Цифровой фазометр

Цифровой фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано длп измерения среднего сдвига фаз между сигналами известной частоты . Цель - повышение быстродействия. Фазометр содержит формирователи 1 t; 2, элемент ИЛИ 3, элементы И k и 5, реверсивный счетчик 6, элемент НЕ 1t триггеры 8 и 10, коммутатор 9, элемент 11 задержки, накопительный сумматор 12, сумматор 13, ОЗУ 1, сметчик 15 адреса, шину 16 задания интервала накопления, блок 17 элскс..ов :: выходные шины 18. 2 ил.

союз советск я

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК (gg) g G 01 Р, 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ14

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4709027/21 (22) 22.06.89 (46) 23.01„92. Бюл. Л" 3 (72) В.Г. Елисеев, В„И. Сакапь, Ю.В. Галкин, Л.В. Чиркова и Е,Л. Ваврук (53) 621.371.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 983574, кл. G 01 R 25/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1112309, кл. G 01 R ?5/00, 1984.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь/ зовано для измерения среднего значения сдвига Фаз между двумя гармоническими колебаниями извес1ной частоты.

Цепь изобретения - повышение быстродействия при сохранении точности измерения, На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового фазометра; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы„

Цифровой Фазометр содержит первый

1 и второй 2 формирователи, входы которых являются входными шинами устройства, элемент ИЛИ 3, первый 4 и второй 5 элементы "., я ходы котcpLli( соединены соответственно с входами прямого и обратного счетов реверсивного счетчика 6, а первые входы соединены с выходом элемента HE 7, вход

? (54) ЦийРОВОИ ФАВОиетР (57) Изобретение может быть использовано дпп измерения среднего сдвига

Фаз между сигналами известной частоты. Цель — повышение быстродействия.

Фазометр содержит формирователи l

2, элемент ИЛИ 3, элементы И 4 и 5, реверсивный счетчик 6, элемент ИЕ 7, триггеры 8 и 10, коммутатор 9, элемент 11 задержки, накопительный сум" матор 12, сумматор 13, ОЗУ 14, счетчик 15 адреса, шину 16 задания интервала накопления, блок 17 элем",.ов:; выходные. шины 18. 2 ил. которого соединен с выходом первого

° Формирователя 1 и С-входом перього

D-триггера 8, вторые входы элене«тов

И 4 и 5 соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого

D-триггера 8, а тре1ий D>:.îäû - с выходом второго формирователя 2, R- u

З-входами первого й-триггера 8, первым входом коммутатора 9 и С-входом второго D-триггера 10, D-вход которого подключен к шине единичного напряжения, R — âõîä — к выходу элемента

11 .задержки и первому входу элемента

ИЛИ 3, а прямой и инверсный выходы второго D-триггера 10 соединены соответственно с входом элемента 11 задержки, стробирующим входом накопительного сумматор;. 12; вторым вхопо, л комм татора 9, третий и lvTDQplый ьходы которого соединены с шиной счетных импульсов и четверть ми входами элементов И 4 и 5, а вход .управления

1707566 с шиной сигнала управления, входом сброса накопительного сумматора 12 и вторым входом элемента ИЛИ 3, выход которого соединен с входом сброса ре5 версивного счетчика 6, выходы которого соединены с соответствующими вхо" дами сумматора 13 и информационными входами оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 14, вход управления 10 которого соединен с вторым выходом коммутатора 9, первый выход которого соединен с С-входом счетчика адреса

15, выходы параллельной записи которого соединены с шиной задания интер- 15 вала накопления 16 выход переноса соединен с собственным входом управления, а выходы счетчика адреса 15 соединены с адресными входами ОЗУ 14, выходы которого соединены с группой 20

17 элементов НЕ, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора 13, вход переноса Р которого подключен к шине единичного напряженив, а выходы - к соответствующим 25 входам накопительного сумматора 12, выходы которого соединены с выходной шиной устройства 18.

Цифровой фазометр работает следующим образом. 30

В исходное состояние устройство приводится единичным импульсом по .шине управления, длительность которого для полного обнуления ОЗУ 14 должна.

35 превышать цикл работы счетчика адреса

15 при подаче на его С-вход счетных импульсов. В этом случае единичный уровень на шине управления через элемент ИЛИ 3 обнуляет реверсивный счетчик 6, а счетчик 15 адреса считывает пропускаемые на сго С-вход коммутатором 9 счетные импульсы, принимая все значения от 0 до N, в результате чего в ОЗУ 14 по всем адресам от 0 до N запишутся нули. Коммутатор

9 при единичном уровне на его входе управления пропускает на оба выхода счетные импульсы с третьего и четвертого входов, а при нулевом уровнеинформацию с первого входа на первый выход, а с второго входа - на второй выход. На входы параллельной записи счетчика 15 адреса по шине 16 задания интерв ла накоплен«я подается ксд М, ppi)О п ы ». ч 1rзй <<, ° г с ° 1i °" na (i сзвующих в формировании среднего знаif чения фазового сдвига. Код N устанавливается на шине 16 задания интер. вала накопления до приведения фазометра в исходное состояние.

По окончании единичного импульса на шине управления фазометр переходит в рабочий режим. В это время на

С-вход счетчика адреса 15 поступают через коммутатор 9 импульсы с выхода второго формирователя 2, а на вход управления ОЗУ 14 - импульсы с выхода второго D-триггера 10. Второй D-триггер 10 по задним фронтам импульсов второго формирователя 2 формирует импульсы, длительность которых равна времени задержки элемента 11 задержки, так как единичным уровнем с выхода элемента 11 задержки второй

D-триггер 10 по R-входу устанавливается в нулевое состояние.

Реверсивный счетчик 6 служит для определения фазового сдвига между двумя входными гармоническими колебаниями U и U (см. Фиг. 2) относительно Ug. Злементы И 4 и 5 пропус- кают счетные импульсы тогда, когда на выходе первого формирователя 1 (см. фиг, 2а) нулевой уровень (на выходе элемснта НЕ 7 единичный уро- . вень), а HG выходе второго формирователя 2 - pèíè÷íûé уровень, В случае, когда р опережает У4, по заднему фронту импульса первого формирователя 1 первый й-триггер 8 устанавливается в единичное состояние (см. фиг. 2г), и счетные импульсы проходят- через первый элемент И 4 (см. фиг 2д) на вход прямого счета реверсивного счетчика 6. По окончании единичного импульса на выходе второго формирователя 2 (см, фиг.2б) первый D"òðèããåð 8 устанавливастся по

R-входу в нулевое исходное состояние. В случае когда U< отстает от

U,,первый 0-триггер 8 (см. фиг.2в) не устанавливается в единичное состояние по заднему Фронту импульса первого формирователя 1, остается в нулевом состоянии, и с появлением единичного уровня на выходе второго формировате.,i 2 счетные импульсы проходят-через второй элемент И 5 (см. фиг, 2е) на вход обратного счета реверсивного счетчика 6. Таким образом, реверсивный счетчик 6 осуществляет прямой с ет =- стных импульссв при споре;.,ении с ;г:;:л;. Uz и сбратныи счет (реверсионый) — при отставании сигнала 0 относительно сигнала U . После окончания импульса второго формирсва1707566 теля 2 через время, равное времени задержки элемен а 11 задержки (см. фиг. 2к), единичным импульсом с выхода элемента 11 задержки через элемент

ИЛИ 3 (см. фиг. 2л) реверсивный счетчик 6 по Р-входу устанавливается в исходное нулевоь состояние.

Счетчик 15 адреса работает следующим образом. Пока на его выходе переноса P присутствует единичный уровень, счетчик 15 адреса осуществляет реверсивный счет импульсов, поступающих на С-вход. При установке на выходе переноса Р и на связанном с ним 15 входе упраолеиия счетчика 15 адреса нулевого уровня осуществляется параллельная запись кода Б первым положительныи перепадом напряжения на

С-входе счетчика 15 адреса . Следова- 20 тельно, счетчик 15 адреса поочередно перебирает все кодовые комбинации от кода N до кода О. При приведении фазометра в исходное состояние работа счетчика 15 адреса производится по счетным импульсам, а в рабочем режиме - no импульсам второго формирователя 2.

Рабочий режим цифрового фазометра можно подразделить на два этапа: 30 первый — нв копление (N+1) -го измерения фазового сдвига, второй - последующее накопление с обработкой.

На первом этапе со время каждого импульса второго формирователя 2 оп35 ределлетсл фазовый сдвиг между U, и

U<. ОЗУ 14 при этом находится в режиме считывания, так как на его сходе управления присутствует единичныи уровень, обусловленный единичным уровнем на инверсном выходе второго

Э-триггера 10, а значит, и втором выходе коммутатора 9. Первые N+1 тактов из ОЗУ 14 будут считываться 45 нули, которые были записаны во все ячейки памяти ОЗУ 14 от 0 до N-й при приведении фазомстра в исходное состояние„ Нулевые уровни с выхода

ОЗУ 14 преобразуются группор 17 элементов НЕ в единичные. Добавление к ним единицы с входа переноса P в сумматоре 13 даст нулевой результат.

Следовательно, И+1 такт на выходе

55 сумматора 13 будут присутствовать без

Обработки кОдь а",o rr о crзига co считаннОгО pQëсссивным счетчиком 6.

Ао окончании импульсов второго формирователя 2 второй D-триггер 10 и элемент 11 задержки формируют нулевой импульс на инверсном выходе D-триггера 10 (см. фиг. 2и) и по его окончании - единичный импульс «а выходе элемента 11 задержки. По отрицательному перепаду напряжения на инверсном выходе D-триггсра 10 в накопительном суиматоре 12 происходит фиксация результата суммирования накопленной суммы с учетом текущего измерения сДвига фаз, присутствующего на аыходе сумматора 13. Нулевым уровнем,.проходящим с инверсного выхода второго

D-триггера 1 через коммутатор 9 (см. фиг. 2ж,э) на вход управ. пения ОЗУ 14, в ОЗУ 14 производится эапись.текущсго измерения сдвига фаз. Посла окончания нулевого импульса на инверсном выходе второго D-триггера 10 сдиничный импульс с выхода элемента 1 1 задержки пройдет через элемент ИЛИ 3 и сбросит. по Р-входу реверсивный счетчик 6. Таким образом, после окончанил (N+1)-го импульса с выхода второго формирователя 2 в ОЗУ 14 по всем адресам, задаваемым счетчиком адреса 15, последовательно эапишетсл N> результатов измерений фазового сдви;-а, а в накопительном сумматоре 1? произ" ведется суммирование всех этих И+1 измерений фазового сдвига.

Появление следующего (И+2)-cG импульса на выходе второго форм«рова» теля 2 вызовет появление на выходе счетчика 15 адреса того адреса, по которому на выходе ОЗУ 4 появится результат первого фазового сдвига.

Ралсе следует преобраэова«ие кода первого результата измерения в допол" нительный код посрерством vroepr«рования кода первого измерения и добавления к нему единицы через вход разряда переноса Р сумматора 13, т.е. сумматор 13 вычисляет раэ: ость (И+2)-го и первого измерений сказового сдвига.

Результат вычитания поступает в накопительный сумматор 12, где он алгебраически суммируется с ранее накопленной суммой Б измере«ий. Импульс на выходе элемента 11 задержки записывает в ОЗУ 14 по адресу пер. ого измеренил результат (И+2) -го измерения фазового сдвига. Далее работа устройства происходит à«: vor«u«, г ;л«й раз иэ ОЗУ 14 по адрес.,,,дв:ае счетчиком 15 адреса, считывается информация (j-г1-1)-го измерения фаэово1707566 го сдвига и вычитается иэ текущего

j-го измерения. Полученная разность алгебраически суммируется с суммой предыдущих N последних измерений, а затем по тому же адресу в ОЗУ 14 вместо результата (j-N-1) -го измерения записывается результат j --го текущего измерения фазового сдвига. Таким образом, иэ суммы N+1 измерений 10 всегда вычитается самое старое из всех измерений и добавляется новое текущее измерение фазового сдвига.

В накопительном сумматоре 12 всегда присутствует сумма Н+1 измерений. 15

Следовательно, если поделить результат суммирования, хранящийся в накопительном сумматоре 12, на число 0+1, то получим среднее значение фазового сдвига между сигналами U» и Ug на 20 интервале усреднения (И+1) Т, где

Т - период следования сигналов 0» и

Ug, Так как изменение среднего значения фазового сдвига на выходе накопительного сумматора 12 производится через время, равное Т, а в прототипечерез время, равное (N+1) Т, то из этога следует, что в предлагаемом устройстве при заданной точности вычислений быстродействие выше в В+1 30 раз при сохранении точнос1и измерений. формула и зобретения

Цифровой Фаэометр. содержащий первый и второй фо мирователи, входы которых являются входными шинами устройства, элемент ИЛИ, два триггера, первый и второй элементы И, выходы 40 которых соединены соответственно с входами прямого и обратного счетов реверсивного советчика, а первые входы соединены с клеммой генератора счетных импульсов, о т л и ч а ю щ и и - 45 с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены. элемент

НЕ, коммутатор, элемент задержки, накопительный сумматор, сумматор, оперативное запоминающее устройство, 50

I счетчик адреса и группа элементов НЕ, при этом триггеры выполнены в виде

D-триггеров, вход элемента НЕ соединен с выходом первого формирователя и С-входом первого D-триггера, а выход - с вторыми входами элементов И, третьи входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого D-триггера, а четвертые входы - с выходом второго формирователя, R- u D-входами первого D-триггера, первым входом коммутатора и

С-входом второго D-триггера, D-вход которого подключен к единичной шине, R-вход - к выходу элемента задержки и первому входу элемента ИЛИ, а прямой и инверсный выходы второго D-триггера соединены соответственно с входом элемента задержки и стробирующим входом накопительного сумматора, соединенным с вторым входом коммутатора, третий и четвертый входы которого соединены с первыми входами элементов И, а вход управления - с шиной управления и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса реверсивного счетчика, выходы которого соеринены с соответствующими входами сумматора и информационными входами ОЗУ, вход управления которого со единен с вторым выходом коммутатора, вход управления которого соединен с входом сброса накопительного сумматора, а первый выход соединен с С-входом счетчика адреса, входы параллельной записи которого соединены с шиной задания интервала накопления, выход переноса соединен с собственным входом управления, а выходы счетчика адреса соединены с адресными входами 03У,, выходы которого соединены с входят группы элементов НЕ, выходы которых соединены с соответствуощими входами сумматора, вход переноса Р которого подключен к единичной шине, а выход - к соответствующим входам накопительного сумматора, выходы которого соединены с выходной шиной устройства.

1707566

° ° °

° ° °

° ° °

° ° ° н li ! иг. 2

Составитель И„ Катанова

Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Редактор Т. Иванова

Заказ 265 Тираж Подписное

ВИИИПИ Гогу; дрстненно о к . итета по нзосэретенннм и открьтиям ; ри ГК11Т СССР

113035, Г1оскиа, И-35, Раушская наб, и. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101