Измерение фазового сдвига: в этой статье представлен новый и простой метод измерения разности фаз между двумя синусоидальными сигналами. По сути, метод состоит из вычитания двух синусоидальных сигналов с одинаковыми частотами и измерения амплитуды результирующего сигнала: эта амплитуда является минимальной, когда есть совпадение между обеими фазами сигнала.
Чтобы проверить этот метод, с помощью устройства прямого цифрового синтезатора был сгенерирован регулируемый опорный сигнал фазы. Используя этот опорный сигнал, можно продемонстрировать, что разность фаз между двумя сигналами может быть оценена с ошибками менее 0,3° для сигналов с частотами до 1,25 МГц.
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 15В.
Измеритель сдвига фаз содержит входные цепи с защитой от перегрузки (диоды VD1-VD4), два компаратора-DA1.1 HDA1.2 микросхемы LM339N, двухвходовый элемент И-НЕ DD1.1 микросхемы CD4093, а также измерительный мост постоянного тока с цифровым измерителем напряжения РА1.
Устройство измерения фазового сдвига 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 РА1. 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.
Сдвиг фаз Utg9002c ++