简单的低频相位计电路

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简单的低频相位计电路
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)。
工作原理
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°。