Рисунок 2.11

Рисунок 2.12

Квантующие

импульсы частотой

f0 от

ГКИ

проходят через схему

совпадения И на счетчик СТ в течении интервала

tx . Без учета погрешностей

количество импульсов, прошедших на счетчик импульсов равно

N

x

=

tx

или

N

x

=

ϕx

=

ϕx

=ϕ

f0

.

2πfT

T

ωT

x 2πf

0

0

0

51

Откуда

ϕx = Nx 2fπ0f

Из полученного выражения видно, что выходной сигнал N x зависит не только от фазы ϕx , но и от частоты входного сигнала. Изменение частоты входного сигнала приводит к изменению N x , а следовательно, и к погрешности преобразования ϕx в N x . Это значит, что либо рассмотренное АЦП можно использовать при строго фиксированной частоте ( f = const ), либо

преобразование ϕx должно осуществляться совместно с измерением частоты f x или периода Tx входного сигнала. Если осуществить дополнительное измерение, например, периода, используя тот же генератор квантующих импульсов, то период будет определяться как

Tx = N xT T0 .

Тогда выражение для измеряемой фазы будет иметь вид:

	ϕx = 2π	N x		1		= 2π	N x	.
		f0		Nx	T0		N x
				T			T

В этом случае значение фазы можно определить путем вычисления отношения N x / N xT . Достоинствами такого способа преобразования фазы

являются, во-первых, оценка мгновенного значения измеряемой величины, вовторых, частотонезависимость результата преобразования и, в-третьих, независимость результата преобразования от нестабильности частоты квантующих импульсов. Недостатком является сложность вычисления отношения N x / N xT . Однако в микропроцессорных системах управления

вычисление отношения недостатком назвать нельзя.

АЦП среднего значения фазы. Рассмотрим принцип действия АЦП среднего значения фазы по структурной схеме, изображенной на рис. 2.13. Если в предыдущем случае преобразование фазы осуществлялось за один период входного сигнала, то в рассматриваемом АЦП преобразование фазы

52

Рисунок 2.13

Рисунок 2.14

осуществляется за интервал времени Tц, который задается делителем частоты ДЧ, причем его длительность в несколько раз больше периода входного сигнала, т.е. Tц >T . Разность фаз входных напряжений U1 и U2 преобразуется в tx (рис. 2.14), а затем в количество импульсов N частотой f0 аналогично

53

рассмотренному ранее. Эти импульсы поступают на схему совпадения И2, которая будет открыта в течение времени Tц для прохождения импульсов с выхода И1 на счетчик СТ. Поскольку Tц в несколько раз больше периода входных сигналов, то на счетчик СТ будут проходить пачки импульсов, причем количество импульсов в каждой пачке без учета погрешностей определяется

полученным ранее выражением N =ϕx 2fπ0f .

Эти пачки импульсов проходят в течении времени Tц, которое соответствует одному циклу преобразования фазы или фазового сдвига. Время цикла преобразования задается генератором квантующих импульсов ГКИ и делителем частоты ДЧ. Оно определяется выражением

Tц = k T0 или Tц = fk0 ,

где k - коэффициент деления частоты.

При Tц >>T количество пачек m , которые окажутся на интервале Tц без учета погрешностей можно определить как

m = TTц =Tц f

или с учетом Tц

m = k f . f0

При m >>1 можно пренебречь тем, что на границах Tц могут оказаться неполные пачки, и считать, что общее количество импульсов, прошедших на счетчик будет равно произведению m на N , т.е.

N x = m N .

Учитывая выражение для m и N получим

N x = k	f	ϕx	f0	или	N x =	k	ϕx .
			2πf			2π
	f0

54