Курсова робота
Розробка перетворювача різниці фаз в постійну напругу
1. Технічне завдання
Розробка перетворювача різниці фаз двох сигналів в постійну напругу з наступними параметрами:
· Частота вхідних сигналів 10кГц - 100 кГц;
· Вхідна напруга 50мВ - 5В;
· Діапазон вимірювання? ? 0 - 180 про
· Вихідна напруга, макс. 3 В;
· похибка вимірювання ± 0.5%.
1. Огляд існуючих методів рішення задачі.
Фазові детектори забезпечують отримання вихідної напруги, пропорційне фазовому зрушенню між двома сигналами, що мають одну частоту. Застосовуються лінійні і ключові фазові детектори.
Лінійні фазові детектори виконуються на основі перемножителя аналогових сигналів. У них на один з входів, наприклад вхід Х, подається напруга UX=U оп cos (? T), а на іншій (Y)-напруга UY=U оп cos (? T +?). В результаті перемноження вихідний сигнал дорівнює
U вих=KU оп cos (? t) U c cos (? t +?)=KU оп U c [K1cos (2? t +?) + K2cos (?)]
де K, K 1, K 2 - масштабні коефіцієнти.
Якщо до виходу перемножителя підключити фільтр низьких частот, який не пропускає високочастотну складову, що має частоту 2? то вихідна напруга фільтра буде дорівнює
U вихф=К 3 U оп U c cos (?)
Таким чином, перемножітель сигналів, до входу якого підключений фільтр низьких частот, не пропускає змінної складової, забезпечує отримання постійної напруги, пропорційного різниці фаз між U оп і U c. [1]
Ключовим недоліком цього методу є залежність вихідного сигналу від амплітуди вхідного, що істотно знижує точність вимірювання і вводить додаткові вимоги до стабільності вимірюваних сигналів і необхідність використання додаткового обладнання для вимірювання вхідних напруг. Так само дрейфи нуля перемножителя і фільтра низьких частот призводять до появи відповідних похибок перетворення. Таким чином ми бачимо, що даний метод вимагає залучення додаткового обладнання і не забезпечує високої точності вимірювання (зазвичай, не більше 2.5%).
Ключові фазові детектори.
Функціональна схема ключового фазового детектора наведена на рис. 1. Детектор складається з двох формувачів послідовностей прямокутних імпульсів з рівнями логічного нуля і логічної одиниці з синусоїдальних напруг сигналу і опорного коливання (Ф), вузла додавання за модулем два (М2) і навантаження у вигляді послідовно з'єднаних резистора Rн і конденсатора Сн, що утворюють дільник , де Rн навантаження резистор, а Сп - шунтирующий конденсатор, який утворює фільтр нижніх частот.
Малюнок 1.Функціональний схема ключового фазового детектора
На рис.2 наведені часові діаграми, пояснюю-щие роботу детектора.
Малюнок 2. Тимчасові діаграми напруг і вихідного струму ключового фазового детектора
З малюнка випливає, що постійна складова струму i...
