Широкополосное управляемое фазосдвигающее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1, 736022 (61) Дополнительное к «вт. свил-ву (22) Заявлено 05.12.7 7 (21) 254g505у18-21

2 (51)М. Кл.

Ci01 R 25 04 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет по венам изобретений н открытий

Опубликовано 25.05.80, Ьктллетень № 10 (53) УДК 621.317..772(088.8) Дата опубликования описания 28.05 80

В. Е. Быков и В. Г, Пывинский (72) Авторы изобретения

Главный вычислительный центр Министерства просвешення

Украинской ССР (71) Заявитель (54) ШИРОКОПОЛОСНОЕ УПРАВЛЯЕМОЕ ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для обеспечения плавного изменения фазы гармонических сигналов в широком диапазоне частот.

Известно фазосдвигаюшее управляемое устройство инфранизкочастотного диапазона, содержашее два усилителя постоянного тока с двумя цепями обратной связи, одна из которых содержит резистор, 10 а другая — резистор и конденсатор, причем для повышения линейности характеристики управления в цепях обратной связи встречно включены спаренные потенциометры, между крайними и подвижI5 ными выводами которых включены корректируюшие .резисторы 11) .

Однако это устройство обладает невысокой точностью, определяемой точностью и стабильностью используемых резисторов, потенциометров, корректируюших резисторов и конденсаторов.

Кроме того, угол сдвига фаз, создаваемый этим устройством, зависит от частоты сдвигаемого сигнала. Поэтому необходимо производить настройку устройства на заданную частоту путеь. изменения значения емкости конденсатора обратной связи. Это обстоятельство сушественно сужает область применения подобных устройств, так как число необходимых значений частот сдвигаемых сигналов черезвычайно велико, а шкала номинальных значений серийно выпускаемых конденсаторов ограничена.

Известно также широкополосное управляемое фазосдвигаюшее устро йство инфранизкочастотного диапазона, содержашее усилитель постоянного тока с конденсатором в цепи обратной связи, спаренные потенциометры, нуль-орган, амплитудные детекторы, реверсивный счетчик импульсов, преобразователь кодсопротивление, ключи, генератор импульсов и дополнительные усилители (2).

Однако это устройство обладает относительной нестабильностью создаваемого сдвига фаз, обусловленной временной и

Это достигается тем, что ь широкополосное управляемое фазосдвигаюшее устройство, содержащее преобразователь

10 код-сопротивление, амплитудный детек— тор, подключенный к первым входам упомянутого преобразователя и нуль-органа, усилитель постоянного тока, выходом соединенный через другой амплитудный

15 детектор со вторым входом нуль-органа, выходы которого подсоединены к одним из входов соответствующих ключей, другие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходы ключей—

20 ко входам реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен со вторым входом преобразователя код- сопротивление, введен повторитель сигнала, вход которого подсоединен к выходу преобразователя

25 код-cîïðîòèâëåíèå, а выход через переменный резистор — ко входу усилителя постоянного тока, вход и выход которого замкнуты через постоянный резистор, а выход усилителя постоянного тока через

Зо конденсатор обратной связи соединен со входом повторителя сигнала.

На чертеже представлена функшюнальная схема данного широкополосного управляемого фазосдвигаюшего устройства.

Это устройство содержит входи„ло клемму 1, подсоединенную непосредствен— но к одному из входов преобразователя

2 код-ч=опротивление, а через амплитудный детектор 3 — к одному иэ входов 0 нуль-органа 4; усилитель постоянного тока 5, выходом соединенный через другой амплитудный детектор 6 с другим входом нуль-органа 4, выходы которого подсоединены к одним из входов соответствующих ключей 7 и 8, другие входы которых подключены к выходу renepampa 9 импульсов, а выходы — ко входам реверсивного счетчика 10 импульсов, выход которого соединен с другим вхо—

S0 дом преобразователя 2 код-сопротивление, и повторитель 11 сигнала, вход которого подсоединен к преобраэовате— лю 2 код-сопротивление, а выход через переменный резистор 12 — ко входу уси55 лителя 5 постоянного тока, вход и выход которого замкнуты через постоянный резистор 13, а выход усилителя 5 постоянного тока, являющийся выходом устройства, I pe О ы„- амплитуда напряжения на выходе устройства;

Ю„ — угловая частота сдвигаемого сигнала; — сопротивление преобраэовате— ля 2 код-сопротивление; с — емкость конденсатора 14 обратной связи;

Ов — амплитуда входного напряжения.

Напряжение на выходе амплитудного детектора 6 будет

Напряжение на выходе амплитудного детектора 3 будет

11 (3) а а где Ко1 и Ка — коэффипиенты преобразования соответственно амплитудных детекторов 6 и 3.

Оба напряжения поступают на вход нульоргана 4, который открывает один из ключей 7 или 8, в зависимости от знака разности (0<,1- 0„ ) . При этом, если

11;. Ос,, открыт ключ 7 и имульсы с выхода генератора 9 импульсов посту— пают на суммирующий вход реверсивного счетчика 10 импульсов. Цифровое состояние реверсивного счетчика 10 перепо— сится в преобразователь 2 и изменяет значение его сопротивления к „ . Напряжение Ов.,„, а, следовательно, и Uq< в соответствии с выражением (1) и (2) уменьшается. Поступление импульсов в реверсивный счетчик 10 прекрати ся, когда(-1с1 станет равным 0<1, . Если

0 z1.1ц, открыт ключ 8, и импульсы с генератора 9 импульсов поступают на вычитаюший вход реверсивного счетчика 10. Работа устройства при этом

3 736022 ф температурной нестабильностью коэффи- череэ конденсатор 14 обратной связи циента усиления усилителя постоянного соединен со входом повторителя 11 сигтока. нала.

Цель изобретения — повн|сить стабиль- Данное устройство работает следующим ность и расширить диапазон создаваемого 5 образом. сдвига фаз. Входное напряжение U „поступает на входную клемму 1 и далее через преобразователь 2 код-сопротивление, повторитель 11 и переменный резистор 12 на усилитель 5 постоянного тока, вход и выход которого замкнуты через постоянный резистор 13.

Напряжение на выходе усилителя 5 постоянного тока, являющегося выходом устройства, при этом будет

Π— U

1 ьь1х о „1 r ьх "

5 736022 происходит аналогичным образом, так, что поступление импульсов в реверсив- к ный счегч. к LO прекратится, когда0„ с уравняется с 0 0.

При этом

«0Х ц Р С а0 ЬХ где К„ — коэффициент передачи повторителя 11; Р и 2 — сопротивления соответственно резйсторов 12 и 13.

Подставляя (9) в (8) получим

4=а ссор R

1. и 0.

Т.е. при К„ = «> значение создаваемого устройством сдвига фаэ в диапазоне рабочих частот полностью определяется значением сопротивления резистора R< и не определяется точностью и стабильностью коэффициента усиления усилителя 5 постоянного тэка.

В данном устройстве выход усилителя 5 является выходом устройства, т.е. напряжение на его выходе равно входному и не меняется во всем диапазоне рабочих частот устройства. Поэтому угол сдвига фаз, создаваемый устройством, не зависит от динамического диапазона усилителя 5 постоянного тока.

Устройство может работать в диапазоне частот от сотых — тысяччых долей

Гц до сотен кГц.

При Ка — Кс, получаем

О к с

Т.о., устройство поддерживает постоянным произведение сд„k с =1= >sY независимо от значений входного напря— жения U и его частоты И„, а также независимо от точности и стабильности 15

0. и С.

При этом, в соответствии с выражениями (2) и (3) поддерживается равенство амплитуд входного и выходного сигналов, О = U > ии ффаазэооввыый и ссддввиигг, созда- 20 ваемый устройством, будет иметь вид

<=a cл (к + )u) ц с, Ч и (4) где K> — коэффициент усиления прямой цепи от входа повторителя 11 25 до входа усилителя 5 постоянного тока;

Погрешность этого сдвига будет

1 %=wctu,„ < . (g) 10

Формула изобретения

Широкополосное управляемое фазосдви35 гающее устройство, содержашее преобразователь код-сопротивление, амплитудный детектор, подключенный к первым входам упомянутого преобразователя и нуль-органа, усилитель постоянного тока, выходом соединенный через другой амплитудный детектор со вторым входом нульоргана, выходы которого подсоединены к одним из входов соответствуюших клю45 чей, другие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходы ключей — ко входам реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен со вторым входом преобразователя

50 код-сопротивление, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью повышения стабильности и расширения диапазона создаваемого сдвига фаз, в пего введен повторитель сигнала, вход которого подсоединен к выходу преобразователя кодсопротивление, а выход через переменный резистор — ко входу усилителя по-! стоянного тока, вход и выход которого замкнуты через постоянный резистор, а откуда: (7) М = амЛцй l. откуда

1.

К сои%

i Ц=о. < S (8) ч

Т.о. угол сдвига фаэ, создаваемый

55 устройством, его точность и стабильность полностью определяются значением ! коэффициента усиления прямой цепи устройства KV

Модуль комплексного коэффициента передачи устройства будет равен

V 0 ЬО (6) (ui) О (w) Возведя обе части выражения (6) в квадрат и приняв во внимание, что (м ) = >ь„ц (и> ), получим а ч

=3. иi Q. Cgk +l) + f

x n ч

Подставив (7) в (4), получим:

При достаточно большом значении оэффициента усиления усилителя 5 потоянного тока, имеем: и

К = Y — ). (9) ч

73C02Z 8

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 248842, кл. 501 Р 25/04, 1968.

2, Авторское свидетельство СССР

¹ 425 1 26, кл. С» 0 1 Й 25/04, 1 8.05.72. выход усилителя постоянного тока через конденсатор обратной связи соединен со входом повторителя сигнала.

Источники информации „ принятые во внимание при экспертизе

Составитель С. Лукинская

Редактор В. Голышкина Техред Я. Бирчак

Корректор М. Вигула

Заказ 24 19/3 7

Тирах: 10 19 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

113и35, Москва, Ж-35, Раушская наб., л, 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 7