Устройство цифрового регулирования фазы в широком диапазоне частот

Устройство цифрового регулирования фазы в широком диапазоне частот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

>вл Q« I

«>»воет.»»о >

ОП ИСДНИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия нот ::;.

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 26,08.74 (21) 2062 124/21

2 (51) M. Кл, й» 01 й. 25/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комхтет

Совета Мнннстроа СССР по делам изооретеннй и открытнй (43) Опубликовано05,07,77,Бюллетень № 25 (53) УДК 621,317.87 л л (088.8) (45) Дата опубликования описания 22.08.77 (72) Автор изобретения

Л. М. Березницкий (71) Заявитель (-54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ФАЗЫ

В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

Изобретение относится к радиотехнике, предназначено дпя программного цифрового изменения начальной фазы синусоидапьного напряжения в автоматизированных системаХ контроля радиоэпектронного оборудования, может быть испопьзовано в автоматических информационно — измерительных системах, а также в автоматических фазо-когерентных системах контроля, управления и связи, l0

Известно устройство цифрового регупирования фазы в широком диопазоне частот, содержашее квадратурный расшепитепь фазы, состоящий из двух погарифмических преобразователей фазы с объединенными 1> входами, двух движковых активных депитепей напряжения> первые входы которых соединены с выходами погарифмических преобразоватепей фазы квадратурного расшепитепя фазы, вторые входы подключены к шине ßO нупевого потенциала, подвижные контакты делитепей подкпючены ко входам суммирующего каскада (11

Основные недостатки известного устройства: — низкое быстродействие из -за иа- 25 личия в схеме, активных депитепей напря-жения с движковой установкой н фиксирова-., нием коэффициентов деления амппитуд фаз<.расшеппенных составпяюших путем изменения составляющих сопротивпений относительно нулевого потенциапа вручную ипи электромеханическим приводом, что составпяет сотни мипписекунд времени; — малая точность, обусповпенная низ-. кой .разрешающей способностью потенциометрической установки коэффициентов депения двух напряжений„ошибками механической редукции привода и градуировочной шкапы индикации регупируемого фазового сдвига, а также бопьшой ошибкой установки фазовых сдвигов,-особенно в предепах фазовых значений 45, 135, 225, 315 и в предепах О, 90, 180> 270о, вызванной изменением сопротивлений в подвижных контактах потенциометров (являющихся ак тивными депитепями напряжения) относительно точек нулевого потенциала> которые при регулировке фазового сдвига изменяются квадратурно от донного номинапьного значения сопротивления каждот о депи564607.пя до нуля (движок смешается по потенциометрическому делителю в точку "земля"), например, при значениях фазового сдвига

0 и 90, что оказывает шунтируюшее влио яние на суммируюший каскад, внося ошибку квадратурного изменения амппитуд расшеппенных сигналов; — невозможность использования в системах автоматического контроля, управле-, ния и связи с управляющей UBM дпя 10 работы в реальном масштабе машинного времени по заданной цикпограмме в соответствии с требуемым дпя процессов автоматического контроля и управления быстродействием.

Uenb изобретения — повышение быстродействия и точности регулирования — достигается тем, что в устройство цифрового регулирования фазы в широком диапазоне частот, содержашее регистр, расщепитепь фазы, коммутатор, коммутируюшие входы которого подключены к выходам расшепитепя фазы, а управляющий вход подключен к одному из выходов регистра, суммкру|оший каскад, введены два преобразователя

"код — напряжение", входы эталонных напряжений которых подключены к выходам коммутатора, а выход каждого из преобразоватепек подключен к соответствующему входу суммирующего i:àñêàäà, выход которого является выходом устройства.

На чертеже приведена структурная схем устройства. Квадратурный расшепитель фазы 1, преобразуюший входное синусоидапьное напряженке путем его расщеппения на два синусоидапьных напряжения, взаимно о сдвинутых по фазе íà 90 во всем рабочем диапазоне частот„состоит из двух логарифмических преобразователей фазы 2 и

3, входы которых объединены вместе, а вы40 .ходы, являчсь разнофазовыми выходами расшепителя, подкпючены к соответствующим коммутирующим входам коммутатора квадрантов 4. В качестве преобразователей фазы расщепителя 1 применены операционные логарифмические усилители с фазорасшеп- пяющими цепочками, имеюшими постоянные коэффициенты передачи в рабочем диапазоне часто т.

Коммутатор квадрантов 4 предназначен* для программного автоматического переключения расшеппенных по фазе квадратурных

1 синусоидальных . напряжений с разнофазовых выходов расшепитепя фазы 1 на входы эталонных напряжений преобразователей код — напряжение" что обеспечивает фаэад вый сдвиг на 180, расширяя диапазон фазоврешения до 360; коммутатор состоит о. из быстродействукших герконовых репе, б0 которые подключены, к регистру памяти 5.

Дпя более скорого переключения квадрантных фазовых значений (с 3 мсек до 1 мксек) вместо герконов можно использовать известный элемент электронной аналоговой коммутации.

Регистр памяти 5 предназначен дпя восприятия от UBN или пульта управления двоичного кода установки фазового сдвига между входным и выходным синусоидапьными напряжениями предлагаемого устройства цифрового регулирования фазы, для хранения этого кода и для обеспечения воздействия кодом на преобразователи "код — напряжение ", для создания детерминированных приращений упомянутого фазового сдвига, автоматически изменяемых пропорционально записанному в регистр 5 коду; он состоит из (р + к) статических триггеров, объедичяющих две группы по P/2 триггеров в каждой, и одной дополнительной группы из

K триггеров, необходимых дпя управления коммутатором квадрантов 4.

Преобразователи код — напряжение 6 и

7 предназначены для программного быстрого изменения уровней (амплитуд) расшеппенных по фазе с помощью расшепитепя 1 синусоидапьных напряжений, поступаюших на соответствующие входы эталонных напря жений преобразователей, пропорционально кодам установки уровней. Каждый преобразователь сохраняет свое выходное сопротивление во всем диапазоне преобразования уровней, так как содержит многоразрядные резисторные д епитепи 8 и 9 и поразрядно связанные с ним логические: лючевые схемы 10, 11 стробирования синусоидальных напряжений и потенциалов "земля" на разрядные входы делителей 8, 9 соответственно набранным по программе в регистр памяти 5 кодовым сочетаниям "единичных" и "нулевых" потенциалов, воздействуюших на разрядные входы преобразователей 6 и

7, к которым подключены разрядные выходы регистра памяти 5, Суммирующий каскад 12 предназначен дпя сложения на обшей нагрузке двух синусоидапьных напряжений — синфазного и квадратурного, амплитуды которых изменяются с помошью преобразователей коднапряжение 6 и 7 в заданном кодами отношении, которое в рассматриваемом примере является синусно-косинусным. Входы суммирующего каскада 12 подключены к выходам преобразоватепей "код- напряжение"

6и7, Логарифмические преобразователи фазы

2 и 3, предназначенные для расщепления входного синусоидапьного напряжении иа два напряжения, находяшкеся в ф:iýîâoé

Б 64607 квадратуре относитепьно друг друга и преI образованных, например, по погарифмическому закону, выпопнены по известным схемам.

Логические ключи квадратурного и синфазного сигналов 10 и 11 предназначены для стробирования синусоидальных напряжений, соответственно синфазного и квадратурного, и потенциалов "земля" на разрядные входы многоразрядных резисторных 1О депителей 8 и 9 в соответствии с набранным по программе в регистр памяти 5 кодовым сочетанием "единичных" и "нулевых" потенциалов; быстродействующие логические электронные кпючи, коммутирующие аналого-l5 вые сигналы с помощью импупьсных (потенциальных) сигналов управпения, выполнены по известным схемам, Резисторные делители 8 и 9 предназначены дпя весового сложения синусоидаль- 2 ных напряжений, поступающих на их многоразрядные входы по программно в .бранным сочетаниям разрядных входов каждого делителя и для формирования синфазного и квадратурного синусоидапьных напряжений 25 с программно обработанными амппитудамМ по методу цифрового весового преобра-зования, Предлагаемое устройство цифрового ре гулирования фазы синусоидапьного напряжен ння в широком диапазоне частот работает следующим образом.

В регистр памяти записывается из Ul3N ипи пульта управпения двоичный код М< установки фазового сдвига % а, между Ц

35 и Вх в виде с, "кв где: N < — код установки уровня (амппиту- 4О с ды) синфазного расшеппенного синусоидапьного напряжения;

И вЂ” код установки уровня (амппиUK 8 туды) квадратурного расщепленного сину"оидального напряжения;

N — код управления коммутатором

4 дпя подключения выходов преобразоватепей фазы 2 и 3 расщепитепя 1 соответственно ко входам преобразоватепей 6 и 7 при yc"ановке фазовых сдвигов от 0 до

90, ипи — соответственно — ко входам о преобразователей 7 и 6 при установке фазоо вых,сдвигов от 90 до 270, или — соответственно — ко входам преобразователей

6 и 7 при установке фазовых сдвигов от

270 до 300

Входное синусоидальное напряжение U g поступает в квадратурный расшепитепь фавы 1, где преобразуются преобразователями 2 и 3 по погарифмическол у закону фазы два квадратурно расщепленных по фазе синусоидальных напрях.ений.

С разнофазовых выходов расщепитепя

1 квадратурно расшеппенные по фазе сия соидапьные напряжения О и U кв через коммутатор 4 поступают на соответствук>шие входы преобразователей 6 и 7 в зависимости от состояния коммутатора 4, определяемого кодом М к для выбранных по программе значений фазовых сдвигов о в1 соответствующем квадранте (0 — 90, 270 — 360 или 90 270о). Лреобразоватепи код - напряжение " Ю и 7, на входы эталонных напряжений которых поступают синусоидапьные фазо — квадратурные напряжения с одинаковыми амппитудами, преобразуют эти амплитудные х значения по синусно-косинусному закону в соответствии с программой цифрового уп4>авления преобразоватедями, задаваемой кодами N > и М кв

Суммирующий каскад 12 складывает на активной нагрузке расщепленные по фазе синусоидапьные напряжения с квадратурно преобразованными амплитудами, и на ceo выходе образуется равнодействующее выходное синусоидапьное напряжение, сдвинутое по фазе относительно входного на автоматически устанавливаемую вепичину регупируемого фазового сдвига, при этом начальный фазовый сдвиг может;:омпенсироваться программно. Предпагаемое устройс TBG можно построить и с против. фазным расшецпением вхсдного синусоидапьного напряжения так как коммутатор 4 обеспечивает раз= личные варианты подключения разнофаэовых выходов .расщепитепя 1 к преобразователям

6 и 7; при этом суммирующий каскад совмешает и функцию фазосдвигаюшей Ue-.ê о

+ 45 и — 45 дпя складываюшнх составляющих в рабочем диапазоне частот.

Устройство цифрового регулирования ф"--. зы силусоидапьного напряжения в широком диапазоне частот ло сравнению с известными устройствами дает спедуюший попожительный э сект: - построение дискретнологической цифровой структуры синуснокос инус ного преобразования ампли туд сянусоидапьных фазоквадратурных напряжений по более экономичной и простой схеме на интегральных логических микроэлементах вычислительной техники, что искш чает испопьзование синусно — косинусных вращающихся трансформаторов, потенциометров с разпичными переключатепями, а также электромеханических устройств прецизионного управпения при этом более чем на четыре

Р порядка повышается быстродействие, а точность преобразования улучшается не менее чем на оба порядка, особенно в зоне малых уровней; более скорое регулирование фазового сдвига синусоидального напряжения с времен нем установки исключает потери времени (фазовые выбросы) с момента принятия решения на изменение фазового сдвига;

- автоматическое цифровое управпение обеспечивает сопряжение предлагаемого устройства с UBM без донопнитепьного оборудования, дистанционное управление и работу по заранее заданной программе из менения фазового сдвига с возможной.;ав= томатической самокалибровкой;

- более высокая точность регупирования. фазовых сдвигов сннусоидальных напряжений при бопее высоком быстродействии.

Фор му л а изобретения

Устройство цифрового регулирования фазы в широком диапазоне частот, содержащее регистр, расшепитель фазы, коммутатор, коммутирующие входы которого подкпючены к выходам расшепителя фазы, а управляющий вход подключен к одному из выходом регистра, суммирующий каскад, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью повышения быстродействия и точности регупирования, в него введены два преобразователя " код †.напряжение, входы эталон1о ных напряжений которых подключены к выходам коммутатора, а выход каждого из преобразователей"код - напряжение"подклю чек -к соответствующему входу суммирующего каскада, выход которого является

15, выходом устройства.

Источнихи информации, принятые во вни» мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

14192933, G 01 R 25/02, 05.05.67.

ЦНИИ ПИ

Заказ 2173/211 Тираж 1101 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная> 4

Подписное