Устройство для сравнения фаз

Устройство для сравнения фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ, содержащее первый и второй сче ные триггеры, установочные входы ко торых объединены с входом установки нуля устройства, первый и второй формирователи, выходы которых соеди нены с входами двухвходового элемен та И, выходом соединенного с первым индикатором, а входы - с входами устройства, второй и третий индикат ры и инвертор, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены первый и второй элементы ИЛИ, выходами соединенные соответственно с вторым и третьим индикаторами, дополнительные первый, второй, третий и четвертьй четырехвходовые элементы И, выходы каждой пары из которых подключены к элементам ИЛИ, первые входы указанных четырехвходовых элементов И объединены и попарно соединены с выходами формирователей и со счетными входами обоих триггеров, вторые входы всех четырехвходовых элементов И попарно через инвертор подсоединены к выходу двухвходового элемента И, третьи и четвертые входы.первого и четвертого введенных элементов И соединены соответственно с единичным выходом первого счетного триггера и с нулевым выходом второго счетного триггера, третьи и четвертые входы второго и третьего четырехвходовых элементов И подключены соответственно к единичному выходу второго счетного триггера и нулевому выходу первого .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) «

q gg G 01 R 25/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 («

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOKHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф (21) 3684275/24-21 (22) 30. 12. 83 (46) 15. 04. 85. Бюл. И 14 (72) И.И. Ковтун, P .Â. Коровин, В.И.Антюфеев, Б.А.Венцковский и В.П.Беземчук (53) 621. 317. 77 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 894600, кл. С 01 R 25/04, 1980.

2> Авторское свидетельство СССР

Ф 991320, кл. G 01 R 25/04, 1983. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ

ФАЗ, содержащее первый и второй счет. ные триггеры, установочные входы которых объединены с входом установки нуля устройства, первый и второй формирователи, выходы которых соединены с входами двухвходового элемента И, выходом соединенного с первым индикатором, а входы — с входами устройства, второй и третий индикато. ры и инвертор, о т л и ч а. ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены первый и второй элементы ИЛИ, выходами соединенные соответственно с вторым и третьим индикаторами, дополнительные первый, второй, третий и четвертый четырехвходовые элементы И, выходы каждой пары из которых подключены к элементам ИЛИ, первые входы указанных четырехвходовых элементов И объединены и попарно соединены с выходами формирователей и со счетными входами обоих триггеров, вторые вхо" ды всех четырехвходовых элементов И попарно через инвертор подсоединены к выходу двухвходового элемента И, третьи и четвертые входы. первого и четвертого введенных элементов И сое- Ж динены соответственно с единичным выходом первого счетного триггера и с нулевым выходом второго счетного триггера, третьи и четвертые входы второго и третьего четырехвходовых Я элементов И подключены соответственно к единичному выходу второго счетного триггера и нулевому выходу первого.

11505? 8

Устройство относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано, например, в устройствах регулирования фазы и фазометрах.

Известно устройство для сравнения фаз„ содержащее первый и второй формирователи, входами соединенные с входами устройства, а выходами подключенные соответственно к первым входам первого и второго триггеров, вторые входы которых соединены с входами устройства, первый и второй элементы И, выход последнего из которых соединен с первым индикатором, а входы — с выходами триггеров, третьи входы которых соединены с выходом первого элемента И, два инвертора, а также второй и третий индикаторы, соединенные с выходами триггеров через инверторы Я .

Недостатками такого устройства являются ограниченные область применения и быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является устройство для сравнения фаз, содержащее первый и второй счетные триггеры, входы которых соединены с входами устройства, установочные входы которых объединены с входом установки нуля устройства, а З0 выходы через два формирователя и непосредственно с входами соответствующих триггеров., третьи входы которых объединены и поцключены к выходу первого элемента И, входами соединен-З ного с выходами формирователя, двухвходовый элемент И, выходом соединенный с первым индикатором, а входами — с первыми выходами триггеров, вторые входы которых через инверторы 40 соединены с вторым и третьим индикаторами (2 а

Недостатком известного устройства является ограниченное быстродействие,45 которое обусловлено тем„ что сравнение фаз опорного и измерительного сигнала происходит через два периода входных сигналов. Такое явление может привести к ошибкам в определении 50 момента совпадения фаз или момента перехода фаз от отставания к опережению, что особенно важно при сравнении фаз сигналов с несколько отличающимися частотами. Кроме того, 55 неоднозначно определяется фиксация совпадения фаз, заключающаяся в том, что до подачи сигналов устройство уже индицирует нулевой фазовый сдвиг что создает неудобства в работе

Цель изобретения — повышение быстродействия сравнения фаэ между опорным и исследуемым сигналами.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения фаз, содержащее первый и второй счетные триггеры, установочные входы которых объединены с входом установки нуля устройства, первый и второй формирователи„ выходы которых соединены с первыми входами двухвходового элемента И, выходом соединенного с первым индикатором, а входы — с входами устройства, второй и третий индикатрры и инвертор, введены первый и второй элементы ИЛИ, выходами соединенные соответственно с вторым и третьим индикаторами, дополнитель;ные первый, второй, третий и четвертый четырехвходовые элементы И, выходы каждой пары из которых подключены к элементам ИЛИ, первые входы указанных четырехвходовых элементов И обьединены и попарно соединены с выходами формирователей и со счетными входами обоих триггеров, вторыс входы всех четырехвходовых элементов И попарно через инвертор подсоединены к выходу двухвходового элемента И, третьи и четвертые входы первого и четвертого введенных элементов И соединены соответственно с единичным выходом первого счетного триггера и с нулевым выходом второго счетного триггера, третьи и четвертые входы второго и третьего четырехвходовых элементов И подключены соответственно к единичному вь ходу второго счетного триггера и нулевому выходу первого.

За счет введения четырехвходовых элементов И н двух элементов ИЛИ обеспечивается постоянное сравнение фазового положения каждого пронормированного по длительности импульса опорной и счетной последовательности с индикацией соответствукицего результата сравнения в каждый период сравнения. Таким алгоритмом контроля исключаются пропуски за счет дискретизации (по двум периодам, как быпо в прототипе) сравнений, а следовательно, повышается в два раза быстро действие. Кроме того, благодаря нормировке по длительности входных опорного и измерительного сигналов

1150578

10

20

3 формирователями, а также новых связей их выхода с элементом И обеспечивается индикация момента совпадения фаз только во время действия сигналов.

На фиг. 1 представлена электрическая функциональная схема устройства для сравнения фаз на фиг.2 — аременные диаграммы работы устройства для случая опережения опорного сигнала (2.I) и отставания (2.II).

Устройство для сравнения фаз. содержит первый и второй формирователи 1 и 2 сигнала калиброванной длительности, первый и второй триггеры

3 и 4, четыре четырехвходовых элементов И 5-8, двухвходовый элемент И

9, инвертор 10, два элемента ИЛИ 11 и 12 и три индикатора — индикатор 13 (опережения фазы), индикатор 14 (равенства фаз) и индикатор 15 (отставания фазы), вход 16 опорного сигнала вход 17 измерительного сигнала и вход 18 установки нуля, соединенный с установочными входами триггеров

3 и 4. В устройстве первые входы. элементов И 5 и 6, 7 и 8 объединены соответственно с выходами формирователей 2 и 1, счетными входами тригI геров 4 и 3, первым и вторым входами элемента И 9. Вторые входы элементов И 5 и 6, 7 и 8 подключены через инвертор 10 к выходу элемента И

9 и входу индикатора 14. Третьи и четвертые входы элементов И 5 и 8 подключены соответственно к единичнбму выходу триггера 3 и нулевому выходу триггера 4. Третьи и четвертые входы элементов И 6 и ? подключе ны соответственно к единичному выходу триггера 4 и нулевому выходу триг гера 3. Выходы элементов И 5 и 6, 7 и 8 объединены соответственно через элементы ИЛИ 11, 12 с индикаторами 13, 15.

Формирователи 1 и 2 нормируют входной сигнал произвольной формы и длительности в импульсные сигналы постоянной длительности, определяю" щей заданную погрешность сравнения фаз. Индикатор обеспечивает согласование выходных сигналов с выходов элементов 9. 11 и 12, необходимое их усиление для срабатывания сигнального индикатора, например, лампочки накаливания. Остальные элементы схемы могут быть реализованы логическими микросхемами 133 или 155 серий.

На фиг.2 приняты следующие обозначения сигналов: а и б — опорный и измерительный сигналы с выходов формирователей 1 н 2, в и r — - осциллограммы соответственно на единичном и нулевом выходах триггера 3, д и е— осциллограммы соответственно на единичном и нулевом выходах триггера

4, ж, з, к и л — осциллограммы на выходах элементов И 5, 6, 7 и 8 соответственно; м и н — осциллограммы напряжений на выходе элементов ИЛИ 11 и 12 соответственно.

Кроме того, серия осциллограмм фиг.2.I поясняет работу устройства, когда опорный сигнал опережает измерительный, и фиг.2.II — наоборот, для случая отставания опорного сигнала.

Состояние индикаторов 13 и 15 опережения или отставания фазы изменяется на противоположное по величине интервала времени ta между опорным и измерительным импульсом. Если t =T /

a .oa

/2, то опорная последовательность опережает измерительную и срабатывает индикатор 13 (фиг.2.I а). Если же

> Т /2, то опорная последовательность фактически отстает от измерительной и при этом срабатывает индикатор 15 (фиг.2.II а).

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим случай, когда происходит опережение по фазе измерительно о сигнала опорным (фиг.2.I) В исходном состоянии счетные триггеры 3 и 4 установлены в состояние, при котором на их прямых выходах имеются низкие уровни напряжения, а на инверсных — высокие.

Входные сигналы "А" и "Б" поступают соответственно на входы формирователей 1 и 2, где преобразуются в нормированные по длительности импульсные последовательности (фиг.2 а, б), поступающие на счетные входы триггеров 3 и 4. По переднему фронту первого импульса (фиг.2 а) триггер 3 перебрасывается, в результате чего на его прямом выходе появляется высокий потенциал (фиг.2 в), а на инверсном — низкий (фиг.2 г). Срабатывание каждого из четырех элементов И воз- можно при одновременном наличии на своих входах высокого потенциала, что возможно прн следукщих комбинациях: выход элемента И 5 — (б. в. е 1; выход элемента И 6 — б, е, д1; выЭ 11 ход элемента И 7 — (а, д, г), выход элемента И 8 — (а, в, е) .

Так как последний вход каждого элемента И всегда, кроме случая равенства фаэ, находится под высоким потенциалом, то в комбинации а-г (фиг.2) он учитывается автоматически, В течение длительности первого импульса (фиг.2 а) реализуется только одно из четырех условий совпаде-. ния и на выходе элемента И 8 появляется импульс (фиг.2 л), которьй через элемент ИЛИ 12 (фиг.2 м) поступает на индикатор 15, вызывая его срабатывание (фкг.2 н). По окончании первого кмпульса (фкг.2 а) условия совпадения элемента И 8 нарушаются и индикатор прекрадает индикацию.

По поступлению первого импульса измерительной последовательности (фиг.2 б) на счетный вход триггера

4 последний перебрасывается и изменяет свое состояние на противоположное (фиг.2 д, 2 е). Прк этом ни на одном из четырех элементов И 5, 6, 7 и 8 условие совпадения не выполняется (фиг. 2 ж, з) и состояние индикаторов 13, 14 к 15 остается прежним.

С приходом очередного (второго) импульса (фиг.2,а) триггер 3 перебрасывается в состоянке, предшествующее приходу первого импульса, появляется разрешающая комбинация для элемента И 7, управляющий импульс с выхода которого через элемент ИЛИ 12 (фиг.2 и) опять воздействует на ssдикатор 15, подтверждая факт оаереже нкя фазы. С пркходом второго импульса измерительной последовательности (фиг.2,б) триггер 4 перебрасывается в исходное состояние (фиг.2 д,е), соэ50578 давая при этом запрещенную комбинацию для элементов И 5, 6 (фиг.2 ж,з)

С приходом третьего опорного импульса (фиг.2 a) цикл работы повторяется.

Таким образом, с каждым импульсом опорной последовательности происходит сравнение фазового соотношения и индикация его результата на инди10 каторе 15, который работает с частотой 1/Т,„ .

В другом случае, когда опорная последовательность отстает от измерительной, работа устройства происходит аналогичным образом. Начало работы и частота переключений другого индикатора 13 в этом случае будут определяться измерительной последовательностью (осциллограммы напряжений зО в различных точках схемы фиг.2.II).

При равенстве фаз опорной и измерительной последовательности срабатывает элемент И 9 и включается индикатор равенства фаэ 14. Одновременно инвертор 10 изменяет свое состояние и запирает все элементы И 5, 6, 7 и 8.

Таким образом, при произвольном изменении фазы устройство позволяет производить сравнение ее в каждый

ЗО период сигнала, обеспечивая при этом в два раза большее по сравнению с прототипом быстродействие.

Технические преимущества данного изобретения состоят в повышении быст. роты сравнения фаз, особенно при изменениях фазы измеряемого сигнала.

Кроме того, повышается достоверность полученного результата и устраняется неоднозначность показаний нулевого фазового сдвига в начальный момент измерения.

1150578

1 0

8 eg

Составитель А.Старостина

Редактор В.Ковтун Техред Т.Фанта Корректор О.Билак

Заказ 2137/35 Тираж 748 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д.4/5

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