形成周期信号的相移。方案、说明

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周期信号相移的形成。无线电电子电气工程百科全书

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文章评论

有时，在设计无线电电子设备时，有必要形成脉冲周期信号的时间和相移。时移很容易获得（使用等待多谐振荡器、微分电路或延迟线）。相移的情况更加复杂，因为在这种情况下，延迟时间是输入频率的反函数。

文章作者讨论了这里出现的困难、克服这些困难的方法，并给出了使用其工作成果的实际例子。

为了形成相移，最常使用数字方法，但其缺点是开关复杂、需要使用辅助发生器、调整步骤以及需要大量电子元件[1]。

业余无线电文献中没有充分介绍形成相移的其他方法。通常，使用具有频率校正的时间延迟来代替相位延迟，这会导致相位响应的显着非线性或导致设备的工作频带变窄。同时，模数电路允许以简单的方式在宽频率范围内获得可接受的相移参数。

引起读者注意的相位单元（图 1，a）是在 D 或 RS 触发器上制作的，不需要使用辅助发电机。它消除了在宽频率范围内获得相对于脉冲序列下降之一的相移的主要问题。对于正差值，触发器 DD1 的输入 C 或 R 可以独立使用（通过将任意占空比的信号施加到输入 C，并通过微分电路将短脉冲施加到输入 R）。如果反转输入信号，则可以实现负压降的相移。

周期信号相移的形成

输入 C 或 R 处的正差值触发 DD1 切换到零状态，并且积分电容器 C2 开始通过来自电流发生器 G1 的触发器的反向输出进行线性充电。一旦输入端 S 的电压达到阈值（对于 CMOS 逻辑，阈值电压 Uthr 大约等于 Upit / 2），触发器就会切换到单一状态，直到下一个正电压降到来为止，电容器 C2 将放电通过电流发生器G2的反向触发输出。放电深度以及随后的充电时间决定了输出脉冲的持续时间，与电流 I2 成正比，与频率成反比。

从电容器 C2 充电曲线的相似性（图 2,b 中的曲线 UC1）可以看出，以角度单位（相位）表示的输出脉冲 Uout 的偏移不依赖于输入频率，而是关于电流值I1和I2的比值。通过改变其中一台发电机的电流可以调节输出相位，保证满足I1>I2的条件。在这种情况下，最小角度将始终大于零，因为电容器C2不能立即充电，并且最大角度略小于180度。（接近该值，节点进入振荡模式）。规定的相移在工作频率区间内是稳定的，并且随着频率的急剧变化，在短暂的瞬态过程后恢复。

随着输入信号频率的增加，电容器C2上的可变分量的幅度减小，从某一时刻开始，触发器将在输入S处停止切换，这是一个限制因素。使用积分定时器KR1006VI1，在内部触发器的输入端具有灵敏的输入比较器，将频率间隔扩大了十倍以上，并且在大多数情况下可以通过改变电阻器的电阻来代替电流发生器。可以控制设备产生的相移（图2）。

周期信号相移的形成

该节点的主要参数如下：平滑相位控制的限制 -

频率间隔 - 输入频率变化的极限，在此指定相位保持不变， - 超过十个倍频程或三十个十进制，较低频率与电容器 C2 的电容成反比，可以达到十分之一和百分之一赫兹，上限频率 - 高达数百千赫兹，与传统的松弛器一样。

要选择给定相移的电阻器额定值比率（参见图 1），您可以使用以下公式：

其中 K=Upit/Uthr（对于 CMOS 逻辑 K=2），并根据已知的电阻器电阻值与触发器输入 S 的阈值电压之比来确定相移 - 公式：

较低的输入频率可通过以下表达式近似估计：

定时器KR1006VI1上相位节点的计算有一些差异，因为电容器C2通过串联电阻R2和R3充电，通过电阻R2放电，并且输入S在这里反相。这种情况下电容器上的电压图与图 2 中 UC1 的图相反。 2b. 因此，阈值电压的值必须不是从公共线测量，而是从电源电压测量。在所考虑的情况下Uor=3Upit/1,5，即K=2。对于这种情况，公式（XNUMX）将如下所示：

在大多数情况下，电阻器 R2 的阻值可取为 100 kOhm。如果需要以度为单位测量角度，则在所有公式中，数字 pi 都将替换为 180 度。使用所描述的相位组件（图2）可以以最小的成本创建以其他方式难以实现的设备。因此，例如，在图中。图3a示出了用于任意占空比信号的倍频器的电路，其在输出处提供曲折形信号。在倍频器中，首先存在高达 270 度的连续相移。节点 A1-A3，之后对中间信号进行模 2 元素 D1 异或求和。此处异或元素的使用是可选的。比较常见的NAND元件就已经足够了。信号图保持不变。图表如图。图3b示出了装置的操作。一种基于备用多谐振荡器 [2] 构建的类似设备仅对一个频率提供类似的结果，改变频率需要调整元件额定值。

周期信号相移的形成

为了形成三相电压，通常使用一个单元，该单元由一个三倍频的方波发生器和一个三分频器组成，该分频器在输出处提供适当的相移。在某些情况下，通过使用两个移相节点A3、A1（图2）相乘频率来获得三相电压更方便，给出4度的延迟。

周期信号相移的形成

第三周期形成逻辑元素D1。该分配器可用于为三相变速电机供电或在切换信号时控制三通道多路复用器。输出脉冲的形状如图 4 所示。 XNUMXb.

另一个例子是用于配备接触晶体管点火系统的汽车发动机的点火正时调节器。当直接从驾驶室更改发动机火花系统的操作模式时，这种调节器允许您纠正发动机火花系统的操作 [3]。所提出的装置（图 5，a）由一个直接通道组成，用于将脉冲从断续器的触点 S1 传输到点火系统，并使用相位单元以给定角度延迟脉冲。在逻辑元件 D1 上添加脉冲序列后，我们得到一个输出信号，其特征在于火花形成的可调时刻和点火线圈初级绕组中能量积累的几乎恒定的持续时间。

周期信号相移的形成

文学

Biryukov A. 数字辛烷值校正器。 - 广播，1987 年，第 10 期，p。 34 - 37。
Shifrin A. 将脉冲信号的频率加倍。 - 广播，1992 年，第 12 期，p。 32.
Bespalov V. OZ 角度校正器。 - 广播，1988 年，第 5 期，第 17 页。 18、XNUMX。

作者：S. Vychukzhanin，圣彼得堡

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