只用三个芯片的相位计

文章摘要：一个简单而有效的低频相位计电路，只需要三块IC，达到绝对精度优于0.5°而且分辨到满360°。这三块芯片是：一块CMOS D触发器，一块CMOS施密特反相器和一块双极性四边形比较器(见图)。 比较器U1B和U1D部分，对各自输入构成零交叉检测器。为了保护起见，四个二极管把比较器的同相输入端对地的电位箝制在±1个二极管的正向压降以内。 74HC14施密特反相器的U2A和U2B部分，起缓冲器作用。负载电阻R3和R4连接到缓冲器的输入端，驱动对偶触发器U3A和U3B。U3A作为一个置位复位触发器配置，置位输入来自缓冲器U2A的上升沿(从输入“A&rdquo

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　　一个简单而有效的低频相位计电路，只需要三块IC，达到绝对精度优于0.5°而且分辨到满360°。这三块芯片是：一块CMOS D触发器，一块CMOS施密特反相器和一块双极性四边形比较器(见图)。

　　比较器U1B和U1D部分，对各自输入构成零交叉检测器。为了保护起见，四个二极管把比较器的同相输入端对地的电位箝制在±1个二极管的正向压降以内。
　 74HC14施密特反相器的U2A和U2B部分，起缓冲器作用。负载电阻R3和R4连接到缓冲器的输入端，驱动对偶触发器U3A和U3B。U3A作为一个置位复位触发器配置，置位输入来自缓冲器U2A的上升沿(从输入“A”的下降沿来)，而复位输入来自触发器U3B。U2D，U2F和U3B构成一个窄脉冲单触发电路，使U3A由来自缓冲器U2B的上升沿(从输入“B”的下降沿来)复位。U2C缓冲U3A的输出。R5—7和电容C1构成一个分压器和低通积分滤波，它标度并滤除U2C的输出。
　　U2C的输出是一个正脉冲，其脉冲宽度与电路两个输入端负的零交叉点之间的时差成正比例，因此C1两端的平均电压是与两个输入端之间的相位差成正比例。
　　比较器U1C和2N2222晶体管(Q1)部分，构成一个单位增益放大器，缓冲C1的电压和供给低阻抗输出。C2有助于使U1C在线性区域工作，Rq则建立一个控制极点。
　　电路校准，将开并的第一部分断开，而第二部分闭合，供给一个1Vp-p低频50—1000Hz的方波，同时加到两个输入端。在输出引线和地之间接一个数字电压表监测输出。然后调整R7使电压读数为1.800V。调完后，将开关返回到正常电路。
　　数字电压表的标度，这时已被校准到指示本电路两个输入之间的相位差，标度系数为0.01％。测量精度，在50—1000Hz，1Vp-p方波时优于0.2°；在3Vrms(有效值)正弦波时，其精度优于0.5°。