Для регулировки лентопротяжных механизмов магнитофонов, проверки правильности подключения магнитных головок, контроля фазовых характеристик высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры, и для некоторых других целей, необходим прибор, который мог бы измерять величину сдвига фаз исследуемых сигналов, — фазометр.


С его помощью можно исследовать сигналы прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм. Если не требуется высокая точность, то на вход прибора можно подавать сигналы произвольной формы.

Основные технические характеристики:

1. Диапазон рабочих частот............. 10...60000Hz.
2. Диапазон измерения сдвига фаз ....... 0...180 .
3. Диапазон входных напряжений..... 20mV...50V.
4. Напряжение питания ...................... ±5...10V.
5. Потребляемый ток по цепям ±7,5V ...... < 8 mA.
6. Потребляемая мощность от электросети -220V не более.................... 3 W.

Принцип работы фазометра

В качестве индикатора используется обычная стрелочная измерительная головка с рамкой и нулем в начале шкалы (микроамперметр).

Входные сигналы через защитные цепи R1VD1VD2 и R4VD3VD4 поступают на операционные усилители А1.1 и А1.2, включенные как компараторы с небольшим гистерезисом.

Эти усилители преобразуют сигнал произвольной формы в последовательность прямоугольных импульсов. Транзисторные ключи VT1 и VT2 согласуют выходные сигналы этих ОУ с входами КМОП микросхемы D1.

На D1 (К561ЛА7) собран аналог логического элемента "исключающее ИЛИ". Если на обоих входах элемента D1.2 в какой-то момент времени присутствуют одинаковые логические уровни, то на выходе D1.4 будет логический ноль. Ну, а если уровни разные, то на выходе D1.4 будет единица.

Длительность импульсов положительной полярности на выходе D1.4 пропорциональна сдвигу фаз исследуемого сигнала. Следовательно, стрелка микроамперметра отклоняется тем больше, чем больше сдвиг фаз контролируемых сигналов. Свечение светодиода НИ хорошо заметно при сдвиге фаз всего в несколько десятых долей градуса.

Диоды VD1-VD4 защищают операционный усилитель от повреждения высокими уровнями входного сигнала. Переключателем S1 при необходимости можно уменьшить чувствительность прибора.

Фазометр питается от простого двуполярного источника питания, выдающего стабилизированные напряжения ±7,5V. Так как ток потребления логической частью прибора очень мал, используются простейшие однополупериодные выпрямители на диодах VD7 и VD8 с параметрическими стабилизаторами на стабилитронах VD5 и VD6. Небольшой разбаланс питающих напряжений на точности измерения не сказывается.

В конструкции использованы постоянные резисторы MЛT, подстроенный резистор R15 — СПЗ-16. Диоды VD1-VD4 любые из серий КД522, КД509, Д223 или другие маломощные кремниевые. VD7 и VD8 могут быть КД102, КД103, КД208, КД105 с любыми буквенными индексами. Стабилитроны VD5 и VD6 - КС168, Д814А, Д814Б. Светодиод НИ - любой видимого спектра излучения. Транзисторы КТ3102 можно заменить на любые другие аналогичные, например КТ312, КТ315, КТ342.

Микросхему К157УД3 можно заменить на К157УД2. Применив более быстродействующие ОУ, например, К140УД10, КР140УД18, К544УД2, можно расширить частотный диапазон прибора в сторону более высоких частот. Не следует забывать, что многие типы ОУ с префиксами К или КР могут иметь разные цоколевки. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К1561ЛА7, К564ЛА7, К176ЛА7.

Микроамперметр типов М2003, М4204, М4260 или другой с током полного отклонения стрелки 50...500 мкА. Трансформатор изготовлен на сердечнике Ш15x15 мм. Обмотка 1 содержит 4900 витков провода ПЭВ-1 0 0,06 мм. Обмотка 2 - 250 витков провода ПЭВ-1 0 0,1 мм. Можно использовать готовый трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 8...14V.

Переключатель S1 - П2К с фиксацией, S2 -любой на рабочее напряжение не менее 250V. Вместо резистора R19 можно поставить предохранитель на 0,16А, но лучше использовать специальные разрывные резисторы Р1-25.

Для калибровки шкалы Р1 правильно собранного фазометра, один из входов соединяют с общим проводом, а другой подключают к одному из питающих напряжений. После зажигания светодиода, подстроечным резистором R15 стрелку прибора устанавливают на последнее деление шкалы, что будет соответствовать сдвигу фаз на 180°.