Структурная схема

Разрабатываемый преобразователь дает информацию о величине разности фаз сравниваемых сигналов, но не о знаке сдвига фаз. Структурная схема преобразователя состоит из 4-х элементов.

Рис. 1. Структурная схема преобразователя разности фаз

На вход блоков преобразования аналогового сигнала в сигнал TTL-уровня поступают входные напряжения U_вх1 и U_вх2 произвольной формы (например, синусоидальные), они преобразуются в однополярные прямоугольные импульсы с крутыми фронтами и спадами.

Блок сравнения фаз сигналов производит вычитание одного TTL сигнала из другого, получая разность фаз в виде импульсного сигнала переменной скважности.

Блок формирования выходного напряжения преобразует TTL сигнал переменной скважности в постоянное напряжение.

4. Расчёт принципиальной схемы

Принципиальная схема электронного фазометра приведена на рис. 2.

Входные напряжения Uвх1 и Uвх2 произвольной формы поступают на вход формирователей DA1.1 и DA1.2 (компараторы напряжения) и преобразуются в однополярные прямоугольные импульсы. Ширина импульсов соответствует длительности полупериода входного сигнала, что иллюстрируется временными диаграммами, представленными на рис.3.

Рис. 2. Принципиальная схема преобразователя разности фаз

Ширина формируемого импульса на выходе элемента DD1 пропорциональна углу взаимного перекрытия входных импульсов, т. е., углу сдвига фаз между напряжениями U_вх1 и U_вх2, что изображено на диаграмме DD1-6 рис. 3. Блок формирования выходного напряжения реализован на инверторе DD1.3, подстроечном резисторе R1 и конденсаторе С1. С вывода 8 микросхемы DD1 импульсное напряжение подается на конденсатор и заряжает его до уровня, пропорционального сдвигу фаз входных сигналов.

Выходное напряжение будет изменяться от уровня логического нуля до уровня логической единицы и ограничиваться резистором R1. Резистор R1 типа СП3-16 номиналом 47 кОм и конденсатор С1 типа МБМ номиналом 0,1 мкФ. Постоянная времени этой RC цепи будет составлять 0,1-4 мс, что, как минимум в 10 раз больше периода измеряемого сигнала при частоте 10 кГц.

Рис. 3. Временные диаграммы

В качестве индикатора контролируемого параметра U_вых могут быть использованы электронный осциллограф или цифровой вольтметр.

Дата добавления: 2015-08-27