SU1345307A1 - Фазовый датчик - Google Patents
Фазовый датчик Download PDFInfo
- Publication number
- SU1345307A1 SU1345307A1 SU864058663A SU4058663A SU1345307A1 SU 1345307 A1 SU1345307 A1 SU 1345307A1 SU 864058663 A SU864058663 A SU 864058663A SU 4058663 A SU4058663 A SU 4058663A SU 1345307 A1 SU1345307 A1 SU 1345307A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- multiplier
- phase
- analog
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Phase Differences (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области радиотехнических измерений и может быть использовано в системах автоматической настройки радиоустройств. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени сдвига фаз в диапазоне tl80 и расширение динамического диапазона устройства. Дл достижени поставленной цели в устройство, содержащее входные клеммы 1 и 2, фазовращатель 5 на 90°, перемножители 6 и 7, интеграторы 8 и 9 и выходную клемму 16, дополнительно введены детекторы 3 и 4 нул , компараторы 10 и 11, аналоговый мультиплексор 12, управл емый повторитель-инвертор 13, источник 14 образцового напр жени и аналоговый вычитающий блок 15. Устройство по сравнению с прототипом обеспечивает более широкий диапазон измер емых сигналов, определ емый только качественными пар аметрами детекторов НУЛЯ. 4 ил. о (Л СО 4 СП СО Г6
Description
Изобретение относитс к радиотехническим измерени м и системам автоматической настройки радиоустройств.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени сдвига фаз в диапазоне +180 и расишрение динамического диапазона устройства..
На фиг,I приведена схема фазового датчика; на фиг.2, 3 - характеристики фазового детектора; на фиг.4 - характеристика фазового датчика.
Фазовый датчик содержит входную клемму 1, входную клемму 2, детектор 3 нул , детектор 4 нул , фазовращатель 5 на до (ФВ 5 на 90), перем- ножитёль 6, перемножитель 7, интегратор 8, интегратор 9, компаратор 10, компаратор 11, аналоговый мультиплексор (AM) 12, управл емый повторитель- инвертор (УПИ) 13, источник образцового напр жени (ИОН) 14, аналоговый вычитающий блок (АВБ) 15, выходную клемму 6.
Входна клемма 1 соединена с входом детектора 3 нул . Входна клемма 2 соединена с входом детектора 4 ну- .п . Выход детектора 3 нул соединен входом ФВ 5 на и первым входом п рем1-южл ге,.л 6. Выход детектора 4 нул соединен с вторым входом перемножител 6 и первым входом перемножител 7 Выход ФВ 5 на 90 соединен с вторым
входом перемножител 7. Выход перемножител 6 соединен с входом интегратора 8. Выход перемножител 7 соединен с входом интегратора 9, Выход интегратора 8 соединен с входом компаратора 1 1 , Выход интегратора 9 соетдинен с входом компаратора 10 и первым вхо- дом УПИ 13. Выход компаратора 11 соединен с первым входом Atl 1 2 и вторым входом УПИ 13. Выход компаратора 10 соединен с вторь1м входом AM 12, Третий и четвертый зходы Ж 12 соедипе- ны соответственно с первым и вторьп-i выходами- ИОН 14. Выход AM 12 соедине с первым входом АВБ 15. Выход УПИ 13 соединен с вторым входом АВБ 15 Выход АВБ 15 соединен с выходной клем- мой 1 6,, котора вл етс выводом фазового датчика.
Фазовый датчик работает следующим образом,
Опорный сигнал подаетс на вход- ну10 клемму I. и далее поступает на детектор 3 нул . Последний фиксирует переходы опорного сигнала через нуль при этом положительным значени м опор
у
ного сигнала соответствует состо ние 1 на выходе детектора 3 нул , а отрицательным значени м опорного сигнала соответствует состо ние О на выходе детектора 3 нул . В фазовом датчике состо нию О соответствует напр жение , много меньшее напр жени отсечки кремниевых транзисторов, составл ющих основу современной микросхемотехники , т;е. много меньшее 0,3-0,5 В. Напр жение 1 на выходе детектора 3 нул должно намного превышать напр жение отсечки кремниевых
транзисторов, т.е. должно быть много больше 0,3-0,5 В. Наличие таких уровней напр жени на выходах детекторов 3 и 4 нулей (детектор 4 нул идентичен детектору 3 нул ) необходимо дл работы транзисторов перемножителей 6 и 7 в ключевом режиме, соответствующем нахождению этих транзисторов в процессе работы в двух состо ни х: отсечки и насыцени .
Пр моугольные импульсы, приближающиес по форме к меандру, поступают с выхода детектора 3 нул на первый вход перемножител 6 и вход ФВ 5 на 90, а с вывода детектора 4 нул на второй вход перемножител 6 и первый вход перемножнтел 7, На второй вход которого поступают задержанные по фазе на 90 пр моугольные импульсы с выхода ФВ 5 на 90°. Перемножители б и 7 представл ют собой аналоговые перемножители сигналов, реализующие следующую функцию:
аы.
(t) k-UaxiCt) -и 6X1 (t), (1)
напр жение на выходе перемножител ; масштабный коэффициент, завис щий от типа перемножител ; напр жение на первом входе перемножител ; напр жение на втором входе перемножител . ые сигналы Uey,(t) и
у
и
ЬК1
(t) представл ют собой косинусоидальные колебани одной чгютоты, выходное напр жение перемножител имеет вид:
то
и
аи (t)k U,cosojt - U2cos(u)t+g )
k.U5U,- cosif+co3(2u)t:+4 ) ,
(2)
10
3 1345307
U , и - амплитудные значени ко- синусоидалъных колебаний , поступающих на первый и второй входы пе- ремножител ;
4 - сдвиг фаз косинусоидаль- ными колебани ми, поступающими на первый и второй входы перемножител . становленный на выходе перемнол интегратор реализует функцию тра нижних частот и предназначен ильтрации составл ющей с удвоенчастотой 2ш. С учетом этого наение на выходе интегратора имеет
2 UiU2 °S U/«a«P°S 3)
v,aKC 2 .
ледствие четности функции косиодинаковым по абсолютной величиложительному и отрицательному
НО по ни оп зн то
но фа сл
8 ти 15 ву пе 13 ин же ло ме т. ли вы
20
сдвигам фаз между колебани ми на пер- 25 ни остальных входов AM 12, присутством и втором входах перемножител соответствуют напр жени одной величины и одного знака. Характеристика фазового детектора, выполненного на перемножителе и интеграторе имеет вид, показанный на фиг.2.
При подаче на входы аналогового перемножител импульсных колебаний пр моугольной формы напр жение на выходе интегратора имеет вид
Usbuu)
I - f|пpн 0 ) ,ч при-П &0..
где и
Им
максимальное напр жение на выходе интегратора, завис щее от параметров перемножител .
Характеристика вида (4) представлена на фиг.З сплопшой линией. Така характеристика фазового детектора более предпочтительна дл проведени измерений сдвига фаз вследствие ее линейности, однако, она, как и характеристика , показанна на фиг.2, не позвол ет однозначно определить знак сдвига фаз.
При подаче на один из входов перемножител опорного импульсного колебани пр моугольной формы, сдвинутого по фазе на 90 , можно видоизменить форму характеристики фазового детектора, показанную на фиг.З сплош0
НОИ линией, и привести ее к виду, показанномуна фиг.З пунктирной линией . Така характеристика позвол ет определить знак сдвига фаз, но однозначный отсчет сдвига фаз возможен только в диапазоне от минус 90 до 90 .
Цель изобретени - повышение точности измерений при измерении сдвига фаз в диапазоне +180° - достигаетс следующим образом.
При наличии на выходе интегратора 8 напр жени положительной пол рности на выходе компаратора 11 присутст- 5 вует напр жение 1, поступающее на первый вход AM 12 и второй вход У11И 13-. При этом УПИ 13 вьтолн ет роль инвертора, т.е. мен ет знак напр жени на первом входе на противоположный и передает напр жение без изменени абсолютной величины на выход, т.е. на второй вход АВБ 15. При наличии на первом входе AM 12 1 на выходе AM 12, независимо от состо 0
0
бых
вует напр жение, равное нулю. АВБ 15
производит след5тощую математическую
операцию:
и вых АВ6 Uftxi - Ugx2 (5)
где Пц, л8Е напр жение на выходе
АВБ I5 и выходной клемме 1 6;
-напр жение на первом входе АВБ 15;
-напр жение на втором входе АВБ 15.
Таким образом, при указанном состо нии входов AM 12 напр жение на выходе АВБ 15 определ етс следзтощим Q образом:
и
6X1
5
и
2
и
8ЫХ АВБ
0-(-из1,1х из) -Usbix ИЗ (6)
где и., „о напр жение на выходе ин- оыл иэ
тегратора 9.
При изменении сдвига фаз на вхо- 5 Дах фазового датчика в диапазоне
90 напр жение с выхода фазового детектора , образованного ФВ 5 на 90, перемножителем 7 и интегратором 9, поступает непосредственно на выход фазового датчика.
Рассмотрим случай сдвига фаз на входе фазового датчика в диапазоне
от 90 до 180°. При этом на выходе интегратора 8 присутствует напр жение отрицательной пол рности (фиг.З), на выходе компаратора I 1 - напр 5ке- ние О, поступающее на первый вход AM -12 и второй вход УПИ 13. УПИ 13 в этом случае не инвертирует входной
0
5
сигнал и передает его с первого входа на выход и на первый вход АВБ 15 без изменени . На выходе интегратора 9 присутствует напр жение положительной пол рности (фиг.З), а на выходе компаратора 10 - напр жение 1, поступающее на второй вход AM 12. На третий и четвертый входы AM 12 соответственно с первого и второго выходов ИОН 14 подаютс два образцовых напр жени , равных минус 2Uj, и 2U(,, При наличии на первом входе AM 12 О, а на втором входе AM 12 - 1 на выходе AM 12 присутствует напр же- ние, равное 2U. При этом напр жение на выходе АВБ 15 определ етс следующи образом:
ЛВБ 2U(- и jbix ы9- (7) Рассмотрим теперь случай сдвига фаз на входе фазового датчика в диапазоне от минус 180 до минус 90. При этом на выходе интегратора 8 присутствует напр жение отрицательной
-2U
и
- и
8ЯХ И 9
Usux(f)
и
ВЫх
2иим- и
Вых U9
Форма характеристики представлена на фиг.4, откуда видно, что характеристика фазового датчика вл етс линейной в диапазоне изменени сдвига фаз ±180 и позвол ет в этом диапазоне производить однозначный отсчет показаний величины и знака сдвига фаз. При этом дл измерени абсо- .пютной величины сдвига фаз используетс только один фазовый детектор, образованный перемножителем 7, ФВ -5 на 90° и интегратором 9, а фазовый детектор, образованный перемножителем 6 и интегратором 8, вл етс необходимым только -дл определени диапазона изменени сдвига фаз и в количественном определении сдвига фаз участи не принимает, что позвол ет определить точность измерени сдвига фаз путем участи в количественных измерени х только одного фазового детектора .
Динамический диапазон датчика определ етс только чувствительностью детекторов 3 и 4 нул , котора может быть весьма большой при использовани
0
пол рности (фиг.З), а на выходе компаратора И - напр жение О,- поступающее на первый вход AM 12 и второй вход УПИ 13. В этом случае УТШ 13 также не инвертирует входной сигнал и передает его с первого входа на выход и на первый вход АВБ 15 без изменени . На выходе интегратора 9 присутствует напр жение отрицательной пол рности (фиг.З), а на выходе компаратора 10 - напр жение О, поступающее на второй вход AM 12. При наличии -на первом и на втором входах, AM 12 О на выходе AM 12 присутствует напр жение, равное минус 2и,„.При этом напр жение на выходе АВБ 15 определ етс следующим образом:
ВЫХ АБЁ им и 5(,,х 149- (8)
Таким образом, в зависимости от знака и величины сдвига фаз сигналов на входах характеристику фазового датчика можно представить математически:
при
- л (/ . - 2
при
(9)
при
6 с
5
0
5
0
5
в качестве детекторов нул компараторов напр жени .
По сравнению с прототипом фазовый датчик обеспечивает повышенную точность измерени сдвига фаз в диапазоне . ±180, поскольку при количественном измерении сдвига фаз используетс сигнал только с одного фазового детектора , образованного перемножителем и интегратором, а второй фазовый детектор используетс только дл оп-. ределени квадранта, которому-соответствует измер емый сдвиг фаз. Кроме того, обеспечиваетс однозначность отсчета показаний при измерении сдви- га фаз в диапазоне t180°(характеристика фазового датчика линейна и однозначна в диапазоне 1180°), а также широкий динамический диапазон измер емых сигналов, определ емый только качественными параметрами детекторов нул . .
Claims (1)
- Формула изобретени I .Фазовый датчик, содер):ащий фазовращатель на 90 , первый и второйперемножители и первый и второй интег раторы, первый вход первого перемножител соединен с входом фазовращател на 90, второй вход первого перемножител соединен с первым входом второго перемножител , выход фазовращател на 90°соединен с вторым входом второго перемножител , выходы первого и второго перемножителей сое динены с входами первого и второго интеграторов, отличающий- с тем, что, с целью повышени точности измерени сдвига фаз в диапазоне ±180°и расширени динамического диапазона, в него введены два детектора компаратора, аналоговый мультиплексор, управл емый повторитель-инвертор , источник образцового напр жени и аналоговый вычитающий блок, вход первого детектора нул вл етс первым входом датчика, а его выход соединен, с первым входом первого перемножител , вход второго детектора нул вл етс вторым вхо -345307 . 8- дом датчика, а его выход соединен с первым входом второго перемножител , выход первого интегратора соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом аналогового мультиплексора и первым входом управл емого повторител -инвертора , выход второго интегратора соеди- 10 нен с входом второго компаратора и вторым входом управл емого повторител -инвертора , выход второго компаратора соединен с вторым входом аналогового мультиплексора, третий и 15 четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами источника образцового напр жени , выход аналогового мультиплексора соединен с первым входом аналого 20 вого вычитающего блока, выход управл емого повторител -инвертора соединен с вторым входом аналогового вычитающего блока, выход которого вл етс выходом фазового дат- 25 чика.180Jf,дзи&.2UBbfy.фие.З2UuJUdtiixiфи&АСоставитель С.Кулиш, .Редактор Н.Слобод ник Техред Л.Олийиык Корректор И.ШуллаЗаказ 4930/53Тираж 900ПодписноеВНИИПИ Госудс1рственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий 113035, Москва, , Раушска наб., д.4/5Производственно-поошграфическое предпри тие,г.Ужгород,ул.Проектна ,4
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864058663A SU1345307A1 (ru) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Фазовый датчик |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864058663A SU1345307A1 (ru) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Фазовый датчик |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1345307A1 true SU1345307A1 (ru) | 1987-10-15 |
Family
ID=21234444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864058663A SU1345307A1 (ru) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Фазовый датчик |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1345307A1 (ru) |
-
1986
- 1986-04-21 SU SU864058663A patent/SU1345307A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1092427, кл. G 01 R 25/00, 1980. Авторское свидетельство СССР № 1022070, кл. G 01 R 25/00, 1980. Авторское свидетельство СССР № 769450, кл. С 01 R 25/00, 1978. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2161773C2 (ru) | Устройство для определения угла | |
SU1345307A1 (ru) | Фазовый датчик | |
US3249868A (en) | Phase measuring of noise-contaminated signal | |
RU2103698C1 (ru) | Устройство для измерения сдвига фаз гармонических сигналов | |
SU883789A1 (ru) | Фазометр с малым временем обращени к сигналам | |
SU1114972A1 (ru) | Фазометр | |
RU2020494C1 (ru) | Устройство для измерения фазового сдвига двух синусоидальных сигналов | |
SU789811A1 (ru) | Измеритель импульсных сигналов | |
SU1019355A1 (ru) | Способ измерени фазового сдвига | |
SU977935A1 (ru) | Измеритель толщины покрыти двухслойных диэлектрических материалов | |
SU1166010A1 (ru) | Цифровой автокомпенсационный фазометр | |
SU661376A1 (ru) | Селективный измеритель напр жени | |
SU752197A1 (ru) | Измеритель коэффициента трансформации | |
SU461386A1 (ru) | Способ измерени малых изменений сдвига фаз | |
SU482686A1 (ru) | Способ динамической компенсеции дрейфа посто нной составл ющей низкочастотного синусоидального сигнала | |
JPH06289129A (ja) | 測距装置 | |
SU1128184A1 (ru) | Устройство дл измерени девиации частоты | |
SU662876A1 (ru) | Стробированный измеритель слабых импульсных сигналов | |
SU1620947A1 (ru) | Цифровой измеритель перемещений | |
SU574599A1 (ru) | Устройство дл измерени толщины покрытий | |
RU2236018C1 (ru) | Цифровой измеритель коэффициента передачи | |
JPS6366472A (ja) | 周波数検出装置 | |
RU2207579C1 (ru) | Цифровой фазометр | |
SU1573525A1 (ru) | Кварцевый измерительный генератор | |
RU2020579C1 (ru) | Измеритель отношения значений амплитуд квазисинусоидальных сигналов |