测量交流电的相位角真是难做

psir_murphy · 发表于 2011-8-30 18:13:50

我试过这个电路 http://www.intersil.com/data/an/an9637.pdf，
也试过将两正弦波转成方波後进行时间差计算再换算成角度，
总是无法有一个稳定的电路出来，这东西有够难做，
目前定的目标是要做到 500KHZ，可以测量0度到90度的相位差，
个人才疏学浅，实在是惭愧。

maithon · 发表于 2011-8-30 18:56:29

这个，其实用fft 精度更好。成本也低。

qzlbwang · 发表于 2011-8-30 19:41:45

整形-----相与-------滤波-------测电压
若0°时（也就是同一个信号）输出电压为V0
180°时输出电压为0
90°时输出电压为V0/2

longshort · 发表于 2011-8-30 22:16:21

引用第2楼qzlbwang于2011-08-30 19:41发表的 :
整形-----相与-------滤波-------测电压
若0°时（也就是同一个信号）输出电压为V0
180°时输出电压为0
90°时输出电压为V0/2

这应该是异或门做鉴相吧？确实是最方便快捷的实现途径。

yzduch · 发表于 2011-8-31 08:54:41

用ＦＰＧＡ＋高速比较器！精度高。

psir_murphy · 发表于 2011-8-31 10:55:50

引用第2樓qzlbwang於2011-08-30 19:41發表的 :
整形-----相與-------濾波-------測電壓
若0°時（也就是同一個信號）輸出電壓為V0
180°時輸出電壓為0
90°時輸出電壓為V0/2

大侠，可否再详细说明一下具体的作法为何？
是否有原理图可以叁考的，谢谢。

yzduch · 发表于 2011-8-31 14:34:55

引用第5楼psir_murphy于2011-08-31 10:55发表的 :

大侠，可否再详细说明一下具体的作法为何？
是否有原理图可以叁考的，谢谢。

2楼说的其实是相敏整流的概念，楼主网搜索一下就可找到。

qzlbwang · 发表于 2011-8-31 14:58:43

给你个异或鉴相：

psir_murphy · 发表于 2011-8-31 15:45:29

引用第6樓yzduch於2011-08-31 14:34發表的 :

2樓說的其實是相敏整流的概念，樓主網搜索一下就可找到。

請問搜寻关键字是「相敏整流」吗？
我都习惯用 Google 搜寻。

psir_murphy · 发表于 2011-8-31 15:54:52

引用第7樓qzlbwang於2011-08-31 14:58發表的回 5樓(psir_murphy) 的帖子 :
給你個異或鑑相：

请问这个异或鉴相（XOR）的动作原理大概是怎麽样？
我看起来觉得是将两个正弦波整形成方波之後通过异或闸後经 RC 低通滤波变成直流电压。

psir_murphy · 发表于 2011-8-31 15:55:38

如果上面说明有误麻烦请指教。

qzlbwang · 发表于 2011-8-31 16:59:28

整形后是占空比50%的方波。
如果两个同相（相位差0°），那么异或输出就是0
如果两个反相（相位差180°），那么输出就是1（输出电压接近VCC）
如果相位差是90°，那么输出就是50%（因为只有50%的时间输入是不同的）的方波，滤波后的电压就是50%VCC
一般来说，输入的相位差为φ（单位：°），那么两信号只有（φ/180°）是不同的，输出的就是占空比为（φ/180°）×100%的方波。滤波后的电压也就是（VCC×（φ/180°）×100%）
以上是理论上的推导。实际上①由于异或门的翻转电压不一定正好是50%（这点可以用调整100K电阻来解决），造成误差。②异或门的上升时间和下降时间的影响也会有一定的误差。③滤波环节也会造成一定的非线性影响。所以实际完成后需要做校准（精度要求不高的话直接用也没问题）。

qzlbwang · 发表于 2011-8-31 17:00:37

还要注意：VCC的电压必需稳定，因为输出电压和VCC直接相关。

psir_murphy · 发表于 2011-8-31 17:39:42

我刚刚实做了这个电路，因为手上没有 4070，所以先用 7486 TTL IC 来代用，
发现一开始的整形效果就没有出来，没看到佔空比50%的方波。
我再继续抓看看原因，请问这个电路有操作频率的限制吗？

qzlbwang · 发表于 2011-8-31 18:21:35

TTL①输入阻抗不够高②其高低电平的分界点并非是一半。频率限制要看器件的速度是否够快。

qzlbwang · 发表于 2011-8-31 18:31:48

如果要用TTL的话，可以先分别调试单路信号输入时（异或门得另一路输入接地）输出为50%（可调节减小对应的下偏置电阻阻值解决，两个输入端都要调整哦）。另外由于输出的灌电流和拉电流的不同，其输出的非线性也要大些，这要靠标定后查表解决。但用TTL的好处是速度比CMOS的快。

youngliu · 发表于 2011-8-31 22:11:59

用 74HC86好了，是高速CMOS异或门。500kHz用CD4070不行了，波形失真严重，沿不够陡了，也可以用74AC86

psir_murphy · 发表于 2011-9-2 15:07:58

我去买了 74HC86 和 CD4070 来测试，发现 CD4070 的结果比较正常，
74HC86 在同相的时候还会有一些尖波出现，CD4070 则完全都是 0V，
不过这个用 XOR 来做的方法真是好用，多谢分享。

qzlbwang · 发表于 2011-9-2 15:15:12

呵呵，解决了就好！

youngliu · 发表于 2011-9-2 15:22:59

引用第17楼psir_murphy于2011-09-02 15:07发表的 :
我去买了 74HC86 和 CD4070 来测试，发现 CD4070 的结果比较正常，
74HC86 在同相的时候还会有一些尖波出现，CD4070 则完全都是 0V，
不过这个用 XOR 来做的方法真是好用，多谢分享。

你如何确认同相时74HC86会有尖波出现？
XOR的两个输入端都输入同一个信号吗？若不是，就不是74HC86的问题，是你的信号不是真正的“同相”，还有些相差。CD4070速度比较慢，不能分辨高频率信号的微小相差

qzlbwang · 发表于 2011-9-2 15:35:55

其实是调试问题。即便是输入同一信号，用4070的话，调试不当也会出现这问题。HC86速度更高，对调试的要求也更高。

youngliu · 发表于 2011-9-2 16:23:54

也是，因为输入是正弦信号，不是方波

deall8668 · 发表于 2011-9-3 07:17:44

GOOD [s:31] [s:31] [s:31]

psir_murphy · 发表于 2011-9-6 09:45:55

引用第20樓qzlbwang於2011-09-02 15:35發表的 :
其實是調試問題。即便是輸入同一信號，用4070的話，調試不當也會出現這問題。HC86速度更高，對調試的要求也更高。

请问您所谓的调适是否是指调整两个电阻的比值？

qzlbwang · 发表于 2011-9-6 10:58:33

对！对于高速电路来说，要完全调试到占空比一模一样是不容易的。

qzlbwang · 发表于 2011-9-6 11:11:47

可以这样调试：①先将A路输入（需在输入电容后，也就是异或门输入端）接固定的电平（0或VCC），B输入（需在输入电容前）接500KHz交流信号，调整B路偏置电阻，使得输出端的占空比正好50%。然后两输入端（输入电容前）并联接500KHz信号，仔细调整A路偏置电阻，使得输出端脉冲消失。

qzlbwang · 发表于 2011-9-7 16:33:53

其实7楼的电路还有一个缺点：只能测两信号间的相位差，而不能反映那个超前哪个滞后。呵呵。。。。。。。但这应该不难解决。需要的话自己动懂脑吧。

账号		自动登录	找回密码
密码			立即注册

测量交流电的相位角真是难做

回 5楼(psir_murphy) 的帖子

本帖子中包含更多资源

Re:回 5楼(psir_murphy) 的帖子

回 17楼(psir_murphy) 的帖子

回 11楼(qzlbwang) 的帖子

浏览过的版块