只用三個芯片的相位計

一個簡單而有效的低頻相位計電路，只需要三塊IC，達到絕對精度優(yōu)于0.5°而且分辨到滿360°。這三塊芯片是：一塊CMOS D觸發(fā)器，一塊CMOS施密特反相器和一塊雙極性四邊形比較器(見圖)。



比較器U1B和U1D部分，對各自輸入構(gòu)成零交叉檢測器。為了保護起見，四個二極管把比較器的同相輸入端對地的電位箝制在±1個二極管的正向壓降以內(nèi)。

74HC14施密特反相器的U2A和U2B部分，起緩沖器作用。負載電阻R3和R4連接到緩沖器的輸入端，驅(qū)動對偶觸發(fā)器U3A和U3B。U3A作為一個置位復位觸發(fā)器配置，置位輸入來自緩沖器U2A的上升沿(從輸入“A”的下降沿來)，而復位輸入來自觸發(fā)器U3B。U2D，U2F和U3B構(gòu)成一個窄脈沖單觸發(fā)電路，使U3A由來自緩沖器U2B的上升沿(從輸入“B”的下降沿來)復位。U2C緩沖U3A的輸出。R5—7和電容C1構(gòu)成一個分壓器和低通積分濾波，它標度并濾除U2C的輸出。

U2C的輸出是一個正脈沖，其脈沖寬度與電路兩個輸入端負的零交叉點之間的時差成正比例，因此C1兩端的平均電壓是與兩個輸入端之間的相位差成正比例。

比較器U1C和2N2222晶體管(Q1)部分，構(gòu)成一個單位增益放大器，緩沖C1的電壓和供給低阻抗輸出。C2有助于使U1C在線性區(qū)域工作，Rq則建立一個控制極點。

電路校準，將開并的第一部分斷開，而第二部分閉合，供給一個1Vp-p低頻50—1000Hz的方波，同時加到兩個輸入端。在輸出引線和地之間接一個數(shù)字電壓表監(jiān)測輸出。然后調(diào)整R7使電壓讀數(shù)為1.800V。調(diào)完后，將開關(guān)返回到正常電路。

數(shù)字電壓表的標度，這時已被校準到指示本電路兩個輸入之間的相位差，標度系數(shù)為0.01％。測量精度，在50—1000Hz，1Vp-p方波時優(yōu)于0.2°；在3Vrms(有效值)正弦波時，其精度優(yōu)于0.5°。