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)和測量信號經(jīng)通道形成的方波信號通過各自的微分電路后同時輸入鑒相器，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工頻相位測量的精度低，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，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K.H公司的6500A型相位計，在工頻測量時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。如相位檢測技術(shù)與激光、光纖微機(jī)技術(shù)結(jié)合可實現(xiàn)微厚度、微振動的精密測量;與微波技術(shù)、微機(jī)技術(shù)結(jié)合可以精密測量物質(zhì)的含水量且與被測物質(zhì)的密度無關(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)方案實現(xiàn)目的。鑒相器采用555時基電路組成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、測量方波各自的電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路。
結(jié)合附圖、實施例對技術(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時基電路組成的R-S觸發(fā)器，基準(zhǔn)信號u1(t)、測量信號u2(t)經(jīng)通道形成方波信號，u1(t)的前沿對應(yīng)于u1(t)正弦信號的正向過零點，u2(t)的后沿對應(yīng)于u2(t)正弦信號的負(fù)向過零點。通過微分電路和電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路將基準(zhǔn)方波信號的前沿(或后沿)為負(fù)電平、正脈沖，其脈沖幅度＞2/3Vcc;測量方波信號的后沿(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)器的輸出為對應(yīng)基準(zhǔn)信號的前沿(或后沿)為高電平“1”;對應(yīng)測量信號后沿(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)信號過零點與測量信號過零點的時間差，即實現(xiàn)鑒相。
又由于555時基電路組成的R-S觸發(fā)器具有兩個輸入端，觸發(fā)電平的極性和閥值電壓要求不同。對R端，Vr≥2/3Vcc為高電平“1”，＜2/3Vcc為低電平“0”;對S端，Vs＜1/3Vcc時為低電平“0”，＞1/3Vcc時為高電平“1”。本鑒相電路正是因為利用了555時基電路的這個特點，干擾信號不可能達(dá)到它的閥值電壓，不會造成誤觸發(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零鑒相電路，也可為單向過零鑒相電路。附圖2所示實施例是雙向過零鑒相電路電原理圖，它采用兩組鑒相為實現(xiàn)對信號前，后沿的雙向過零鑒相。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;測量方波通過微分電路，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)使用方便選用單時基電路555或雙時基電路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。
本電路相對現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1、線路簡單、工作可靠，可大大提高抗干擾的能力對工頻干擾、強(qiáng)電場強(qiáng)磁場的干擾以及諧波影響等都具有較好的使用效果，尤其對工頻相位的測量具有抗工頻干擾強(qiáng)的獨(dú)特優(yōu)點;
2、測量精度高，分辨率高、線性好、易數(shù)字化，適用于0.01Hz～100KHz低頻相位的測量;
3、組成雙向鑒相還具有克服溫度漂移帶來的誤差影響，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)字工頻相位計產(chǎn)呂，除上述性能優(yōu)點外，還具有體積小，成本低的突出優(yōu)點。電路中C′＝300P，R′＝100K，V0采用3AP9，R1＝100K時經(jīng)檢測其性能指標(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°諧波抑制輸入信號的波形失真不大于5%時不影響測量精度。
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、測量方波通過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量技術(shù)。它在微分電路與鑒相器之間設(shè)基準(zhǔn)、測量方波各自的電平及脈沖轉(zhuǎn)換電路，而鑒相器采用555時基電路組成R—S觸發(fā)器進(jìn)行工作。它線路簡單、工作可靠，可大大提高抗干擾能力，測量粗度高，分辨率高，線性好，易數(shù)字化。
文檔編號G01R25/00GK1071257SQ9110896
公開日1993年4月21日 申請日期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 申請人:天津市三毅高技術(shù)檢測研究所