Измеритель фазового сдвига

Михаил Шустов

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2020

Приведена схема несложного устройства, позволяющего контролировать фазовый сдвиг двух периодически повторяющихся сигналов произвольной формы в пределах от 0 до 180 градусов.

Устройство на Рисунке 1 предназначено для измерения фазового сдвига двух периодически повторяющихся сигналов произвольной формы в пределах от 0 до 180 градусов. Рабочая область измерителя простирается от 1 до 500 кГц при уровне входных сигналов от 0.5 до 15 В.

Измеритель фазового сдвига в пределах от 0 до 180 градусов.
Рисунок 1. Измеритель фазового сдвига в пределах от 0 до 180 градусов.

Измеритель сдвига фаз содержит входные цепи с защитой от перегрузки (диоды VD1–VD4), два компаратора – DA1.1 и DA1.2 микросхемы LM339N, двухвходовый элемент И-НЕ DD1.1 микросхемы CD4093, а также измерительный мост постоянного тока с цифровым измерителем напряжения PA1.

Устройство работает следующим образом. Входные периодически повторяющиеся сигналы через резисторы R1 и R2 поступают на входы компараторов DA1.1 и DA1.2 и преобразуются в импульсы прямоугольной формы. Далее выходные сигналы с компараторов поступают на входы элемента 2И-НЕ DD1.1. В соответствии с законами работы элемента 2И-НЕ, его выходной сигнал переключается на уровень логического нуля лишь в том случае, если на его входах одновременно присутствуют сигналы уровня логической единицы.

Если входные импульсы равной длительности сдвинуты по времени (исходно сдвинуты по фазе), то на выходе элемента 2И-НЕ сигналы прямоугольной формы имеют длительность паузы, прямо пропорциональную фазовому сдвигу.

Импульсы с выхода элемента 2И-НЕ через резистор R6 поступают на мостовую измерительную схему, в состав которой входит конденсатор С2. Назначение этого конденсатора – сглаживать пульсации напряжения на резисторе R10. Соответственно, напряжение на этом резисторе прямо пропорционально фазовому сдвигу.

Для подготовки прибора к работе при фазовом сдвиге входных сигналов синусоидальной формы 0° при помощи потенциометра R7 устанавливают ноль показаний цифрового вольтметра PA1. Затем, при фазовом сдвиге в 180° при помощи потенциометра R8 устанавливают уровень напряжения на измерительном приборе 1.8 В. Таким образом, фазовый сдвиг в 1° соответствует изменению показаний прибора на 10 мВ.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments LM339-N
  2. Datasheet Texas Instruments CD4093B

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя