專利名稱：鑒相電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及相位的一種測(cè)量技術(shù)。
目前在能源、電力系統(tǒng)中大量使用指針式相位表，如D3∮型，這種相位表的核心部分鑒相電路，主要由微分電路和鑒相器兩大部分組成，基準(zhǔn)和測(cè)量信號(hào)經(jīng)通道形成的方波信號(hào)通過(guò)各自的微分電路后同時(shí)輸入鑒相器，鑒相器多采用分離器件構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)或R-S或D型觸發(fā)器，鑒相器輸出的反映相位差的信息進(jìn)行∮-V變換等處理后得到相位差。這種鑒相電路的不足之處在于對(duì)工頻相位測(cè)量的精度低，可靠性差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的要求。近年相繼出現(xiàn)多種數(shù)字式工頻相位計(jì)，受鑒相電路的制約，大都存在著抗干擾能力差，工作的穩(wěn)定性差，具體表現(xiàn)為數(shù)字顯示跳字，就連美國(guó)K.H公司的6500A型相位計(jì)，在工頻測(cè)量時(shí)也存在上述不足之處。
另外，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，相位檢測(cè)技術(shù)與其它新技術(shù)結(jié)合，有著廣泛的應(yīng)用前景。如相位檢測(cè)技術(shù)與激光、光纖微機(jī)技術(shù)結(jié)合可實(shí)現(xiàn)微厚度、微振動(dòng)的精密測(cè)量;與微波技術(shù)、微機(jī)技術(shù)結(jié)合可以精密測(cè)量物質(zhì)的含水量且與被測(cè)物質(zhì)的密度無(wú)關(guān)，等等。
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有鑒相電路的不足之處，而提供一種測(cè)量精度高，抗干擾能力強(qiáng)的鑒相電路技術(shù)。
可采取下述的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)目的。鑒相器采用555時(shí)基電路組成R-S觸發(fā)器進(jìn)行工作，并在微分電路與鑒相器之間增設(shè)基準(zhǔn)方波、測(cè)量方波各自的電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路。
結(jié)合附圖、實(shí)施例對(duì)技術(shù)方案的內(nèi)容作進(jìn)一步詳述。


圖1是本鑒相電路的方框圖;
圖2是雙向過(guò)零鑒相電路電原理圖。
本鑒相電路由微分電路、電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路、和鑒相器三部分組成，即在微分電路與鑒相器之間還有基準(zhǔn)方波，測(cè)量方波各自的電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路，而鑒相器是采用555時(shí)基電路組成的R-S觸發(fā)器，基準(zhǔn)信號(hào)u1(t)、測(cè)量信號(hào)u2(t)經(jīng)通道形成方波信號(hào)，u1(t)的前沿對(duì)應(yīng)于u1(t)正弦信號(hào)的正向過(guò)零點(diǎn)，u2(t)的后沿對(duì)應(yīng)于u2(t)正弦信號(hào)的負(fù)向過(guò)零點(diǎn)。通過(guò)微分電路和電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路將基準(zhǔn)方波信號(hào)的前沿(或后沿)為負(fù)電平、正脈沖，其脈沖幅度＞2/3Vcc;測(cè)量方波信號(hào)的后沿(或前沿)為正電平、負(fù)脈沖，其脈沖幅度＜1/3Vcc，將其分別加入觸發(fā)器的復(fù)位端R和置位端S，則觸發(fā)器的輸出為對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)信號(hào)的前沿(或后沿)為高電平“1”;對(duì)應(yīng)測(cè)量信號(hào)后沿(或前沿)為低電平“0”，這樣鑒相器輸出的脈沖寬度就是基準(zhǔn)信號(hào)過(guò)零點(diǎn)與測(cè)量信號(hào)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差，即實(shí)現(xiàn)鑒相。
又由于555時(shí)基電路組成的R-S觸發(fā)器具有兩個(gè)輸入端，觸發(fā)電平的極性和閥值電壓要求不同。對(duì)R端，Vr≥2/3Vcc為高電平“1”，＜2/3Vcc為低電平“0”;對(duì)S端，Vs＜1/3Vcc時(shí)為低電平“0”，＞1/3Vcc時(shí)為高電平“1”。本鑒相電路正是因?yàn)槔昧?55時(shí)基電路的這個(gè)特點(diǎn)，干擾信號(hào)不可能達(dá)到它的閥值電壓，不會(huì)造成誤觸發(fā)。因此與其它R-S觸發(fā)器線路作鑒相器相比，大大提高了電路的抗干擾能力。
采用本鑒相電路視需要可為雙向過(guò)零鑒相電路，也可為單向過(guò)零鑒相電路。附圖2所示實(shí)施例是雙向過(guò)零鑒相電路電原理圖，它采用兩組鑒相為實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)前，后沿的雙向過(guò)零鑒相。鑒相器輸出的反映相位差的信息再進(jìn)∮-V變換處理、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字顯示即得相位差值。C′、R′組成微分電路，電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路由二極管VD、電阻R1及與非門G1(G2)連接而成;基準(zhǔn)方波通過(guò)微分電路，電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路輸入觸發(fā)器的復(fù)位端R;測(cè)量方波通過(guò)微分電路，電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路輸入觸發(fā)器的置位端S。對(duì)有關(guān)參數(shù)的選擇應(yīng)滿足觸發(fā)器的R、S發(fā)電平的極性及幅度，觸發(fā)電流的要求。圖中C2為耦合電容。VD可選用3AP9型或2CK型管，與非門可選用CD4049型器件，555時(shí)基電路采用雙極型或CMOS型均可，但CMOS型的功耗可大大減小，可根據(jù)使用方便選用單時(shí)基電路555或雙時(shí)基電路556。
電源采用精密正、負(fù)電源，CB555使用的電源范圍4.5～16V;CB7555使用的電源范圍為3～18V，更大些。
本電路相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、線路簡(jiǎn)單、工作可靠，可大大提高抗干擾的能力對(duì)工頻干擾、強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾以及諧波影響等都具有較好的使用效果，尤其對(duì)工頻相位的測(cè)量具有抗工頻干擾強(qiáng)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn);
2、測(cè)量精度高，分辨率高、線性好、易數(shù)字化，適用于0.01Hz～100KHz低頻相位的測(cè)量;
3、組成雙向鑒相還具有克服溫度漂移帶來(lái)的誤差影響，克服偶次諧波造成的誤差影響;
4、采用本鑒相電路已制成SUN4165型數(shù)字工頻相位計(jì)產(chǎn)呂，除上述性能優(yōu)點(diǎn)外，還具有體積小，成本低的突出優(yōu)點(diǎn)。電路中C′＝300P，R′＝100K，V0采用3AP9，R1＝100K時(shí)經(jīng)檢測(cè)其性能指標(biāo)如下相角范圍-180.0°～0.0°～+180.0°直接讀數(shù)，穩(wěn)定，不跳字輸入信號(hào)頻率范圍45Hz～55Hz輸入電壓電流范圍10V～220V有效值;0.05A～5A，大于5A的電流還可經(jīng)互感器由插孔輸入顯示方式31/2位LCD顯示讀數(shù)速率3次/秒準(zhǔn)確度±0.5°分辨率0.1°諧波抑制輸入信號(hào)的波形失真不大于5%時(shí)不影響測(cè)量精度。
權(quán)利要求
1.一種鑒相電路，它由微分電路，鑒相器組成，基準(zhǔn)方波、測(cè)量方波通過(guò)各自的微分電路輸往鑒相器，其特征在于鑒相器是采用555時(shí)基電路組成的R-S觸發(fā)器，在微分電路與鑒相器之間還有基準(zhǔn)方波，測(cè)量方波各自的電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路。
2.如權(quán)利要求1所述的鑒相電路，其特征在于電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路由二極管VD、電阻R1及與非門G1連接而成。
全文摘要
本發(fā)明是涉及相位的一種測(cè)量技術(shù)。它在微分電路與鑒相器之間設(shè)基準(zhǔn)、測(cè)量方波各自的電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路，而鑒相器采用555時(shí)基電路組成R—S觸發(fā)器進(jìn)行工作。它線路簡(jiǎn)單、工作可靠，可大大提高抗干擾能力，測(cè)量粗度高，分辨率高，線性好，易數(shù)字化。
文檔編號(hào)G01R25/00GK1071257SQ9110896
公開(kāi)日1993年4月21日 申請(qǐng)日期1991年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月21日
發(fā)明者寧永蘭 申請(qǐng)人:天津市三毅高技術(shù)檢測(cè)研究所