SU1402962A1 - Управл емый фазовращатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано , например, при построении измерительных преобразователей. Фазовращатель содержит блок 1 сдвига фаз на 90, управл емые делители 2 и 3 напр жени  и сумматор 4. Введение блока 5 сравнени , инвертора 6 и образование новых функциональных св зей повышает точность сдвига фазы синусоидального сигнала в широком диапазоне фазовых сдвигов и измен ет диапазон фазовых углов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл. Q

Description

Uyrip

(Л

с

)(

f

(/Sbtx(((f

()

о

IsD

CD Од N9

Фll8.i

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при построении различны-; устройств (измерите,пьных преобразоватапей, где структура предполагает прецизионное управление Фазойсинусоидального сигнала , фазометров, систем фазовой автоподстройки частоты), а также след щих систем контрол  и регулировани .

Цель изобретени  - повьшение точности сдвига фазы синусоидального сигнала в широком диапазоне фазовых углов .

На фиг. 1 представлена структур- нал схема управл емого фазовращател ; на фиг, 2 графики зависимости уровней напр жений.

Фазовращатель содержит блок 1 сдвига фазы на , управл емые делители 2 и 3 напр жени ,, сумматор 4, блок 5 сравнени  напр жений синусоидального сигнала, инвертор 6,- Входы блока 1, первого управл емого делител  2 и второй вход блока. 5 объединены и подклю- чень к источнику входного синусоидального сигнала, выход блока 1 соединен с входом второго управл емого дели- тел  3, управл ющий вход которого соединен с выходом блока 5 сравнени  напр жений, выходы управл емых делителей 2 и 3 напр жени  соединены с входами сумматора 4, выход которого  вл етс  выходом устройства и также соединен с первым входом блока 5. Напр жение управлени  фазовращателем подаетс  на управл ющий вход первого управл емого делител  2 напр жени .

Фазовращатель работает следующим образом.

Принцип действи  управл емого фазовращател  основан на ре;1пизации известного математического выражени  дл  синусоидальной функции

f(t) Asin(uJt + М ) asinuJt + + bcoscJt,I )

где А - амплитуда синусоидального

сигнала; L/ - угол сдвига фазы;

а и Ъ

коэффициенты пропорциональности , причем а/Ъ tg L/ .

Очевидно, что дл  реализации выра- жени  (1) необходимо входной синусоидальный сигнал

(2)

и (t) u)t

преобразователь в си.гнап, сдвинутый по фазе на 90°,

U,(t) U.,sin(/)t,

(3)

V ; д

где Up - амцлитудное значение сигнала;

(А) - кругова  частота. Эту операцию в схеме выполн ет блок сдвига фазы на 90 . Далее алгоритм предполагает соответствующее изменение амплитуды полученных составл ющих U(t) и U(t) таким образом , чтобы при дальнейшем суммировании на выходе устройства был получен синусоидальный сигнал с необхо- дамой фазой, причем важным требованием  вл етс  сохранение амплитуды входного сигнала. Функцию управл емого изменени  амплитуд квадратурных составл ющих выполн ют в схеме управл емые делители напр жений.Амплитуда составл ющих должна измен тьс  в диапазоне от О до Up, что определ етс  граничными углами сдвига фазы. Соотношение амплитуд составл ющих ПРИ этих углах сдвига фазы приведено в таблице.

Необходимые коэффициенты делени  дл  составл ющих U(t) и U-j(t), соот- ветствуйщие требуемому углу сдвига фазы, пропорциональны sin и cos этого угла. Получение коэффициентов  вл етс  основной трудностью при построении подобных структур фазовращателей . В предлагаемом фазовращателе учтено то, что амплитуда сдвигаемого по фазе сигнала должна оставатьс  неизменной . Это позволило просто решить задачу получени  одного из указанных коэффициентов

Управление фазовращателем ведетс  по одной из составл ющих, т,е, напр жение управлени , пропорциональное требуемому сдвигу фазы, подаетс  на управл ющий вход одного из управл емых делителей напр жени , а напр жение , пропорциональное необходимому коэффициенту делени  другой составл ющей , - на управл ющий вход управл -

емого делител  напр жени  этой составл ющей с выхода блока сравнени  напр жений . При этом используетс  то обсто тельство, что амплитуда выходного сигнала фазовратател  точно равна амплитуде входного сигнала, только при правильном соотношении коэффициентов делени  составл ющих U (t) и U(t).

В фазовращателе, структурна  схема которого приведена на фиг. , управление ведетс  по синусоидальной составл ющей U(t), что позвол ет полу- чать фазовые сдвиги в диапазоне уг- лов от О до +180. При и упр О угол сдвига фазы Ц 90, т.е. проходит на выход выходной сигнал блока сдвига фазы на 90 без изменени .

Экспериментальные исследовани  показали , что целесообразно и удобно в качестве упоавл емых делителей напр жени  использовать пепемножители аналоговых сигналов в интегральном исполнении , например 525ПС2Б, так как на них можно производить четырехквад- ратное умножение сигналов, что не требует дополнительных инверторов в схеме. Эти перемножители реализуют функцию

U8b.x kU.U,,, где Ujj, и у - напр жени  составл ющих

входного сигнала; k - коэффициент передачи, равный 0,1.

Если на один из входов, например х подавать напр жение составл ющей входного сигнала, а на другой (у) - напр жение управлени , то при k О,1 можно производить управл емое деление входного напр жени  с хорошей линейностью и в широком диапазоне, причем при О Ugdix перемножител  также равно О, что позвол ет получать точные фазовые сдвиги на углы, кратные 90, т.е. когда в выходном сигнале фазовращател  присутс вует только одна из составл юш11Х с определенным знаком.

При использовании перемножителей аналоговых сигналов в качестве управл емых делителей напр жение управлени  фазовращателем дл  предлагаемого устройства должно измен тьс  в диапа- зоне от -и.,„р.,,,,, что

соответствует диапазону фазовых углов сдвига от О до +180. На фиг. 2 (график 1) приведена зависимость if

0

„ г

5

- f(U,f,p ) дл  управл емого фазовращател  с учетом общеприн тых в аналоговой схемотехнике уровней напр жений О + 10. Как видно из графика, дл  по-, лучени  граничных фазовых углов сдвига О и 180 требуютс  конечные управл ющие воздействи  + 10 В, т.е. в этом случае на выход перемножител  проходит составл юща  входного синусоидального сигнала без изменени  амплитуды с определенным знаком, так как при и пр ± 0 2

Ugbix 0,1-Ux-Uvnp +U .

Структура блока сравнени  напр же-, НИИ зависит от требуемой точности операции фазового сдвига синусоидального сигнала, что в конечном итоге выражаетс  в законе, которьш реализует регулирующее устройство (пропорциональный , интегральный и т.д.), и способе ввода регулируемого параметра (амплитудное значение синусоидального сигнала, среднее и т.д.).

В простейщем случае блок содержит амплитудные детекторы и пропорцио- нально-интегральньй регул тор на опе- рационном усилителе, выход которого  вл етс  выходом блока сравнени  напр жений .

Дл  получени  фазовых сдвигов в диапазоне углов от О до необходимо сигнал с выхода сумматора про- инвертировать. Дл  этого в схему введен инвертор 6. При указанном ди- апазоне изменени  фазовых углов напр жение управлени  соответственно измен етс  в диапазоне от  к.с

до +U ,,пр. мсткс . Зависимость 1

f(U4jpp) приведена на фиг. 2 (график 2) .

Claims (1)

1. Управл емый фазовращатель, со- держапщй два управл емых делител  напр жени , блок сдвига фазы на 90 и сумматор, выход которого  вл етс  выходом устройства, а входы подключены к выходам первого и второго управл емых делителей напр жени , входы которых подключены к источнику входного синусоидального сигнала соответственно к первому - непосредственно, а к втором - через блок сдвига на

Редактор А, Маковска 

ие. Z

Составитель Л, Воронина Техред А.Кравчук

Заказ 3723

Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

fO Uwp(e}

Корректор М. Васильева

Подписное