Аналоговый фазометр

 

АНАЛОГОВЫЙ ФАЗОМЕТР, содержащий два входных усилителя-ограничителя и два интегратора со своими разрядными ключами в цепях обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и быстродействия в него дополнительно введены входные резисторы интеграторов , два управляющих сумматора и один выходной сумматор, причем первые входы интеграторов соединены с выходом первого усилителя-ограничит ел я, вторые входы интеграторов соединены с выходом второго усилителя-ограничителя , первый инвертирующий вход первог.о управляющего сумматора соединен с отрицательным зажимом источника питания, первый инвертирующий вход второго управляющего суиматора соединен с полсшительным зажимом источника питания, вторые инвертирующие входы обоих угфавляющих . сумматоров соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, неинвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, выходы пер (Л вого и второго управляющих сумматоров соединены со входами разрядных ключей соответственно первого и второго интеграторов, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертирующим и не |ИНвертирзтащим входами выходного сум00 матора. ND д :л д

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3646372/24-21 (22) 28.09.83 (46) 30.12.84. Бюл. Р 48 (72) В.И.Новаш и Н.Н.Бобко (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический инст ит ут (53) 621.317.77 (088.8) (56) 1. Розенблюм Ф.М. Измерительные органы противоаварийной автоматики энергосистем. М,, Энергоиздат, 1981, с. 128-132 °

2. Авторское свидетельство СССР

В 569965, кл. Q 01 R 25/00, 1977. (54) (57) АНАПОГОВЫЙ ФАЗОМЕТР, с одержащий два входных усилителя-ограничителя и два интегратора со своими разрядными ключами в цепях обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повыиения точности и быстродействия в него дополнительно введены входные резисторы интеграторов, два управляющих сумматора и один выходной сумматор, причем первые входы интеграторов соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, вторые входы интеграторов соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, первый инвертирующий вход первого управляющего сумматора соединен с отрицательным зажимом источника питания, первый инвертирующий вход второго управляющего сумматора соединен с положительным зажи-. мом источника питания, вторые инвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом второ го усилителя-ограничителя, неинвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, выходы первого и второго управляющих сумматоров соединены со входами разрядных ключей соответственно первого и второго интеграторов, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертирунщим и не.,инвертирующим входами выходного сумматора.

1 1132

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к измерению угла фазоврго сдвига. между двумя низкочастотными сигналами синусоидальной формы. 5

Известен аналоговый фазометр, содержащий входные ограничители, триггеры и основайный на выпрямлении и пследующем выделении среднего значения амплитуд сигнала, совпадаю- 1р щих по знаку двух входных сннусоидальных напряжений, преобразованных в прямоугольные импульсы (1) .

Однако обеспечение малого запаздывания преобразования и минимальной пульсации выходного напряжения в таком устройстве затруднительно.

Наиболее близким к изобретению является фазометр, содержащий два усилителя-ограничителя, два интегра- 2р тора с разрядными ключами в цепях обратной связи и схему фиксации аналогового сигнала. Разность мгновенных значений линейно изменяющихся во времени участков треугольных 25 импульсов, формируемых на выходах интеграторов, пропорциональна фаэовому сдвигу входных сигналов. Указанная разность запоминается и хранится схемой фиксации аналогового сигнала Г23

Недостатком известного устройства является наличие аналогового запоминающего блока, так как обеспечение минимальной погрешности во всем диапазоне измерения фазового сдвига затруднительно, особенно когда отношение времени выборки к времени хранения мало, а скорость изменения фазового сдвига значительна.

Кроме того, коррекция выходного напряжения в известном устройстве происходит только, один раз за период.

Цель изобретения — повышение точности и быстр од ейс твия .

Указанная цель достигается тем, что в аналоговый фазометр, содержащий два входных усилителя-ограничителя и два интегратора со своими разрядными ключами в цепях обратной связи, 5О введены вторые входные резисторы интеграторов, два управляющих сумматора и один выходной сумматор, причем первые входы интеграторов соединены с выходом первого усилителя-.ограни- 55 чителя, вторые входы интеграторов соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, первый инвертирую252 2 щий вход первого управляющего сумматора соединен с отрицательным зажимом источника питания, первый инвертирующий.вход второго управляющего сумматора соединен с положительным зажимом источника питания, вторые инвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом второго усилителя-ограничителя, неинвертирующие входы обоих управляющих сумматоров соединены с выходом первого усилителя-ограничителя, выходы первого и второго управляющих. сумматоров соединены со входами разрядных ключей соответственно первого и второго интеграторов, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с инвертирующим и неннвертирующим входами выходного сумматора.

На фиг. 1 приведена структурная схема фаэометра; на фиг. 2 — временная диаграмма напряжений, поясняющая работу устройства.

Фазометр содержит первый и второй усилители-ограничители 1 и 2, выходы которых соединены .с первым и вто- рым входами первого и второго интеграторов 3 и 4 со своими разрядными ключами 5 и 6 в цепях обратной связи интеграторов, первый и второй управляющие сумматоры 7 и 8, первые входы которых подсоединены к выходу усилителя-ограничителя 1 и к первым входам интеграторов 3 и 4, а вторые входы подключены к выходу усилителяограничителя 2 и ко вторым входам интеграторов 3 и. 4, при этом третий вход сумматора 7 соединен с шиной

"минус" источника питания, а сумматор 8 — с шиной "плюс", выходной сумматор 9, входы которого соединены с выходами интеграторов 3 и 4, разрядные ключи которых соединены с выходами сумматоров 7 и 8. Выход сумматора 9 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальные входные напряжения

Оьи U подаются на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые формируют на своих выходах двуполярные . прямоугольные импульсы 0> и 04 (фиг. 2 а и 6 ) . Амплитуды импульсов напряжений 0> и О являются одинаковыми и определяются величиной напряжений вспомогательного двуполярного

252 4 санной последовательности работы ин- теграторов разрядные ключи 5 и Ь должны бьггь поочередно замкнуты в те промежутки времени, когда сумма + Ц4 равна нулю.(фиг.2II ). В эти промежутки времени отличной от нуля является разность сигналов 01 — 04 приведенная на фиг.2 e . .Для замыкания ключа 5 должны быть использованы отрицательные импульсы разности а.для замыкания ключа 6

4 положительные импульсы этой разности.

Для обеспечения четкой работы разрядных ключей, выполненных, например, на .основе полевых транзисторов с

p— - 11 переходом, как в приведенной. на фиг.1 схеме, требуется дополни тельное усиление и смещение разности

U q — O4 (фиг. 24 и ) ° В качестве источникаопорного напряжения для получения смещения используется двуполярный источник питания, модули напряжений которorо равны Е. Работа управляющих сумматоров 7 и 8 описывается выр ажениями

Ц " (-e)+ p (0 -0 )

ll =-<,(-E)+k (0>-и ), в которых передаточные коэффициенты

К и К по соответствующим входам

При этом передаточный коэффициент

К выбирается одинаковым для инвер- 45 тирующего и неинвертирующего входов сумматора 9.

Для управления работой разрядных ключей 5 и 6 используются управляющие сумматоры 7 и 8 параллельного действия. Как следует из сравнения

:фиг.2 ь и 2, для обеспечения они- .

3 1132 источника питания, модули напряжений которого равны Е1 .

Интеграторы 3 и 4 производят одновременное интегрирование суммы напряжений 01 и Ц4, вид которой приведен на фиг.2 b . В промежутке времени от момента 1 до 14 разрядный ключ 5 разомкнут, и выходное напряжение интегратора 3 описывается выражением 4

u,=-к (ц, u,>at.

t, В промежутке времени от момента до1g разрядный ключ 6 разомкнут

1 и выходное напряжение интегратора 4 описывается выражением 6

О, - К tU q i Utl dt, 3

rpe передаточные коэффициенты ° 20 интеграторов, которые для обоих входов каждого интегратора выбираются одинаковыми.

Каждый из интеграторов за один цикл разомкнутого состояния своих разрянных ключей производит интегрирование двух соседних разнополярных импульсов суммы 1 + 04, при этом благодаря сдвигу циклов интегрирования на половину периода на выходах интеграторов образуются трапециеBHPHb1e импУльсы (Jg H 0 одинаковой . формы, но разной полярности (фиг.2Z).

Разность мгновенных значений этик импульсов во времени неизменна и пропорциональна фазовому сдвигу 35 входных сигналов °

Выделение разности l3> — 0 < осуществляется при помощи выходного сумматора 9 параллельного действия, работа которого описывается выражением сумматоров 7 и 8 выбираются из условия четкой работы разрядных ключей во всем диапазоне изменения напряжений 0< и 0 .

При изменении полярности фазового сдвига входных сигналов на обратную изменяется полярность импульсов на выходах интеграторов 3 и 4, а также полярность напряжения 0 на выходе фазометра.

Предлагаемое устройство принципиально позволяет получить более высокую точность, так как выходной сигнал в предлагаемой схеме отрабатывается с одинаковой точностью при любом фазовом сдвиге входных напряжений и при любой скорости изменения этого сдвига во времени.

Устройство также обладает более высоким быстродействием, так как коррекция выходного напряжения произво.— дится два раза за период.

)132252

1132252 ф t5 б /2> 4

03 ие

Составитель В.Шубин

Редактор C.Tèìîõèíà Техред А.Кикемезей Корректор Л.Пилипенко

Заказ 9787/39 Тираж 71 0 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4