常常需要测量两列同频信号的相位差新万博g体育电子竞技

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文章关键词:万博体育maxbextx手机版注册,相位差仪

  摘 要:介绍一种基于pld和pll的数字相位差测量仪的工作原理以及硬件电路组成。 关键词:数字;相位差;pld;pll 在电工仪表、同步检测的数据处理以及电工实验中,常常需要测量两列同频信号的相位差。例如,电力系统中电网并网合闸时,要求两电网的电信号之间的相位相同,这需要精确测量两列工频信号的相位差。相位测量的方法很多,典型的传统方法是通过显示器观测,这种方法误差较大,读数不方便。为此,我们设计一

  摘 要:介绍一种基于pld和pll的数字相位差测量仪的工作原理以及硬件电路组成。 关键词:数字;相位差;pld;pll 在电工仪表、同步检测的数据处理以及电工实验中,常常需要测量两列同频信号的相位差。例如,电力系统中电网并网合闸时,要求两电网的电信号之间的相位相同,这需要精确测量两列工频信号的相位差。相位测量的方法很多,典型的传统方法是通过显示器观测,这种方法误差较大,读数不方便。为此,我们设计一种数字式相位差测量仪,该仪以可编程逻辑器件(pld)和锁相环(pll)倍频电路为核心,实现了两列信号相位差的自动测量及数显。测量的分辨率可根据需要选择0.1°或1°,当选择0.1°时,可测信号的频率范围为1hz~10khz,当选择1°时,可测信号的频率范围为1hz~100khz。1工作原理 相位差测量仪的原理框图(以分辨率为0.1°为例)如图1所示。基准信号(相位基准)fr经放大整形后加到锁相环的输入端,在锁相环的反馈环路中设置一个n=3600的分频器,使锁相环的输出信号频率为3600fr,但相位与fr相同,这个输出信号被用作计数器的计数时钟。 被测信号fs经放大整形再2分频后得到的fs/2与fr/2送入由异或门组成的相位比较电路,其输出脉冲a的脉宽tp反映了两列信号的相位差;利用这个信号作为计数器的闸门控制信号,使计数器仅在fr与fs的相位差tp内计数,这样计数器计得的数即为fr与fs之间的相位差。由于计数时钟频率为3600fr,因此,一个计数脉冲对应0.1°。计数的值经锁存译码后通过led数码管显示。这种测量方法可以从波形图图2得到理解和说明。图中d触发器用于判断fr与fs的相位关系,当q为1时,fr超前于fs,相位取正值,符号位数码管显示全黑;当q为0时,fr滞后于fs,相位取负值,新万博g体育电子竞技符号位数码管显示“-”。2前置电路设计与分析 (1)放大整形电路:在相位差测量过程中,不允许两路信号在放大整形电路中发生相对相移。为了使两路信号在测量电路中引起的附加相移是相同的,图1中a1和a2安排了相同的电路。如图3所示,第一级运放将输入信号放大10倍,第二级运放用作比较器,经3.3kω的限流电阻和dz组成的限幅电路以及二极管d和7414整形后,使其转换成ttl电平的信号。 (2)锁相倍频电路: 设被测信号的最高工作频率为10khz,测量的分辨率取0.1°,3600倍频后信号的频率为36mhz,故可选择最高工作频率为40mhz的锁相环74hc4046。当分频系数n取360时,同理可得,测量的分辨率为1°,可测信号的最高工作频率可取100khz。3600或360分频器由一片可编程器件gal16v8来完成,这样电路结构更加简化。由开关k控制,当第9脚为高电平时n=3600;为低电平时n=360,电路如图4所示。为了使fr在1hz~100khz时锁相环工作稳定,线性良好,入锁时间快,电阻电容参数选择见图4所标的值。3计数器及数显部分 计数器及数显部分由可编程器件和5个7段共阳led数码管实现,电路如图5所示。数码管最高位led5为相位超前滞后显示位,低4位数码管显示相位差的值。计数器、锁存及译码电路由可编程器件完成。我们选用max7000系列的最高工作时钟为76mhz的epm7064lc—77芯片,程序用verilong hdl语言编写。计数锁存部分程序如下:参考文献:[1] 谢自美.电子线路、实验及测试[m].华中理工大学出版社,2000.[2] 张厥胜.锁相环频率合成器[m].电子工业出版社,1997.[3] 陈赜.在系统可编程技术[m].科学出版社,2001.

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