Цифровой фазометр

Цифровой фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий формирователи, входы которых соединены с входными клеммами фазометра , генератор квантующих импульсОв , счетчик и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повьиления быстродействия и расширения дигтаэона рабочих частот, в него введены первый и второй умножители частоты, реверсивный счетчик и триггер, причем вход первого формирователя соединен с входом уЬтановки триггера, входом сброса реверсивного счетчика и входом сброса счетчика , выход второго формирователя соединен с входом сброса триггера и входе установки реверсивного счетчика , прямой выход триггера соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, выход переноса реверсивного счетчика соединен со счетньви счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами делителя частоты, выходы реверсивного счетчика при этом соединены с управляющими входамр умножителей частоты, счетный вход первого умножителя частоты соединен с выходе делителя частоты, а выход первого умножителя частоты - со счетным входом второго умножителя § частоты, соединенного выходом с входом вычитания единицы реверсивного f счетчика, выход генератора квантующих,, импульсов соединен с входом делителя «,« частоты и входом прибавления единицы реверсивного счетчика.J

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) МШ С 01 В 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3429998/18-21 (22) 23.04.82 (46) 23.01.84. Бюл. 9 3 (72) A.Ã.ÈàTâååâ . (53) 621.317.77.(088.8) (56) 1. Смирнов П.T. Цифровые фазометры. Л., "Энергия", 1974, с. 11. . 2. Там же, с. 26-30 (прототип). (54 ) (57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий формирователи, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, генератор квантующих импульсов, счетчик и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повьыения быстродействия и расширения диапазона рабочих частот, в него введены первый и второй умножители частоты, реверсивный счетчик и триггер, причем вход первого формирователя соединен с входом установки триггера, входом сброса реверсивного счетчика и входом сброса счетчика, выход второго формирователя соединен с входом сброса триггера и входом установки реверсивного счетчика, прямой выход триггера соединен с входом управления направлением .счета реверсивного счетчика, выход переноса реверсивного счетчика соединен со счетньа4 входом счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами делителя частоты, выходы реверсивного счетчика при этом соединены с управляющими входамн умножителей частоты, счетный вход первого умножителя частоты соединен с выходом делителя частоты, а выход первого умножителя частоты — со счетным входом второго умножителя частоты, соединенного выходом с вхо- дом вычитания единицы реверсивного счетчика, выход генератора квантующихд импульсов соединен с входом делителя частоты и входом прибавления единицы реверсивного счетчика.

1068836

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения, регистрации и контроля фазового сдвига между электрическими сигналами,в сис-, темах регулирования и автоподстройки частоты.

Известен цифровой фазометр, содер жащий формирующие устройства, подключенные к входам триггера, выход которого через нормалиэующее устройство и фильтр подключен к входу цифрового вольтметра. Устройство отличается относительной простотой 1J..

Недостатки устройства заключающиеся в невысоком бвстродействии и 45 относительно низкой точности за счеР наличия фильтра и других аналоговых элементов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой фазометр, содержащий генератор квантующих импульсов, первый и второй формирующие блоки, первый, второй и третий электронные кличи, первый и, второй элементы И, дели20 тель частоты, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй блоки элементов И, первый, второй, третий и четвертый счетчики и блок управления, при этом входи формирующих блоков

30 соединены с входными клеммами устройI ства, выход первого формирующего блока соединен с входами первого и второго ключей, выход второго форми35 рующего. блока — с вторым входом второго ключа, выход блока управления— с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, а также с первым входом второго элемента И, выход первого ключа соединен с первым

40 входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом генератора квантующих импульсов, выход второго ключа соединен с первым входом второго элемента И, второй вход последнего — с вторым вь".:;одом генератора квантующих импульсов, выход второго элемента И соединен с входом второго счетчика, третий выход генератора квантующих импульсов .с первым входом третьего ключа, вы50 ход которого соединен с входом треть его счетчика, выходы последнего соединены с входами первого и второго блоков элементов И, а вторые входы первого блока элементов И вЂ” с выходами первого счетчика, вход которого соединен с выходом первого элемента И, вторые входы второго блока элементов И соединены с выходами второго счетчика, выходы первого бло-60 ка элементов И вЂ” с входами первого элемента ИЛИ, выход последнего через делитель частоты соединен с вторым входом третьего ключа, выходы второго блока элементов И - с входами вто. 65 рого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом четвертого счетчика Е23.

Недостатки известного устройства

1 заключаются в его относительно не-= высоком быстродействии ввиду того, что процессы измерения и преобразования результата измерений разделены в недостаточно широком диапазоне рабочих частот (от f до Ьйаъ

2 где —,число разрядов счетчиков >, что требует разбивки всего диапазона рабочих частот на ряд поддиапазонов., Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение диапазона рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем, чт о в цифровой фаз оме тр, содержащий формирователи, входы которых соедиНены .с входными клеммами фазометра., генератор квантующих импульсов, счетчик и делитель частоты, введены первый и второй умножители частоты, реверсивный счетчик и триггер, причем выход первого формирователя соединен с входом. установки триггера, входом сброса реверсивного счетчика и входом сброса счетчика, выход второго формирователя соединен с входом сброса триггера и входом установки реверсивного счетчика, прямой выход триггера соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, выход переноса реверсивного счетчика соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами делителя частоты, выходы реверсивного счетчика соединены с управляющими входами умножителей частоты, счетный вход первого умножителя частоты соединен с выходом делителя частоты, а выход первого умножителя частотысо счетным входом второго умножителя частоты, выход которого соединен с входом вычитания единицы реверсивного счетчика, выход генератора квантующих импульсов соединен с входом делителя частоты и входом прибавления единицы реверсивного счетчика.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит формирователи 1 и 2, триггер 3, реверсивный счетчик 5, умножители 6 и 7 частоты, делитель 8 частоты, генератор 9 квантующих импульсов.

Формирователи 1 и 2 подключены к входам триггера 3, выход которого подключен к входу управления направлением счета счетчика 4, выход пе« рсполневия (выход последнего разря" да1 KGToporo подключен к счетному входу счетчика 5. Вычитаищий вход счетчика 4 соединен через последова. тельно включенные умножители 6 и 7

1068836

К - текущее значение числа, записанного в счетчике 4.

Учитывая ранее полученное выражение для К можно записать

5 И

,2»

Приращение счетчике 4 на шаге счета за величину дч

Результат суммирования импульсов с частотой следования для счетчика:

4 может быть получен из выражения д ; ь|ч рл 2

i1 i,-t

При достаточно большом значении

20 Ж можно считать дЛ .о, ь к О,. и предыдущее выражение можно записать в виде Г

В результате получим ь

30 Я», 40 Устройство обладает высоким теоретическим быстродействием, составляющим один период входной частоты, и превосходит по этому показателю многие известные цифровые фазометры.

Для того, чтобы оценить рабочий диапазон частот фазометра, можно, используя ранее полученные выражения для К и N, записать

2 К, Т=—

1о

50.54к н в — соответственно частоты на выходе и входе умножителя;

55 4 — закодированное число на его управляющих входах; количество разрядов умножителя.

Можно записать выражение для значения частоты на выходе умножителя 60

6 в виде

fp N й

1 = — ——

К 2» 2» где... »- - коэффициент деления управляемого делителя 8; 65 частоты и управляемый делитель 8 с генератором 9 квантующих импульсов, который также подключен к суммирующему входу счетчика 4. Выход формирователя 1 подключен к входу установки в "0" (c6pocy) счетчиков 4 и 5. Выход формирователя 2 -ко вхо- .ду установки "1" счетчика 4. Разрядные выходы счетчика подключены к управляющим входам умножителей 6 и 7, а разрядные выходы счетчика 5 к управляющим входам делителя 8.

Устройство работает следующим образом.

При появлении сигнала на входе формирователя 1 на его выходе появится короткий импульс., опрокидывающий триггер 3 и переключающий счетчик 4 на "сложение". Одновременно от этого импульса сбрасываются в "0" оба счетчика 4 и 5. По окончании.импульса счетчики 4 и 5 будут заполняться импульсами квантующей частоты с генератора 9, до прихода входного сигнала йа формирователь

2. 3а это время между двумя входными сигналами в счетчике 5 будет накоплено количестBG импульcQB

foЬ

2» где 1 — частота квантующих импульсов; временный сдвиг входных сигналов;

tl — .число разрядов счетчика 4.

Импульс с формирователя 2 опрокинет триггер 3, который переключит счетчик 4 на "вычитание" и одновременно установит его в состояние "1".

После этого счетчик 4 будет списываться до прихода следующего сигнала на вход формирователя 1, т.е. до конца периода входной частоты Тук импульсами частоты с выхода умножителя 6.

В соответствии с принципами действия двоичных умножителей частоты (цифровых интегра;оров с последовательным переносом), для которых справедливо общее выражение м Bbly 2ь» числа, записанного в ай = 1 на каждом i„-м время лС составляет или "2—

»

Г

Таким образом, значение числа в счетчике 4 в конце периода сигнала на входе формирователя 1 пропорционально фаэовому сдвигу между входными сигналами.

Тогда учитывая, что максимальное значение Nùp, Равно 2, отношение между максимальньы Т щ„ и минималь. ным Tð периодом входной, часто)ты будет равно

ЪВЪ 2 -

ТМн 2 "/й 2

Из полученного выражения видно, что диапазон рабочих частот предложенного фаэометра гораздо шире, чем в известном устройстве (: К, раэ).

Например, при частоте квантующих импульсов 10 мГц и 12-разрядных счетчиках диапазон рабочих частот

10б883б

Составитель В. Афанасьев

Техред Л.Пилипенко Корректор A. Ферени

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 11457/40 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 предложенного фазометра составляет

2,5 - 1,5.10 Гц. При этом погрешность измерения менее 0:„3Р .

Таким образсм, предложенный фазометр обладает большим быстродействием и широким диапазоном рабочих частот.