5.4. Пфк с промежуточным преобразованием

Преобразователя такого типа по способу измерения кодового сигнала мож­но разделить на две основные группы: преобразователи фаза — постоянное на­пряжение— код я преобразователи фаза — частота — код [5, 23, 36, 37, 42].

5.4.1. Пфк с промежуточным преобразованием в напряжение

Типовая схема ПФК с промежуточным преобразованием измеряемого фа­зового сдвига в. постоянное напряжение [36] представлена на рис. 5.27. Фор­мирование временного интервала, пропорционального измеряемому перемеще­нию 0, в схеме происходит аналогично тому, как в ПФК время импульсного типа (см. рис. 5.1). Формирователи Ф1 и Ф2 вырабатывают прямоугольные напряжения, фронт и срез которых совпадают по времени с моментами пере­хода через нуль измеряемых сигналов

На выходе триггера Т формируются импульсы, длительность которых про­порциональна временному интервалу между питающим ФВ напряжением и его выходным сигналом. Нормализующее устройство НУ в соответствии с за­данными значениями, например ограничивает максимальное и минимальное значения выходного напряжения триггера Т. Для обеспечения не­обходимой точности преобразования на выходе устройства НУ ставится фильтр Ф, снижающий пульсации напряжения, поступающего на вход цифрового вольт­метра ЦВ. Постоянная составляющая напряжения на выходе фильтра Ф про­порциональна измеряемому фазовому сдвигу Следовательно, на выходе ЦВ при соответствующем выборе значений нормализующих напряженийможно получить непосредственный отсчет измеряемого фазового сдвига в любых единицах измерения.

Точность такого метода измерения определяется тремя основными погреш­ностями: погрешностью преобразования фаза — временной интервал (методы уменьшения были подробно рассмотрены в предыдущих параграфах), погреш­ностью измерения ЦВ (они достаточно хорошо изучены и известны) и погреш­ностью преобразования временной интервал — постоянное напряжение.

Последняя погрешность полностью определяется точностью поддержания Максимального и минимального уровней импульсного напряжения, подаваемого на ЦВ с выхода нормализующего устройства, причем для обеспечения по­грешности измерения ПФК, например, не превышающей 0,1^е, необходимо под­держивать ограничение выходного напряжения триггера на уровнес погрешностью, меньшей 0,02%. Соответственно повышение точности ПФК на порядок еще больше ужесточает требования к нормализующему устройству, что практически обеспечить невозможно, особенно в течение длительного времени [36].

Одним из вариантов построения ПФК с промежуточным преобразованием в напряжение является преобразователь фаза—временной интервал — напря­жение—частота—код (а. с. 240840 (СССР)], функциональная схема которого приведена на рис. 5.28. На выходах триггеров Т1 и Т2 формируются прямоугольные импульсы с длительностью Импульс с выхода триггера

77 поступает на интегрирующий усилитель ИУ, на выходе которого создается

постоянное напряжение, пропорциональное длительности импульса:

Это напряжение подается на преобразователь напряжение—частота ПНЧ, который формирует квантующие импульсы с частотой следования, обратно про­порциональной входному напряжению:

С выхода ПНЧ квантующие импульсы поступают на ключ Кл, на второй вход которого поступают импульсы длительностью с выхода триггера 77. Общее количество импульсов . прошедших черезКл, считывается двоичным счетчиком ДС и определяется выражением

Блок управления БУ обеспечивает своевременный разряд интегратора ИУ и сброс счетчика.

Рассмотренная схема обладает повышенной точностью за счет уничтожения частотной погрешности и достаточной простотой практической реализации. Реальное время измерения схемы не превышает двух периодов измеряемого сигнала. Недостатком схемы является погрешность, обусловленная дополни­тельным преобразованием.