Генератор-фазометр инфранизких частот

Генератор-фазометр инфранизких частот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

/ (22) Землено15,07.77 (21) 2508711/18-21 (51)м. кл, 601 Я 25/00 с присоедннемкем зеваки ИЯ (23) Прноритет

Государственный комитет

СССР пО двааи извб жтюиий

Ч AtKpt3TNA (5З) УФ 621. 317. 77 (088. 8) Опублмиоаеко 05.1079. Бюллетень ЙЫ 37

Дата опубликования описания 0 5,10 79 (72) Авторы язОбр&т&ммй

B,А.Селиванов н А.Б.Коген (5 ) ГЕНЕРАТОР— ФАЗОИЕТР ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ

H=-обретение относится к измерительной технике и может быть испольэонано для определения частотно" фазовых. характеристик четырехголюсников н системах автоматического управления и регулирования н" "инфранизких частотах.

При исследовании реальных систем автоматического управления на инфранизких частотах возможно появление постоянной составляющей в выходных сигналах, что обусловлено особенностью построения генераторов, конструкции исследуемой системы и специфики ее работы.

Постоянная составляющая вносит погрешность в измерение сдвига фазы, величина которой зависит от величины постоянной составляющей по отношению к амплитуде измеряемого сигнала. Для увеличения точности замера сдвига фазы необходимо замерять и учитывать эту погрешность.

Известен цифровой фазометр, позволяющий измерять сдвиг фазы в инфраниэком диапазоне частот с учетом погрешности, вносимой наличием постоянной составляющей, содержащий формирователи импульсов, регистраторы максимума исследуемых напряже ний, генератор эталонных частот, умнажитель частоты, электронный ключ и регистрирующее устройство 11).

Однако точность измерения его не достаточна.

Известен также генератор-фаэометр инфраниэких частот, содержа- . идй нуль-органы, определяющие моменты перехода измеряемых сигналов, через нуль, иннерторы, ключи, схемы ИЛИ, триггеры управления, ренерсивный счетчик, инфраниэкачастотный генератор (2 ). Данный генератор-фазометр позволяет измерять сдвиг фазы с учетом погрешности, вносимой наличием постоянной составляющей н измеряемых сигналах.

Поскольку последовательное нычисление погрешности и учета ее для измеО ренного значения сдвига фазы на инфраниэких частотах занимает большой отрезок нремени, эти действия н устройстве совмещаются. Замер сдвига фазы известным устройством длится не более двух периодов измеряемого сигнала.

Недостатком известного устройст( на является сложность схемы налнчие большого количества элементов, что снижа"=т -показатели надеж ос 1-: устройства.

Целью предлагаемого изобретсния является упрощение устройства и повьпление его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в известный генераторфазометр инфранизких частот, со-;держащий два ключа, генератор,. Импульсный выход которого соединен с первым входом первого ключа и счетным входом триггера-.де)-.итэ.;=., ПОДКЛЮЧЕННОГО СВОИМ НУЛЕВЫМ ВЫХОдом к первому входу Второго клю-.

Ча» ВЫХОДЫ .ПЕРВОГО И BT<"QPOI 0 КЛЮЧЕЙ соединены с элементом ИЛИ, выход которого подсоединен к реверсивному счетчику четыре элемента И, нуль-орган, выход которого соединен с ОДним из эле)лентов И че»)ез

ИНБЕРтОР, а С ДРУГ;iv! — НЕПОСРЕДСТ-. вЕнно два триггера„. три"- ã=åð упраз< 1 лЕния «триГГер пуска «два за)кима

ДЛЯ ПОДКЛЮЧ ЕН ИЯ Îбьак Та кОН ТООЛя —, один иэ которых соецинен с синусоидальным выходом генератора, а другой — с нуль-органом, введен

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КЛЮЧ< ПЕРВЫЙ ВХОД которого подключен к вы оду -риггера-делителя, второй вход объедиНЕН СО BTQPI«iiVi ВХОДОМ HTOPOI Q КЛЮЧ«а

H v««!eiB 0 I<««BIJXO»<" .«BTO < < рого — ðèããåðà и перво. -. .у входу ч-ет-вертого элемента И,. соединеннсгс вторым входом с выходом третьего

ЭЛЕМЕНта И, а ВЫХОДОМ вЂ” С НуЛЕВ ivK!

ВХодами первого 1 Второго триггеров ? и триггера пуска«едини 1ный Вь)КОД КОТО рого соединен с первыми Входами первого, второго и третьего Элементов И, первые входы которых подключена. к ну-левому выходу триг":åð" управления, ПОЦСОЕДИНЕННОГQ СВОИМ ЕДИНИЧН 1»1

:=.õîäîì к перзому дополнительному выходу генератора,. Второй,дополнительный выхо»1 кэторогс соединен со вторым входом первого элемента И, при этом единичные входы первого и второго триггеров подсоединены к выходам первого и второго элемеь<тов И, единичные выходы указанных триггеров — к третьему входу дополй кительного ключа и к второму входу

ПЕРВОГО КЛЮЧа СОО I В<=ТСТ) ЕННО < нулевой выход первого тр«ггера к третьему входу первого ключа и первому входу Второго ключа, выход дополнительногo клю а соединен со вторым входом реверсивного сче-чика.

Иа чертеже приведена функциональная схема настОящеГQ !«QTpoAQT<-. ва.

Генератор-фаэометр инфранизкой частоты содержит триггер пуска 1, нуль-ОРГан 2< инвер<ОР э, элементы

И 4, 5, б. 7, триггер управления

<".» ГBHepBTop Tp!«< <») 1 < О» «1 тэи ггео- <ег<ит<ль 1» . Клю<11» 1 «1<

: Б. элемент ИЛИ 16, ревеосивный с<.-ет-1и1» 1 7 .

Рассмотрим принц.<п измер:=ния сдвига <1<азы, заложе-IHH-A a HBQ-оя,ем генера"оре-фазомстре инфр:— низких час-..от, Как уже было сказано Вы)«1е, при измерении сдвига фазы путем замера .HòåðBàëà вре<мени между одноимен: мпу«»ьса..:- .= частотОЙ .- Ва точности: змерени =. сказ а1ВBeтся наличие

< - ТОЯ:-".н «Й cocTBBëH- 0"

;;=.", .;=i=;,:.«1« ;Ь Коl 0 3 Начзн,-", и СИГНа J! B HB

-:«;::0J e,:; мож«- .o зао»ик ь-.p с 1в<ать, сни:::а.я с гнал-.- с cooT< íå"! Ствусщих цепей 0<эр1мировате<,я =„ I-eHepB Tope инфранизких частот, Бремя достижен:. я максималsHQI o "=.на<=ения си HB-!

<а На Е1<ХОД< О< МОЖНО ОПРЕДЕЛ < Ь

<эт! е=1»а зсе!»)ен -, между 11epe o»IB,»<и .=. -.гнала:- эрез нулевое "-начение из ,!) — «с -;-. 1 1«"- . -: и э пл1Б)са -,. -., ин „-с Оа-1ти чески эTQ! равнс<сильно запОл" .—,:.-=н:-=:ю и:-1:ервала гл т, импульса:;. с ::.B. то ОЙ !.:, Интервал времени

«<2 моме .:-Ом достижения макси,альнОГО значения сигнала. на вхОде

ОК до моме-.;та перехода через нуле=:Ое з на<" еН и<а из мин <ус а = плюс «-и Г

;=:B;IB на выхо .е ОК зап Оливе тс Я <И14 и" льсам;-: с частотсй =. ...: Лл —:. no <)«- 1eI<% я pe=.,,!s! < T и 1е1 . -Г1я сдвк-"

< а «т Зэы ГР а., < B)I ИЛИ В ДЕСЯТ Ь1" .«Рс»ОTB =:„ f eeePB ) 01)а .,««)п<»ь(Q!B из= ! J1 B C I, С 1-1 Н Х Р О Н,"-:. О С И 3 М Е Н Е Ь И Е М

Оты ЗМЕ ЯЕМОГО СИ ГНБЛB c КИ:<1 обр=„-.oi-)-„чтобы одному .. Радусу си -.

:.УСОИДЫ СН» и аЛа СOOTH eTCT< BOB BJIO

=;.O - KMH)JëHño. 3 ГснератОра; т - e, 1астота генератора импульсов должна:;:: 35,<-10 " раз превь1шать частс<ту.

Ла,,««)Я ВЫПGЛHP»1ИЯ 3БЛОЖe ННОГО В ..=:. вЂ,,::-ойстве алгоритма сабо"ы = гe- е.—

<Эа . . Q -«Е ii«= oб „QJTH!v!Q HI«!eTI»,два ДОПОЛ н.=.: ".:- ..-:-:: —.Hi!õ Выхода.. С одного вь;хода

»!c

;:.—:,."-<аЕ «КОГДа CJIHHг Ф<2ЭЫ СИГНаЛОВ

- .«С»<э -," в<-<х<:)де Q1: 1)а —,—; е

t 1 мерения подается команда установка нуля на триггер пуска 1, триггер управления 8, триггеры

10, 11 и реверсивный счетчик 17.

При этом счетчик обнуляется, а триггеры устанавливаются в нулевое положение: на единичных выходах устанавливается высокий отрицательный потенциал, на нулевых выходах — низкий потенциал. Ключи

13, 14, 15 срабатывают при наличии на двух входах нысокого отрицательного потенциала. Поэтому н исходном состоянии эти ключи закрыты и на реверсивный счетчик 17 импуль- 15 сы не поступают.

На отрицательные импульсы триггеры, применяемые н устройстве, не реагируют. Ренерсивный счетчик 17 имеет два входа вход сложения и 2О вход вычитания.

С синусоидального выхода генератора 9 сигнал поступает на вход ОК, а с его выхода — на нуль-орган 2 °

При переходе синусоидального сигнала на входе нуль-органа 2 через нуль из минуса в плюс на выходе его появляется положительный импульс, а при переходе синусоидального сигнала через нуль из плюса в минус — отри- р цательный. С импульсного выхода re, íåðàòîðà 9 поступают импульсы с . частотой 1 на счетный вход триг2 гера-делителя 12, с нулевого выхода которого импульсы с частотой 4g

8 с подаются на входы ключей 1. и 15.

Измерение начинается по команде Пуск . При этом на единичный вход триггера пуска 1 поступает положительный импульс, который опроки- 4Î дывает его в единичное положение, и на входы элементов И 4,. 5, б с ну" левого выхода триггера пуска 1 пос- тупает высокий отрицательный потенциал. При переходе синусоидального сигнала на входе ОК через нулевое значение из минуса в плюс на первом дополнительном выходе генератора 9 появляется положительный импульс, опрокидывающий в единичное положение триггер 8, высокий отрицательный потенциал с нулевого выхода которого поступает на входы элементов И 4, 5, б, При переходе синусоидального сигнала на выходе

ОК через нулевое значение из минуса в плюс на выходе нуль-органа 2 появляется положительный импульс, который поступает на элемент И 5, а с его выхода на единичный вход триггера ll и опрокидывает последний в единичное положение. При этом на его нулевом выходе образуется высокий отрицательный потенциал, который поступает на входы ключей 14 и 15 и на нход элемента

И 7. Поскольку на обоих входах I

13 и 14. Поскольку на обоих входах ключа 14 установились высокие отрицательные потенциалы, он открывается и импульс с частотой х- постуt пают :a вход сложечия ренерсйвного счетчика 17. При переходе синусоидального сигнала на выходе ОК через нуль с плюса в минус на выходе нульоргана 2 появляется отрицательный импульс, который через инвертор 3 поступает на вход элемента И б, с выхода KoTopoI 0 IIQJIoKpiòÿëьный им пульс поступает на вход элемента И

7, Импульс с выхода элемен-.à И 7 поступает на нулевые нходы триггеров 10, 11 и триггера пуска 1, опрокидывая их r- нулевое положение.

Прн этом ключ 14 закрынае ся и прекращается подача импульсов с частотой 12 на вхОд слОжен-:ß ренерсинного счетчика 17. Поскольку интервал времени,: в течение которого импульсы с чаc:тотой I2(ocTVIIcoQT на нход сложения, равен интервалу времени, в ечение которого импульсы частотой «2 поступают на вход вьчитания реверсивного счетчика 17, та количество импульсов, подсчитанíое счетчиком 17, равно нулю. Таким образом, процесс измерения сдвига фазы окончен.

При сдниге фазы между синусоидальными сигналами на входе и выходе

ОК 0 < <(90 и 180 (y" (270 алгоритм работы устройства аналогичен описанному выше. При этом постоянная составляющая измеряемого сигнала может быть как положительной так и отрицательной, Поскольку интервалы времени, н течение которых импульсы с частотой 5>, поступа т на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 17, н этом случае не равны между собой, То количество импуль— сон,. подсчитанных счетчиком, будет отлично от нуля и пропорционально кзмеренному сдвигу фазы, 6904 об

Рассмотрим работу предлагаемого устройства В случае, когда сдвиг азы синусоидальных сигналов на входе и выходе ОК равен нулю, а постоянная составляющая на выходе ОК

О. По команде Установка нуля ля схема устанавливается в исходное положение. По команде Пуск

Опрокидыв ается триггер пуска 1,- с нулевого выхода которого на вхсд;-. элементов И 4, 5, б, поступ "åã вхсокий отрицательный потенциал. При ,переходе синусоидального сигнала

:на входе ОК через нуль из минуса В плюс на первом дополнительном выходе генератора 9 появляется поло=жительный импульс, опрокидывающий .триггер 8, высокий отрицательНый потенциал с единичного выхода которого поступает на входы элементов И 4, 5, б. При достижении синусоидального сигнала на входе ОК

Максимальногo значения на втором дополнительном выходе генератора 9

Появляется положительный импульс„, поступающий на вход элемента И 4, с: выхода которого — на единичный вход триггера 10, опрокидывая последний в единичное положение. При этом на нулевом выходе триггера 10 образуется высокий Отрицательный потенциал, поступающий на входы ключей 13 и 14, Поскольку на обоих входах ключа 13 установились зысокне отрицательные потенциалы, то он открывается и импульсы с час.= тОтОЙ f»I ПО ступают H а ВхОд слОжения ренерсйвного счетчика 17. При переходе синусоидального сигнала на выходе ОК через нулевой иотенциал из плюса в минус на выходе нуль-органа

2 появляется отрицательный импульс, который через инвертор поступает на вход элемента И б„ а с выхода последнего — на вход элемента И 7.

C выхода элемента И 7 импульс не пОступает на. триггеры 0, 1 1 и триггер пуска 1, поскольку на второй вход элемента И 7 с нулевого выхода триггера 11 поступает нулевой потенциал. Таким образом, состояние схемы не изменится и реверсивный счетчик будет продолжать работать в режиме сложения. При переходе синусоидального сигнала на Выходе .ОК через нуль из минуса в плюс на выходе нуль-органа 2 появляется положительный импульс, кото— рый поступает на вход элемента И 5, с выхода которого — на единичный вход триггера 11, опрокидывая последний в единичное положение. При этом на нулевом выходе триггера 11 образуется высокий отрицательный потенциал, который поступает на вход элемента И 7 и на входы ключей

14 15, Иа единичном выходе триггера 11 образуется нулевой потен"1 и ал»-; "*. т;"- =»»

ПОДав У ИМПУЛ»»»" ОВ»»» Oт» Отой -на»

». » и ход сложения реверси--.ногс ..»-ет ика 17, Поскольку на обоих входах клю -Ic1 .. 4 присутствуют В:- .ОО»;и» 3 !:DH цательные пОтенциалI=.", ТG IIJIvJ»I 14

Открывается и на вход сложения реH8pCH BНОгО;»Е»»»» К" » »1»»С . », »1а» Т импульсы с часто Ой у ., 1 3»- г: е:- =- - » : 5». я е т» ", .

"»»l""ен р»зр — фа зоям»е»»;. -»» -, ", ни з ки х ча» I»-От „содержа»pий д»р а,. лю»» и»мп»»л ьсн»»ый выход » тооог»;

r ..="IIèíåÿ с первым вхс z.о=м .- å1 вого

КЛЮЧа, И СЧ»З-т»-ЫМ В;. оло-, т - ",; — Е» а-ЛЕ»

/ 1 количество ", I I»i« льсон» . Остветс ГВ:»11 (ВО».1У СДЗ .. г;» Ь :iÛ . .. з »

ПОСc Oß. -;: На;;- СОСтав ",ßIOÖ и Н В - :;-.:". = .» -. И Q » -i »-. -: — »," )» и

Предлаj c»I ы», е -, e за I Q-.»" "o»ã —.с извест "ый . »О -В.= -..л.-.;я-:.е" ,»»цако»а(» »»»I»»»". .» ен - » ° » »» "- ) ».,— » . °

TQ»» тц, e = cii .Л =.»»1» Про " I с»Ю . " »»»»:,.; » -,. »»,» . а значит II более высокие пок = =.т= .:и надежнсcт,, чтО иJ, »:-е пер8 с е 9 0 с1 0 Я

Составитель А, Старостина техред р.gабурка Корректор А.Гриценко

Тираж 1090 1:.-дписное

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий

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

Редактор Д.Иепуриывили

Фин :an ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная:4 го ключа, выходы первого и второго ключей соединены с элементом ИЛИ, выход которого подсоединен к реверсивному счетчику, .четыре элемента

И, нуль-орган, выход которого соединен с одним из элементов И через иннертор, а с другим - непосредственно, два триггера, триггер управления, триггер пуска, два зажима для подключения объекта контроля, один из которьи соединен с синусоидальным выходом генератора, а другой - с нуль-органом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введен дополнительный ключ, первый вход которого подключен к выходу триггера-делителя, второй вход объединен со вторым входом второго ключа и подключен к нулевому выходу второго триггера и первому входу четвертого элемента И, соединенного вторым входом с выходом третьего элемента И, а выходом — c нулевьъи входами первого и второго триггеров и триггера пуска, .единичн дй выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, перные входы которых подключены к нулевому выходу триггера управления, подсоединенного своим единичным входом к первому дополнительному выходу генератора, второй дополнительный выход

5 которого соединен со вторым входом первого элемента И, при этом единичные входы первого и второго триггеров подсоединены к выходам первого и "-.-ò..oðoão э",eãëåíòoâ И, а единич1О ные ныходы указанных триггеров - к третьему входу дополнительного ключа и к второму входу первого ключа соответственно, а нулевой выход первого триггера " к третьему входу первого..

15 ключа и первому входу второго ключа, выход дополнительного ключа соедине;; со вторым входом реверсивного счетчика.

Источники информации, прин",.тые зо внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 311214, кл. G 01 Я 25/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

25 .9 422322, кл. Q 01 Я 25/00, 1975 (прототип).