résistance de diviseurs de tensions du circuit d'entrée de l'amplificateur à seuil fixe 13, 23 résistance de charge résistance de couplage R 16, threshold ficitor 12, 22 resistance of voltage dividers of the input circuit of the fixed threshold amplifier 13, 23 load resistance coupling resistance R 16,
R 16 ',R 16 ',
R 17, R 18,R 17, R 18,
R 26 _-R 26 _-
R 26 'R 26 '
R 27 R 28 C 21 C 22 C 23 D 21 D 22 T 21 condensateur de couplage condensateur du filtre passe haut condensateur de charge condensateur de charge condensateur d'enregistrement intermédiaire condensateur d'enregistrement final diode de rédfréssément diode de limitation porte, transistor à effet de champ u 20 tension d'entrée du canal de mesure et de comparaison R 27 R 28 C 21 C 22 C 23 D 21 D 22 T 21 coupling capacitor high-pass filter capacitor charge capacitor charge capacitor intermediate recording capacitor final recording capacitor coolant diode gate limiting diode, transistor field effect u 20 input voltage of the measurement and comparison channel
u 21 tension de sortie de l'ampli-u 21 amplifier output voltage
ficateur de signal 11, 21,signal enhancer 11, 21,
u 22 tension de sortie de l'ampli-u 22 amplifier output voltage
ficateur à-seỉl 12, 22sicer 12, 22
u 23 tension de sortie de l'ampli-u 23 amplifier output voltage
ficateur à seuil fixe 13, 23fixed threshold cracker 13, 23
u 24 tension de sortie du compa-u 24 output voltage of the compa-
rateur 14, 24 u 25 tension de sortie de la bascule 15, 25 u 26 tension d'entrée appliquée à l'entrée positive du comparateur 14, 24 u 27 tension d'entrée appliquée à l'entrée négative du comparateur 14, 24 ou de l'amplificateur à seuil 12, 22 rator 14, 24 u 25 output voltage of flip-flop 15, 25 u 26 input voltage applied to the positive input of comparator 14, 24 u 27 input voltage applied to the negative input of comparator 14, 24 or of the threshold amplifier 12, 22
tension de sortie de la porte ET-gate output voltage ET-
NAND 31NAND 31
tension bornes"du condensateur C 33 tension borne du condensateur C 34 tension fournie par le circuit logique terminal voltage "of capacitor C 33 terminal voltage of capacitor C 34 voltage supplied by the logic circuit
de remise à l'état initial 41.reset 41.
Cil, C 12, C 13, C 33 C 34 C 35 Dll, D 12, Tll, Cil, C 12, C 13, C 33 C 34 C 35 Dll, D 12, Tll,
TENSIONSVOLTAGES
ul O, ull, u 12, u 13, u 14, ul S, u 16, u 17, u 31 u 33 u 34 u 41 ul O, ull, u 12, u 13, u 14, ul S, u 16, u 17, u 31 u 33 u 34 u 41
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19813134729 DE3134729C2 (en) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | Method and circuit arrangement for measuring the phase difference between two oscillating, electrical, sinusoidal, constant-frequency alternating voltages |
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|---|---|
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| FR2512209B1 FR2512209B1 (en) | 1986-10-24 |
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ID=6140679
Family Applications (1)
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| FR8214347A Expired FR2512209B1 (en) | 1981-09-02 | 1982-08-19 | METHOD AND CIRCUIT FOR MEASURING THE PHASE DIFFERENCE OF TWO SINUSOIDAL ALTERNATIVE ELECTRIC VOLTAGES OF THE SAME FREQUENCY |
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Families Citing this family (1)
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3805153A (en) * | 1972-11-02 | 1974-04-16 | Simmonds Precision Products | Phase measurement circuit |
| DE2536160B1 (en) * | 1975-08-13 | 1976-12-09 | Siemens Ag | Tunable alternating voltage analysis equipment - is for high accuracy over large frequency range and uses automatic amplifier error compensation |
| DE2658959A1 (en) * | 1976-12-24 | 1978-07-06 | Hartmann & Braun Ag | Phase shift angle measuring circuit - converts input signals into rectangular voltage and applies to two differential amplifiers |
| US4247898A (en) * | 1978-09-27 | 1981-01-27 | Rca Corporation | Apparatus for computing the change in bearing of an object |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1247051B (en) * | 1965-06-18 | 1967-08-10 | Siemens Ag | Circuit arrangement to compensate for changes in contrast when digitizing video signals |
-
1981
- 1981-09-02 DE DE19813134729 patent/DE3134729C2/en not_active Expired
-
1982
- 1982-08-19 FR FR8214347A patent/FR2512209B1/en not_active Expired
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3805153A (en) * | 1972-11-02 | 1974-04-16 | Simmonds Precision Products | Phase measurement circuit |
| DE2536160B1 (en) * | 1975-08-13 | 1976-12-09 | Siemens Ag | Tunable alternating voltage analysis equipment - is for high accuracy over large frequency range and uses automatic amplifier error compensation |
| DE2658959A1 (en) * | 1976-12-24 | 1978-07-06 | Hartmann & Braun Ag | Phase shift angle measuring circuit - converts input signals into rectangular voltage and applies to two differential amplifiers |
| US4247898A (en) * | 1978-09-27 | 1981-01-27 | Rca Corporation | Apparatus for computing the change in bearing of an object |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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