1] 本发明实施例还提供了一种获得90度相位标准的方法，包括：设置包括交流电源 Us、分压器Ts、积分电路、微分电路和反相加法电路的电路，所述交流电源Us通过分压器Ts 分出两个幅值相等、相位相反的第一输出电压Ul和第二输出电压U2,所述积分电路的输入 端与第一输出电压Ul连接，输出端与所述反相加法电路的一输入端连接，所述微分电路的 输入端与第二输出电压U2连接，输出端与所述反相加法电路的另一输入端连接，所述反相 加法电路根据其两个输入端的电压获得与所述第一输出电压Ul相位差为90度的输出电压 U3〇
[0042] 在本实施例中，所述积分电路包括第一运算放大器Al、第一电阻R和第一电容C， 所述微分电路包括第二运算放大器A2、第一电阻R和第一电容C，第一电阻R的电阻实际值 为Rs，第一电容C的电容实际值为C s，选取第一电阻R和第一电容C使得ORsCs= 1，ω为 角频率，进而使得在满足ω RsCs= 1的角频率时，所述反相加法电路的输出端的输出电压与 所述第一输出电压Ul的相位差为90度。
[0043] 在本实施例中，所述反相加法电路包括第三运算放大器A3和三个第二电阻Rl，一 个所述第二电阻Rl设置在第三运算放大器A3的反相端入端和输出端之间，其他两个所述 第二电阻Rl分别设置在积分电路的输出端与第三运算放大器的反相输入端之间及微分电 路的输出端与第三运算放大器A3的反相输入端之间。
[0044] 所述分压器为感应分压器、电阻分压器或电容分压器。在本实施例中，所述分压器 采用感应分压器，并具有三个电压输出端子，中间电压端子接地，另外两个电压端子处的第 一输出电压Ul和第二输出电压U2的幅值相等，相位相反，因此，
[0045] U1 = -U2
[0046] 积分电路的输出信号Uol为：
[0047]
[0048] 式中，ω为角频率。
[0049] 微分电路的输出信号Uo2为：
[0050]
[0051] 反相加法电路的输出电压U3为：
[0052]
[0053] 结合以上三式可得：
[0054]
[0055] 第一电阻R存在时间常数，第一电容C存在损耗因数，均会产生相移，设
[0056]
[0057]
[0058] 式中，馬为电阻实际值，α为时间常数引起的角差，CsS电容实际值，β为电容损 耗引起的角差，综合上述公式可得：
[0059]
[0060] 选取合适的第一电阻R和第一电容C，使得：
[0061]
[0062] α和β均为极小量，则：
[0063]
[0064] 则电路输出电压U3幅值为第一输出电压Ul的两倍，相位延迟90°。由此得到准 确的90°相位标准。
[0065] 此外，在本实施例中，第一电阻R为标准交流电阻，其电阻实际值为IOkQ，第二电 容C为标准电容，其电容实际值为10nF，电路工作频率为1592Hz时，满足OR sCs= 1，此时， 可以获得的电路输出电压U3与第一输出电压Ul的相位差即为90°相位标准。
[0066] 本发明提供了一种90度相位标准电路及获得90度相位标准的方法，消除了电阻 时间常数和电容损耗因数的影响，获得了高准确度的90度相位信号，而且，输出电压的幅 值稳定，不随频率变化。
[0067] 上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属 技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和 技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍 属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种90度相位标准电路，其特征在于，包括交流电源、分压器、积分电路、微分电路 和反相加法电路，所述交流电源通过分压器分出两个幅值相等、相位相反的第一输出电压 和第二输出电压，所述积分电路的输入端与第一输出电压连接，输出端与所述反相加法电 路的一输入端连接，所述微分电路的输入端与第二输出电压连接，输出端与所述反相加法 电路的另一输入端连接，所述反相加法电路根据其两个输入端的电压获得与所述第一输出 电压相位差为90度的输出电压。2. 如权利要求1所述的90度相位标准电路，其特征在于，所述积分电路包括第一运算 放大器、第一电阻和第一电容，所述微分电路包括第二运算放大器、第一电阻和第一电容。3. 如权利要求1所述的90度相位标准电路，其特征在于，所述反相加法电路包括第三 运算放大器和三个第二电阻，一个所述第二电阻设置在第三运算放大器的反相端入端和输 出端之间，其他两个所述第二电阻分别设置在积分电路的输出端与第三运算放大器的反相 输入端之间及微分电路的输出端与第三运算放大器的反相输入端之间。4. 如权利要求1所述的90度相位标准电路，其特征在于，所述分压器为感应分压器、电 阻分压器或电容分压器。5.-种获得90度相位标准的方法，其特征在于，包括：设置包括交流电源、分压器、积 分电路、微分电路和反相加法电路的电路，所述交流电源通过分压器分出两个幅值相等、相 位相反的第一输出电压和第二输出电压，所述积分电路的输入端与第一输出电压连接，输 出端与所述反相加法电路的一输入端连接，所述微分电路的输入端与第二输出电压连接， 输出端与所述反相加法电路的另一输入端连接，所述反相加法电路根据其两个输入端的电 压获得与所述第一输出电压相位差为90度的输出电压。6. 如权利要求5所述的获得90度相位标准的方法，其特征在于，所述积分电路包括第 一运算放大器、第一电阻和第一电容，所述微分电路包括第二运算放大器、第一电阻和第一 电容，选取第一电阻和第一电容使得WR sCs= 1，co为角频率，Rs为所述第一电阻的电阻实 际值，(；为所述第一电容的电容实际值，进而使得在满足CoR sCs= 1的角频率时，所述反相 加法电路的输出端的输出电压与所述第一输出电压的相位差为90度。7. 如权利要求5所述的获得90度相位标准的方法，其特征在于，所述反相加法电路包 括第三运算放大器和三个第二电阻，一个所述第二电阻设置在第三运算放大器的反相端入 端和输出端之间，其他两个所述第二电阻分别设置在积分电路的输出端与第三运算放大器 的反相输入端之间及微分电路的输出端与第三运算放大器的反相输入端之间。8. 如权利要求5所述的获得90度相位标准的方法，其特征在于，所述分压器为感应分 压器、电阻分压器或电容分压器。
【专利摘要】本发明提供了一种90度相位标准电路，包括交流电源、分压器、积分电路、微分电路和反相加法电路，所述交流电源通过分压器分出两个幅值相等、相位相反的第一输出电压和第二输出电压，所述积分电路的输入端与第一输出电压连接，输出端与所述反相加法电路的一输入端连接，所述微分电路的输入端与第二输出电压连接，输出端与所述反相加法电路的另一输入端连接，所述反相加法电路根据其两个输入端的电压获得与所述第一输出电压相位差为90度的输出电压。本发明消除了电阻时间常数和电容损耗因数的影响，获得了高准确度的90度相位信号。
【IPC分类】G01R35/00
【公开号】CN105158714
【申请号】CN201510494547
【发明人】冯建, 许峰, 来磊, 石雷兵, 李莉, 史小涛, 秦怡
【申请人】上海市计量测试技术研究院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月12日