Цифровой фазометр

Цифровой фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий регистрирующий блок, два счетчика , два электронных ключа, блок уп равления, генератор счетных импульсов , формирователь, первый и второй входы которого соединены соответственно с первой и второй входными шинами устройства, а первый и второй выходы формирователя подключены соответственно к первому и BTopc iy входам блока управления первый и второй выходы которого соединены с управляющчми входами соответственно первого и второго электронных ключей, входы которого подключены к выходу генератора счетных импульсов, выход первого электронного ключа соединен с входом первого счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия , в него введены два регистра сдвига, регистр, два блока вентилей , блок объединения и сумматор, причем выходы первого счетчика импульсов соединены с входами первого блока вентилей, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока управления , а выходы первого блока вентилей соединены с первыми входами блока объединения, вторые входы которого соединены с выходами второго блока вентилей,- а выходы блока объединения соединены с входами регистра , выходы которого подключены к первым входам сумматораf вторые входы которого соединены с выходами первого регистра сдвига, выход знакового щ разряда сумматора соедигнен с третьим входом блока управления и с входом второго регистра сдвига, а выходы сумматора подключены к входам второго блока вентилей, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров сдвига, выход второго электронного ключа f подключен к входу второго счетчика импульсов, выходы которого соединены :л с входами первого регистра сдвига, выход второгЪ регистра сдвига подклю ,чен к входу регистрирующего блока. :л ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9l SU (ill

3(51) G 01 R 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3436526/18-21 (22) 07.05. 82 (46) 30.09.83. Бюл. Р 36 (72) С. В. Алексеев, С. Н. Луховской, В. И. Потапов, Н. Л. Терешкин и Д. Д. Юдин (53) 621.317.7(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 189485, кл. G 01 R 25/00, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

9 265278, кл. G 01 R 25/00, 1970 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий регистрирующий блок, два счетчика, два электронных ключа, блок управления, генератор счетных импульсов, формирователь, первый и второй входы которого соединены соответственно с первой и второй входными шинами устройства, а первый и второй выходы формирователя подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго электронных ключей, входы которого подключены к выходу генератора счетных импульсов, выход первого электронного ключа соединен с входом первого счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены два регистра сдвига, регистр, два блока вентилей, блок объединения и сумматор, причем выходы первого счетчика импульсов соединены с входами первого блока вентилей, управляющий вход которого подключен к третьем.(выходу блока управления, а выходы первого блока вентилей соединены с первыми входами блока объединения, вторые входы которого соединены с выходами второго блока вентилей, а выходы блока объединения соединены с входами регистра, выходы которого подключены к первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с выходамн первого регистра сдвига, выход знакового 2 разряда сумматора соединен с третьим ( входом блока управления и с входом второго регистра сдвига, а выходы сумматора подключены к входам второго С блока вентилей, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом Я блока управления, пятый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров сдвига, выход второго электронного ключа подключен к входу второго счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами первого регистра сдвига, выход второго регистра сдвига подклю,чен к входу регистрирующего блока.

1045155 ответственно к первому и второму вхоам блока управления, первый и нто-, 6О д рой выходы которого соединень. с уп равляющими входами соответственно первого и второго электронных ключей, входы которых подключены к ныходу генератора счетных импульсов, выход первого электронного ключа соИзобретение относится к области измерительной техники, в частности к фазометрии, и может быть использовано для прецизионного измерения фазовых сдвигов н широком диапазоне

Ф - 5 частот исследуемых сигналов.

Известен,фазометр, содержащий электронные ключи, генератор импульсов, вычитающий счетчик, ренерсивный счетчик, триггер, распределитель импульсов,, регистрирующий счетчик(1). 10

Однако фазометр имеет низкое быстродействие и граничную частоту порядка 10-20 Гц.

Наиболее близким к предлагаемому является фазометр, содержащий два 15 счетчика, генератор, счетных импульсов, формирователь, входы которых соединены с входными шинами устройства, делитель частоты, дза электронных ключа, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами двух электронных ключей, регистрирующий блок j2).

Однако фазометр имеет низкое . быстродействие, так как период счетных импульсов должен быть больше времени распространения единицы ;ереноса из перного (младшего) разряда декадного нычитающего счетчика до старшего разряда декадного реверсивного счетчика. Фазометр имеет также низкую точность измерения, так как операция деления производится многократным нычитанием из числа, пропорционального измеряемому фазовому сднигу Ил, числа эквивалентного величине 360/q, При этом для увеличения точности измерений необходимо увеличивать значение коэффициента деления q. Но это,. в свою очередь, приводит к увеличению времени измерения. 4о

В фазометре имеет место случайная погрешность измерения, обусловленная некратностью отношения числа импульсов пропорционального текущему значению периода исследуемого сигнала к величине q, Целью изобретения является увеличение точности и быстродейстния.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий регистрирующий блок, дна счетчика, два электронных ключа, блок управления, генератор счетных импульсов, формирователь, веерный и нторой входы которого соединены соответственно с первой и второй входными шинами устройства, а перный и второй выходы формирователя подключены соединен с входом перного счетчика импульсов, введены два регистра сдвига, регистр, два блока нентилей, блок объединения и сумматор, причем выходы первого счетчика импульсон соедине- ны с входами первого блока вентилей, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока управления, а выходы первого блока вентилей соединены с первыми входами блока объединения, вторые входы которого .подключены к выходам второго блока вентилей, а выходы блока объединения соединены с входами регистра, выходы которого подключены к первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с выходами первого регистра сдвига„ выход знакового разряда сумиатора соединен с третьим входом блока управления и с входом второго регистра сдвига, а выходы сумматора подключены к входам второго блока вентилей, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров сдвига, выход второго электронного ключа подключен к зходу второго счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами первого регистра сдвига, ныход второго регистра сдвига подключен к входу регистрирующего блока.

На чертеже приведена блок-схема фазометра, Фаэометр cocToòã из формирозате=. ля 1, первый и второй входы которого соединены с первой и в-.îðîé зходны.= ми шинами, блока 2 управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами электронных ключей, первого электронного ключа 3, перзого счетчика 4 импульсоз,, первого блока 5 вентилей, бло-ка 6 объединения,. регистра 7„. сумма-. тора 8, второго блока 9 вентилей,. второго электронного ключа "0„- BTQрого счетчика 11 импульсоз, первого и второго регистров 12 и 13 сдвига„ регистрирующего блока 14.

Фазометр работает следующим образом.

На вход формирователя 1 поступа ют синусоидальные сигналы U u Ug фазовый сдниг которых надо измерить.

Формирователь 1 преобразует входные сигналы B прямоугольные импульсы, передний фронт которых соответствует переходам через нуль входных сигналоз. Эти импульсы поступают на блок 2 управления, который формирует одновременно дза прямоугольных импуль-. са, имеющих длительность Г„ и 7 . Длительность первого импульса Г< соответствует измеряемому фазовому сдвигу (при определенном значении часто,ты исследуемых сигналоз), длительность второго импульса Г соотнет1045155 ствует периоду исследуемого сигнала

1/F, С помощью первого и второго электронных ключей 3, 10 длительности импульсов Г1 и Г преобразуются н числоимпульсные коды й„ и N< соот.нетстненно, В первом счетчике 4 импульсов фиксируется код числа N значение которого соответстнует измеряемому фазоному сдвигу. Из первого счетчика 4 этот код с помощью первого блока 5 вентилей и блока 6 2О объединения переписывается в регистр

7. С выходов регистра 7 код числа й„ поступает на первые входы сумматора 8.

Во втором счетчике 11.импульсов 15 формируется код числа N, значение которого соответствует одному периоду исследуемого. сигнала. В свою очередь это.число соответствует .фазовому сдвигу 360 исследуемого сигнала 2О

Ic учетом - текущего значения частоты), т,е. является текущей цифровой мерой фазового сдвига 360, Из второго счетчика 11 этот код записывается в первый регистр 12 сдвига. При каждом 2-м сдвиге, где 1 = .2,,и, где и — число разрядов фазометра, в этом регистре формируется цифровая эталонная мера .фазового сдвига

Ng/2 (360 /2 и сдвигов и первом регистре 12 сдвига (при проведении каждого измерения) фиксируется наименьшая цифровая мера фазового сдвига и /2 (360 /2 ), которая определяет цену единицы младшего разряда выходного кода фазометра.

При сдвиге кода числа и на один разряд вправо (старшие разряды в первом регистре 12 сдвига расположены слева) фиксируется в первом регистре

12 код числа N /2, соответствующий 49 эталонной мере фазового сдвига 180

Этот код поступает на вторые входы сумматора 8. В сумматоре 8 формируется код разности чисел й.2 -N /2. Если величина N„ -N2>

,(старшего) разряда кода измеряемого фазового сдвига вес которой составо

P ляет 180 . После проведения последу ющих и-2 сдвигов эта единица переме- 65 щается в и-й (старший) разряд второго регистра 13.

После окончания первого цикла при сдвиге кода числа и /2 на один разряд вправо фиксируется в первом регистре 12 код числа и /4, соответст,вующий эталонной мере фазового сдвига 90, Как и в первом цикле этот код поступает на вторые входы сумматора 8. В сумматоре 8 формируется код разности чисел (й.! - и /2) - и z/4.

Если величина (N - и /2) " N4>

8, а код разности чисел (й„ вЂ” и /2)

N4>

13, который сформирован в предыдущем цикле,, сдвигается на один разряд . нпрано. В каждом i-м цикле цифровая часть фазометра функционирует также, как описано йьше. После проведения и циклон но втором оегистре 13 фиксируется и-разрядный двоичный код из— меренного фазового сдвига, который поступает на вход регистрирующего устройства. Вес i -го pa=-ряда этого кода соответствует 360/2 (1 — 1, 2, ..., и ) .

Таким образом, применение предлагаемого фазометра позволяет исключить погрешность, обусловленную некратностью периода изменяемого сигнала времени изменения, что н несколько раз повысит точность измерения пр» сохранении того же быстродействия, снизит требования к точности установки и стабильности (н процессе эксплуатации) частоты исследуемых сигналов и частоты счетных импульсов без потери точности измерений, что существенно упростит аналоговую часть фазометра и снизит требования к параметрам аналоговых элементов; оперативно обменять точность измерений на быстродействие, При частоте счетных импульсов f = 10 МГц практически г стижнма точность цифровой части и,.:едлагаемого фазометра + 0,01 при быстродействии фазометра. порядка 00 Мс.

При времени измерения порядк=- 100 мкс погрешность цифровой части фазометра составляет не.,нчину 1, Любые значения точности и соответствующего быстродействия,- лежащие в указанных пределах, мог;:-.. быть назначены оператором пеоед началом измерений.

Составитель Н, Каплин

Редактор Ю. Ковач Техред М.Костик Корректор Н. Бутяга

Заказ 7546/47 бирж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;„, д. 4/5 ю

Филиал ППП "Патент", г. ужгород„ ул, Проектная, 4