一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于二倍频二分频的数字控制方波移相器，输入占空比为50％的方波通过微分整流将方波信号倍频，通过定脉宽展宽电路将微分脉冲宽度展宽到一定的宽度，对定脉宽脉冲波进行积分得到锯齿波，将锯齿波输入到比较器，CPU控制DAC的输出电压大小调整比较电平实现移相，再将比较器的输出二分频得到占空比为50％的移相方波。本实用新型专利技术原理简单易懂，电路结构易于实现，实用价值高。

A Digital Feedback Precision Square Wave Phase Shifter Based on Double Frequency and Double Frequency

The utility model discloses a digital controlled square wave phase shifter based on double frequency and double frequency division. The input square wave with a duty ratio of 50% multiplies the square wave signal by differential rectification, expands the differential pulse width to a certain width through a fixed pulse width broadening circuit, integrates the fixed pulse width pulse wave to obtain the sawtooth wave, and inputs the sawtooth wave to the comparator. The CPU controls the output voltage of the DAC. The phase shifting is realized by adjusting the size of the comparison level, and the phase shifting square wave with a duty cycle of 50% is obtained by dividing the output frequency of the comparator. The principle of the utility model is simple and easy to understand, the circuit structure is easy to realize and the practical value is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器
本技术涉及一种用于雷电预警领域的基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器。
技术介绍
雷电活动可以引起地面电场的显著变化，对人类活动影响很大，尤其是建筑物、输电线网等而言，一旦遭遇雷击击，可能造成严重损失。根据国家电力部门的不完全统计，中国高压输电线路因为遭受雷电袭击导致的电力系统跳闸次数占电力系统总跳闸次数的40％-70％，在中国西部等地区雷电发生概率更高的地方，雷电袭击造成的架空输电线路跳闸率会更高。依照中国国家电力系统最近几年电网安全运行状况，在110kv-500kv电力设施故障中，雷电袭击造成的电力部门跳闸事件所占比例达到了输送电系统总跳闸次数的第一名，雷电袭击导致的输送电系统不正常停运次数排名第二。雷电袭击输电线路不但会引起输送电线路的跳闸事故，对电力系统运行的安全性、经济性、可靠性和稳定性都有巨大的影响。因此，雷电监测预警系统的发展对我国电网安全稳定运行具有重大意义。雷电预警技术是目前国内外广泛研究的技术性难题，主要存在两个难点：一是地面电场仪感应电流信号微弱、二是传感器的输入阻抗特别高，电磁干扰严重，一般要采用相敏检测技术测量微弱的信号。在相敏检测的过程中需要占空比为50％的方波信号进行同步，同步信号往往通过传感器的动片遮挡透射式光耦获得的，一旦光耦固定好后，方波的相位就固定了，而传感器输出的检测信号为交流信号，在放大、滤波的过程中产生相移，光耦输出的同步方波与传感器输出信号不能精确同步，给相敏检测器带来较大的误差，必须对光耦输出的方波信号进行精确移相,提高同步信号的准确度，从而提高系统的检测精度。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器，能够得到相敏检测器精确的同步信号。实现上述目的的一种技术方案是：一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器，包括微分电路、全波整流电路、波形整形电路、定脉宽展宽电路、积分电路、反相放大器电路、CPU电路、数模转换电路、比较器电路和二分频电路；方波输入所述微分电路；所述微分电路、所述全波整流电路、所述波形整形电路、所述定脉宽展宽电路、所述积分电路和反相放大器电路依次连接；所述CPU电路和所述数模转换电路依次连接；所述反相放大器电路的输出端和所述数模转换电路的输出端分别接入所述比较器电路，所述比较器电路向所述二分频电路输出信号，所述二分频电路输出移相方波。进一步的，所述微分电路由电容C1和电阻R1构成，对输入的方波进行微分；所述全波整流电路由二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成，微分波形输入所述全波整流电路实现信号二倍频；所述定脉宽展宽电路为74HC14，二倍频信号进行波形整形和反相后输出到所述积分电路；所述积分电路为NE555单稳态电路，对信号进行脉宽展宽；展宽波形通过积分电路和反相放大器电路输入到比较器电路A3，比较器电路A3对反相放大器A2输出和数模转换器电路的输出进行比较，以输出脉冲信号；所述二分频电路为D触发器电路，脉冲信号输入D触发器电路进行二分频。再进一步的，调节所述数模转换器电路DAC的数字输入Di的值就以实现方波移相功能，移相角度为其中n为数摸转换器DAC的位长，UREF为DAC的电压基准，方波周期为T，脉冲展宽宽度为t，锯齿波的最大幅度为V。再进一步的，所述积分电路的电容上并联的开关K为光电模拟开关，所述比较器电路A3采用LM219，所述放大器电路的放大器A1采用AD823、放大器A2采用OP27。本技术的有益效果在于：本技术数字反馈式方波移相器可以使占空比位50％的方波进行精确移相，达到提高系统同步精度的目的。本技术原理简单易懂，电路结构易于实现，实用价值高。附图说明图1为本技术的一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器的功能原理图；图2为本技术的一种基于二倍频二分频的数字控制方波移相器各阶段的信号的波形图；图3为本技术的一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器的结构示意图。具体实施方式为了能更好地对本技术的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：请参阅图1，一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器，包括微分电路、全波整流电路、波形整形电路、定脉宽展宽电路、积分电路、反相放大器电路、CPU电路、数模转换电路、比较器电路和二分频电路。方波输入所述微分电路；所述微分电路、所述全波整流电路、所述波形整形电路、所述定脉宽展宽电路、所述积分电路和反相放大器电路依次连接；所述CPU电路和所述数模转换电路依次连接；所述反相放大器电路的输出端和所述数模转换电路的输出端分别接入所述比较器电路，所述比较器电路向所述二分频电路输出信号，所述二分频电路输出移相方波。请参阅图2，输入方波为周期为T占空比为50％的方波信号A，方波信号A输出送到微分电路，经过微分电路得到正负的窄脉冲信号B。将正负窄脉冲信号B输入到全波整流电路得到输入信号频率二倍的窄脉冲信号C。将输入信号频率二倍的窄脉冲信号C通过整形和反相得到波形E。将波形E输入到脉冲展宽电路，脉冲展宽的宽度为t(0<t<T/2)的其波形F。将展宽的波形F输入到积分器电路，得到锯齿波H。设锯齿波H的高度为V，CPU控制DAC输出电压为VDAC，如图2中G所示，锯齿波信号和DAC输出电压VDAC同时送到比较器的输入端，比较器输出方波如图2中J所示，将图中J波形进行二分频，就可以得到占空比为50％移相方波K。假设DAC选n位数摸转换器，DAC的电压基准为UREF，方波周期为T，脉冲展宽宽度为t，锯齿波的最大幅度为V，方波脉冲移相角度为Δθ，移相时间为Δt，根据图2，则：360：T＝Δθ：Δt(2)由式(1)(2)(3)可得方波移相角度为：根据式(4)可以调节数模转换器DAC的数字输入Di的值可使Δθ线性变化，实现对方波的精确移相。请参阅图3，一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器。传感器动片旋转产生的同步信号输入到移相器中。所述微分电路由电容C1和电阻R1构成，对输入的方波进行微分，得到波形B。所述全波整流电路由二极管D1、D2、D3和D4构成，微分波形输入所述全波整流电路实现信号二倍频，得到波形C。所述定脉宽展宽电路为74HC14，二倍频信号进行波形整形和反相后，得到波形E，输出到所述积分电路。所述积分电路为NE555、电阻R2、电容C2和电容C3构成的单稳态触发器，把波形E送入单稳态触发器，波形E的下降沿触发单稳态电路，产生高电平输出，其高电平持续时间t由电阻R2和电容C2的值确定，即t＝1.1RC，得到波形F。放大器A1、电阻R3、电容C4、反相器和开关K构成积分电路，开关K为光电模拟开关，高电平输入时，反相器输出低电平，开关K断开，积分电路反相积分，当低电平输入时，反相器输出为高电平，开关K导通，积分器的输出回到零，从而产生一个反相锯齿波，通过放大器电路(A2、R4、R5)反相得到如图2中的波形H。将波形H送入比较电路A3，通过CPU控制DAC输出电压，改变比较电路A3的比较电平，调整移相大小，比较电路A3输出波形如图中波形J，再经过D触发器二分频得到移相方波，其波形如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器，包括微分电路、全波整流电路、波形整形电路、定脉宽展宽电路、积分电路、反相放大器电路、CPU电路、数模转换电路、比较器电路和二分频电路；其特征在于：方波输入所述微分电路；所述微分电路、所述全波整流电路、所述波形整形电路、所述定脉宽展宽电路、所述积分电路和反相放大器电路依次连接；所述CPU电路和所述数模转换电路依次连接；所述反相放大器电路的输出端和所述数模转换电路的输出端分别接入所述比较器电路，所述比较器电路向所述二分频电路输出信号，所述二分频电路输出移相方波。

【技术特征摘要】
1.一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器，包括微分电路、全波整流电路、波形整形电路、定脉宽展宽电路、积分电路、反相放大器电路、CPU电路、数模转换电路、比较器电路和二分频电路；其特征在于：方波输入所述微分电路；所述微分电路、所述全波整流电路、所述波形整形电路、所述定脉宽展宽电路、所述积分电路和反相放大器电路依次连接；所述CPU电路和所述数模转换电路依次连接；所述反相放大器电路的输出端和所述数模转换电路的输出端分别接入所述比较器电路，所述比较器电路向所述二分频电路输出信号，所述二分频电路输出移相方波。2.根据权利要求1所述的一种基于二倍频二分频的数字反馈式精密方波移相器，其特征在于，所述微分电路由电容C1和电阻R1构成，对输入的方波进行微分；所述全波整流电路由二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成，微分波形输入所述全波整流电路实现信号二倍频；所述定脉宽展宽电路为74HC14，二倍频...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光东，施勇，邹斌，施卫峰，吴荣，杨佳，黄浩，顾剑春，朱武，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：新型
国别省市：上海,31