Цифровой фазометр

Цифровой фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании быстродействующих цифровых фазометров повышенной точности, а также высокоточных преобразователей фаза-код для управляющих цифровых вычислительных систем. Цель изобретения - увеличение диапазона частот входных сигналов при сохранении точности измерения сдвига фаз для заданной разрядной сетки счетчиков. Поставленная цель достигается введением в устройство по авт.св. N 1406515 третьего счетчика, постоянного запоминающего устройства, регистра и делителя частоты. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 R 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTQPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1406515 (21) 4456519/24-21 (22) 07.07.88 (46) 30.03.90. Бюл. Ф 12 (71) Московский институт электронной техники (72) P.À.Ãåìáèöêè»», В.Ф.Петров, М.А.Терпигорев и Д.В.Пирогов

:(53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 113340, кл. G 01 R 25/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1406515, кл. G 01 R 25/00, 1987. (54} ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к измери. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при созда»п»»» быстродействующих цифровых фазометров повьппенной точности, а также высокоточных преобразователей фаза-код для управляющих цифровых вычислительных систем.

Цель изобретения — увеличение диапазона частот входных сигналов при сохранении точности измерения сдвина фаз для заданной разрядной сетки.

На чертеже показана блок-схема цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит генЕратор 1 тактовых импульсов, блок 2 синхронизации, первый 3 и второй 4 счетчики, первый 5, второй 6, третий 7, четертый 8 и пятьп» 9 элементы И, первый 10, второй 11 и третий 12 триггеры, первьп» 13, второй 14, третий 15, четвертьп» 16, пятьп» 17 и шестой 18 формирователи импульсов, первый эле„„SU,, 15Ã 3918 А 2

2 тельной технике и может быть использовано при создании быстродействующ»»х цифровых фазометров повьппенной точности, а также высокоточных преобразователей фаза-код для управляющих цифровых вычислительных систем. Цель изобретения — увеличение диапазона частот входных сигналов при сохранении точности измерения сдвига фаз для заданной разрядной сетки счетчиков. Поставленная цель достигается гведением в устройство по авт. св.

Ф 1406515 третьего счетчика, постоянного запоминающего устройства, регистра и делителя частоты. t ил. мент ИЛИ 19, четвертый 20, пятый 21, шестой 22, седьмой 23, восьмой 24, де вятьп» 25 и десятый 26 триггеры, второй 27, третий 28 и четвертый 29 элементы ИЛИ, элемент HJIH-HE 30, шестой элемент И 31, генератор 32 импульсов, седьмой формирователь 33 импульсов, одиннадцатьп» триггер 34, распределитель 35 импульсов, первьп» усилительограничитель 36, первый компаратор

37, второй усилитель-ограничитель 38, второй компаратор 39, третий счетчик

40, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 41, регистр 42 и делитель

43 частоты, причем первый выход генератора .1 тактовых импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента

И 8 и первым входом третьего элемента ИХБ1 28, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И 5 и вторым выходом генератора 1 тактовых импульсов, третий выход коl 553(318 торого соединен с тактовым входом третьего счетчика 40, четвертый выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к второму входу делителя 43 частоты, первый выход блока 2 синхро5 низации подсоединен к информационным входам триггеров 10, 21 и 22, второй выход — к входу установки "0" счетчиков 4 и 40, третий выход — к входам установки "0" седьмого триггера 23 и первого счетчика 3, четвертьп» выход — к входу установки "0" девятого триггера 25, пятьп» выход — к входам установки "0" триггеров 20, 21 и 26, вход синхронизац»»»» одиннадцатого триггера 34 является входом блока 2 синхронизации и третьим входом

44 цифрового фазометра, его инверсньп» выход является первым выходом блока

2 синхронизации и соединен с вторым входом распределителя 35 импульсов, первый, второй, третий, четвертый выходы которого являются соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока 2 синхронизации, пятьп» выход распределителя 35 импульсов соединен с входом установки "0" одиннадцатого триггера 34, информационньп» вход которого подключен к шине с уров-30 нем "1", первый вход распределителя

35 импульсов соединен с выходом третьего элемента ИЛИ 28 и входом синхро— низации второго счетчика 4, выход первого элемента ИЛИ l9 соединен с входом синхронизации первого счетчика 3, вход разрешения которого подключен к прямому выходу восьмого триггера

24 и первому входу элемента ИЛИ-НЕ 30, вход разрешения второго счетчика 4 соединен с прямым выходом седьмого триггера 23, входом разрешения третьего счетчика 40, входом синхронизации восьмого триггера 24, вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 30, выходы первого

3 и второго 4 счетчиков являются соответственно первым 45 и вторым 46 выходами цифрового фазометра, прямой выход первого триггера. 10 соединен с первым входом первого элемента И 5, выход которого .оединен с вторым входом первого элемента ИГИ 19, первый вход второго элемента И 6 соединен с выходом третьего формирователя 15, входом синхронизации пятого триггера

21, первым входом третьего элемента

И 7, информационньп» вход второго триггера 11 соединен со своим инверсным выходом и вторым входом второго элемента И 6, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента

ИЛИ 29, выход пятого триггера 21 соединен с вторым входом третьего эле мента И 7, выход которого подключен к входу синхронизации второго триггера 11, прямой выход третьего триггера 12,подключен к первому входу четвертого элемента И 8, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 19, второй вход пятого элемента И 9 соединен с прямым выходом второго триггера 11, выход четвертого формирователя 16 импульсов подключен к первому входу пятого элемента

И 9, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 27, выход шестого формирователя l8 импульсов соединен с вторым входом шестого элемента И 31 и входами синхронизации первого 10 и»нестого 22 триг геров, выход второго элемента ИЛИ 27 соединен с входом установки "О" первого триггера 10, инверсный выход которого соединен с входом синхронизации четвертого триггера 20, прямой выход шестого триггера 22 подключен к первому входу шес.того элемента И 31 и информационному входу третьего триггера 12, выход установки "0" которого соединен с входом установки

"0", восьмого триггера 24 и выходом четвертого элемента ИЛИ 29, выход пятого формирователя 17 импульсов соединен с входом синхронизации третьего триггера 12, инверсный выход которого связан с входом синхронизации десятого триггера 26, первьй усилительограничитель 36 соединен с входом первого компаратора 37, выход которого подключен к входам третьего 15 и четвертого 16 формирователей импульсов, выход второго усилителя-ограничителя

38 соединен с входом второго компаратора 39, выход которого подключен к входам пятого 17 и шестого 18 формирователей импульсов, входы первого

36 и второго 38 усил»»теней-ограничителей являются входами первого 13 и второго 14 формирователей импульсов и соответственно первым 47 и вторым

48 входами цифрового фазометра, прямые выходы четвертого 20 и десятого

26 триггеров соответственно подключены к первым входам второго 27 »» четвертого 29 элементов,ИЛИ, прямой выход девятого триггера 25 соединен с входом установки "0" шестого триг5 1553918 б гера 22, »»»»фор»»ац»»о»»»»»п» вход седьмо- »<»»х< дах п<к леднего н»»рабат»,<»»аетс» лого триггера 23 подключен к своему ин- <.ледон":T<ë».»»< còü импульсов. При .<òîè версному выходу, перньп» и второй нь»- тактовые импульсы с выхода третьего ходы седьмого формирователя 33 явля- элемента ИЛИ 28 поступают на первь»й ются соотнетственно первым и вторым вход распределителя 35 импульсов, яа

5 выходами генератора 1 тактовых импуль- выходах которого начинает н»»рабатысов, первьп» и второй выходы генератора нэться последовательность импульсов, 32 импульсов являются соответственно Импульсом с первого выхода обнулятретьим и четвертым выходами генера- 10 ется нторой 4 и третий 40 счетчики, тора 1 тактоных импульсов, выход тре а им»»ульсом с второго выхода - oедьтьего счетчика 40 соединен с первым мой триггер 23 и первьп» счетчик 3. входом постоянного запоминающего уст- Им»»ульс с третьего ньо ода обнуляет ройства 41, второй вход которого сое- девятый триггер 25, импульс с четнердинен с вторым нходом регистра 42 и 15 того выхода — четвертый 20, пятый 21 является четвертым входом 49 ("pe»»5»M«) и десятьп» 26 триггеры. Импульсы с цифрового фазометра, выход постоянно- . пятого выхода распределителя 35 им

ro запоминающего устройства соединен пульсон на выходе оди»надцатого тригс первым входом регистра 42 выход ко- гера 34 устанавливается уровень "1", торого соединен с первым входом дели 20 срывающий работу Распределителя 35 теля частоты 43, вход седьмого форми- импульсов и поступающий на информароватепя 33 импульсов является входом ционные входы пятого 21, первого 10 генератора 1 тактовых импульсов и сое и шестого 22 триггеров. динеи с выходом делителя 43 частоты, Процесс измерения сдвига фаз провыход шестого элемента И 31 соединен 25 ходит н два этапа. На первом этапе в с входом синхронизации седьмого триг- зависимости от частоты входного сиг< гера 23, выход элемента ИЛИ-HE 30 нала определяется частота заполне" соединен с входом синхронизации девя- ния интерналон разрешения счет <иков. того триггера 25, к информационным На втором этапе происходит измерение . входам четвертого 20, восьмого 24, 30 Фазового сдвига входного сигнала и педевятого 25, десятого 26 триггеров риода опорного сигнала. подключена шина с уровнем "I". Первый этап. После обнуления тре Цифровой фазометр работает следую- тьего счетчика 40 на его вход разрещим образом. шения поступает интервал с прямого

Синусоидальные или прямоугольные

35 выхода седьмого триггера 23 соответФ напряжения подаются на первый 47 и ствующий периоду опорного сигнала. На второй 48 входы цифрового фазометра,, тактовый вход третьего счетчика 40 причем напряжение по вдоу 47 являет- поступает частота f íà нь»ходе котося информационным сигналом. Входные рого нь»рабатывается. цифровой код, сосигналы, пройдя через первый 36 и 40 ответстнукюций периоду опорного сигнавторой 38 усилители-ограничители, уси- ла. Этот код в качестве адреса постуливаются и симметрично ограничиваются пает нэ первый вход ПЗУ 41. По команпо амплитуде. С помощью первого 37 и де "Режим" с четвертого входа 49 цифвторого 39 компараторов входные сиг- рового фаэометра по этому адресу выналы преобразуются s напряжение пря- 45 бирается коэффициент деления К и па» моугольной формы с уровняж, совмес- реписынается н регистр 42. С выхода тимычи с уровнями используемой серии Регистра 42 коэффициент деления постумикросхем. Пятьп» 17 и вестой 18 фор- пает Аа первый вход делителя 43 часмирователи импульсов вырабатывают им- тоты, на второй вход которого посту-пульсы, привязанные соответственно к 0 пает частота f< с генератора 32 имзаднему и переднему фронтам опорного пульсов. В делителе 43 частоты чассигнала. тота f< делится на коэффициент К, Ь начальный период работы схемы Поделенная частота поступает на вгсод происходит запуск одиннадцатого триг- формирователя 33 н качестве опорной гера 34 импульсов с входа 44, Одкниадцатый триггер 34 вьрабатывает интер- Если частота входного сигнала вал с уровнем "0", который снимает уменьшается, т.е. увеличивается пер»запрет с второго входа распределителя од входного сигнала, частота Е» с

35 импульсов, в результате чего на генератора 32 иипульсон заполняат

1553918 более длинный интервал Решения лостуФ

7 пфющий на третий счетчик 40. На ПЗУ

41 поступает адрес, bio которому выбнрается коэффициент .деления К < с б< льшим числовым значением. С делите5 ля 43 частоты частота заполнения меньшая частоты заполнения до уменьшения ь частоты входного сигнала, поступает нЬ Формирователь 33, откуда попадает н.1 счетчики 3 и 4. Таким образом, действие схемы коррекции, собранной на третьем счетчике 40, ПЗУ 41, р гистре 42, делителе 43 частоты, п воляет менять частоту заполнения, пОступающую на счетчики в соответст" вии с изменением частоты входного и оцорного сигналов, удерживая относите1льную погрешность на постоянном уровне. Повышение точности предлагае20 мс го цифрового фазометра по сравненцю с известным происходит за счет использования всех разрядов разрядной се тки.

Далее следует основной этап 25 э1ап измерения фазового сдвига входнс го сигнала относительно опорного.

Третий 15 и четвертый 16 формировате ли импульсов вырабатывают импульсы, привязанные соответственно к передне- 30 му и заднему фронтам входного сигнала.

Импульс с третьего формирователя 15 иь пульсов поступает на первый вход второго элемента И 6, а импульс с чет1 в ртого Формирователя 16 импульсов— нЩ первый вход пятого элемента И 9.

Первый импульс с выхода третьего формирователя 15 импульсов, поступающий

1 на; вход синхронизации пятого триггера 21, устанавливает на его выходе 40

Ъ уровень "1", который разрешает прохс ждение импульса с выхода третьего

Формирователя 15 импульсов через третий элемент И 7 иа вход синхрониза ции второго триггера 11 и.устанав- 45 ливает на прямом выходе второго триг" гера 11 уровень "1", который разреша ет прохождени" импульса с выхода четвертого формирователя 16 импульсов через пятый элемент И 9 и второй элемент ИЛИ 27 на вход установки "0" первого триггера 10 и срывает его работу, Формируя конец интервала, пос" тукающего на первый вход первого элеие нта И 5. Второй импульс с выхода тр етьего формирователя 15, поступающн!й чеРез третий элемент И 7 на вход сн нхронизации второго триггера 11, устанавливает на инверсном выходе второго триггера 11 уровень "1" позволяющий импульсу с выхода третьего формирователя ?5 импульсов проходить через второй элемент И 6, четвертый элемент ИЛИ 29 на вход установки "0" третьего триггера 12, запрещая его работу. Этий формируется конец интервала, поступающий на четвертый элемент

И 8. Десятый 26 и четвертый 20 триггеры Разрешают третьему 12 и первому

10 триггерам вырабатывать свои интервалы только по одному разу в пРоцессе одного измерения фазы. Это достигается тем, что по окончании интервалов, вырабатываемых третьим 12 и первым 10 триггерами, на инверсных выходах этих триггеров появляется положительный перепад, поступающий на входы ° синхронизации десятого 26 и четвертого 20 триггеров, который на выходах этих триггеров устанавливает уро« вень "1", который через четвертый 29 и второй 27 элементы ИЛИ запрещает дальнейшее переключение третьего 12 и первого 1О триггеров до начала следующего этапа измерения фазы. С первого выхода генератора 1 тактовых импульсов на второй вход четвертого элемента И 8 поступает последовательность импульсов, которая заполняет. интервал, сформированный третьим триггером 1.2 и поступающий на первый вх д четвертого элемента ИЛИ 29. С второго выхода генератора 1 тактовых импульсов последовательность импульсов,сдвинутая на полперйода относительно последовательности на первом выходе генератора 1 тактовых импульсов, пос--. тупает на второй вход первого элемента И 5 и заполняет интервал, сформированный триггером 10. Интервалы, заполненные .импульсами, с выходов четвертого 8 и первого 5 элементов И поступают на первый и второй входы первого элемента ИЛИ 19. Так как импульсы, заполняющие интервалы, разнесены на полпериода, то область перекрытия интервалов отмечается удвоением частоты следования импульсов ° Последовательность импульсов с выхода первого элемента ИЛИ 19 поступает на вход синхронизации первого счетчика

3, на выходе которого получается код, соответствующий произведению двойного сдвига фаз (2Ч) между опорным и входным сигналом на частотный коэффициент (K ). На втором счетчике 4 изза того, что частота счетных импульсов

f553918!

О в два раза вьппе, чем при счете фазы, формируется код, соответствующий произведению двойного периода (2Р) опорного сигнала на частотный коэффициент (К ). Полученные коды 2 К и 2Р К, 5 соответственно с первого и второго выходов цифрового фазометра поступают в устройство, которое вычисляет угол (Ч ), соответствующий фазовому сдвигу 10 между опорным и входным сигналом ц = — — .360.

2 К

2P ° К

Таким образом, из данной формулы видно, что зависит только от q u

Р и не зависит от частоты входного сигнала, так как коэффициент К,зависящий от частоты входного сигнала, 2р сокращается. Следовательно, точность определения определяется только разрядной сеткой счетчика, а она постоянна для всех частот входных сигналов.

Формула изобретения 25

Цифровой фазометр по авт. св.

У 3406535, о т л и ч а ю щ и и с и тем, что, с целью увеличения диапазс на частот входных сигналов прп сохранении точности измерения сдвига фаз для заданной разрядной сетки счетчиков в него введены счетчик, постоянное запоминающее устройство, регистр, делитель частоты, причем выход седьмого триггера соединен с входом разреще ия счетчика, второй выход блока синхронизации соединен с входом сброса .счетчика, тактовый вход которого подключен к третьему входу генератора тактовых импульсов, четвертый выход гейератора тактовых импульсов соединен с вторым входом делителя частоты, выход счетчика соединен с первым входом постоянного запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом регистра, второй вход которого соединен с вторым входом постоянного запоминающего устройства и является четвертым входом цифрового фазометра, выход регистра соединен с первым входом делителя частоты, выход которого соединен с входом генератора тактовых импульсов.

1553918

Составитель С.Хайнацкий

Редактор, Л.Пчолинская Техред Л,Сердюкова Корректор Н.Ревская ч

Заказ 454 Тираж 546 Подписное

9НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

«О

Дроиэвоцствечно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101