Фазовый цифровой преобразователь
Патент 721768
Авторы
Классы МПК
Фазовый цифровой преобразователь
Иллюстрации
Реферат
I 721768
Союз Советских
Социалистических
Республии
Ж в г л (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.10.77 (21) 2534570/18-21 с присоединением заявки М (51)M. Кл.
G 01 Я 25/08
Гввударставиньй квинтет
СССР ав двязи взвбрвтввив в открытки (23) Приоритет
Опубликовано 15.03 80 Бюллетень Рй 10
Дата опубликования описания 15.03.80 (53) УДК 621.317..77 (088.8) (72) Авторы изобретения
P. М. Мирсалимов и В. Б. Ибрагимов
Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (71) Заявитель (54) ФАЗОВЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных и управляющих системах для преобразования фазовых сдвигов в цифровой код.
Известен фазовый цифровой преобразователь, содержащий фазовый детектор, генератор импульсов, распределитель импульсов, ключи, фаэосдвигающие элементы и индикатор (1).
Однако такой преобразователь недостаточно точен.
Известен также цифровой преобразователь, содержащий два фазовых детектора, первые входы которых соединены между собой непосредственно, а вторые входы — через фазо IS сдвигатель, логическую схему определения квадранта фазы, входы которой подключены к выходам фазовых детекторов, а выходы — к управляющим входам преобразователя "кодкод™, и преобразователь "напряжение — код", вход которого подключен к выходу одного из фазовых детекторов, а выходы — ко входам преобразователя "код-код" 12) .
Недостатком этого устройства является невысокая разрешающая способность, определяемая отношением длины а участка фазовой оси, выбранного по результатам логического анализа полярностей выходных напряжений фазовых детекторов, к общему числу квантов q (q=2 гле и — число разрядов преобразователя "напря1 жение-код из-за большого значения параметра а (а =90 ).
Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет увеличения разрешающей способности фазового цифрового преобразователя.
С этой целью в устроЙ:тво, содержащее преобразователь "напряжение-код", выходы разрядов которого подключены ко входам преобразователя "код-код", и два фазовых детектора, первые входы которых соединены между собой непосредственно, вторые входы — через фазосдвигающий элемент, а выходы фазовых детекторов подключены ко входам логического блока определения октанта фазы, введены логические элементы ИЛИ, ключи и блок кодовых уставок, выход которого подключен к установочМатематическая перац««я
Ngj(90 )-й«
Чгф(270 )-N«
3 72176 ному входу преобразователя "код-код", причем выходы фазовых детекторов соединены со sxi>дом преобразователя "напряжение-код" через ключи, а выходы логического блока определения октанта фазы — с управляющими входами ключей через первый и второй логические элементы ИЛИ, с управляющими входами преобразователя "код-код" через третий и четвертый логические элементы ИЛИ и со входами блока кодовых уставок непосредственно и через пятый 10 шестой и седьмой логические элементы ИЛИ.
На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого фазового преобразователя; на фиг. 2 — график, иллюстрирующий закон изменения выходных напряжений фазовых детекторов и принцип определения октанта фазы.
Цифровой фазовый преобразователь содержит фазовые детекторы 1 и 2, первые входы которых соединены между собой непосредственно, вторые входы — через фаэосдвигающий элемент 3, а выходы через ключи 4 и 5 связаны со входом преобразователя 6 "напряжение-код", выходы разрядов которого подклю. чены ко входам преобразователя 7 "код-код", блок 8 кодовых уставок, выход которого подключен к установочному входу преобразователя "код-код", и логический блок 9 определе-. ния октанта фазы, входы которого соединены с выходами фазовых детекторов, а выходы— с управляющими входами ключей через логические элеме«пы ИЛИ 10 и 11, с управляющими входами преобразователя "код-код" через логические элементы ИЛИ 12 и 13 и со входами блока кодовых уставок непосредственно и через логические элементы ИЛИ 14, 15 и 16.
В состав блока 9 входят компараторы 17 и дешифратор 18.
Устройство работает следующим образом.
Входные напряжения U«и U, фазовый сдвиг г между которыми измеряется, подаются на входы фазового детектора 1 непосредственно и на входы фазового детектора 2 непосредствен но (напряжение U ) и через фазосдвигающий элемент 3, осуществляющий сдвиг фазы напря- 45 жения U, на 90, в результате чего выходная характеристика одного фазового детектора оказывается смещенной относительно выходной характеристики друтого фазового детектора на
90 (фиг.2) .
Ы
Аналнз полярности и соотношения амплитуд выходных напряжений U u Ов фазовых детекторов 1 и 2 дает воэможность разделения полного, диапазона изменения фазы (0-360 ) на восемь участков (октантов) по 45 каждый (фиг.2). Признак того или иного участка определяется логическим блоком 9 определения октанта фазы, в состав которого входят комт«араторы 17 и дешифратор 18. Два из трех ком8 4 параторов 17 осуществляют анализ полярности напряжений Оа и Ов, а третий — сравнивает амплитуды этих напряжений между собой.
Дешифратор 18 каждой из возможных комбинаций состояний компараторов 17 ставит в соответствие определенный признак (в данном случае — высокий потенциал на одной из выходных шин), который соответствует одному из восьми октантов фазы.
В зависимости от признака октанта фазы ко входу преобразователя 6 "напряжение-код" подключается выходное напряжение Оа или UB
1,4,5 и 8-ом октантах — Ов, а во 2,3,6 и 7-ом октантах — Ua. Для этого соответствующие шины дешифратора блока 9 через логические элементы ИЛИ 10 и 11 подключены к управляющим входам ключей 4, 5 так, что в 1, 4, 5 и 8-ом октантах замкнут ключ 5 и на вход преобразователя 6 подается напряжение Ов, а во 2,3,6 и 7-ом октантах замкнут ключ 4 и на вход преобразователя 6 подается напряжение Оа. Преобразователь 6 формирует код N«„ соотв етствующий только абсолютной, величине выходного напряжения Оа(Ов) в пределах выбранного октанта.
Чтобы получить возможность однозначного измерения фазового сдвига fao всем диапазоне 0-360 его изменения, необходимо определенным значениям f(0, 90, 130, 270 и 360 ) поставить в соответствие пять кодовых уставок йг, — йг q и выполнить следующие математиФ 1 ческие операции:
Окемет (Мееемееичеекее ОкеенЕ фазы . операция фазы йг,«(1 )+й«V йгз(180 )+N«
Ngp (90 )+й, ЧИ й„, (270 )+й, йг,з (180 ) й«Ч1II йг,5 (360 ) -й, Для этого соответствующие шины дешифратора блока 9 подключены непосредственно и через логические элементы ИЛИ 14, 15 и 16 к блоку 8 кодовых уставок так, что последний в октанте 1 выдает код N г,«,. соответствующий 9=0, в октантах II и 1!) — код йг,г, соответствующий g--90, в октантах IV и Ч код йг,з, соответствующий $--180, в октантах Vl и VII — код йг««, соответствующий
Ч =270 и, наконец, в октанте ЧИ1 — код йг 4 соответствующий т = 360 . Этот код подключается к установочному входу преобразователя
7 "код-код". М!
fg
Заказ 124/37
Подписное
ЦНИИПИ
Тираж 1019
5 721768
Признак математической операции (сложения "+" в нечетных октантах, где с увеличением значение кодируемого напряжения увеличивается, или вычитания * —" в четных октантах, где с увеличением г значение кодчруемого напряжения, наоборот, уменьшается) формируется на выходе одного из логических элементов ИЛИ 12, 13, объединяющих соответствующие шины дешифратора блока 9, и подключается к соответствующему управляющему входу пре- It" образователя 7 "код-код"„последний реализует математическую операцию N йз + Nt в соответствии с одним из вышеперечисленных выражений, сведенных в таблицу. В результате на
Выходе устройства имеем код N, который однозначно отображает значение фазового сдвига т входных напряжений 0 и 0з во всем диапазоне изменения т .
Таким образом, разрешающая способность
"Г предлагаемого фазового цифрового преоб- 20 разователя увеличивается вдвое за счет уменьшения во столько же раэ длины а участка фазовой оси, в пределах которого осуществляют кодирование напряжений Ua(U>) Так, например, если n=l0, то в прототипе, где с 90, имеем >5
A 90 0 s ="0, а в предлагаемом устройстве, где 0."45, получаем t= 5 .
Формула изобретения.
Фазовый цифровой преобразователь, содержа- ЭО щий преобразователь "напряжение-код", выходы
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 разрядов которого подключены ко входам tlpeобразователя "код-код", и два фазовых детектора, первые входы которых соединены между собой непосредственно, вторые входы — через фазосдвигающий элемент, а выходы фазовых детекторов подключены ко входам логического блока определения октанта фазы, о т л и ч а- ю шийся тем, что, с целью повышения точности. преобразования, в него введены логические элементы ИЛИ, ключи и блок кодовых уставок, выход которого подключен к установочному входу преобразователя "код-код", причем выходы фазовых детекторов соединены со входом преобразователя "напряжение-код" через ключи, а выходы логического блока определения октанта фазы — с управляющими входами ключей через первый и второй логические элементы ИЛИ, с управляющими входами преобразователя "код-код" через третий и четвертый логические элементы ИЛИ и со входами блока кодовых уставок непосредствен1 но и через пятый, шестой и седьмой логические элементы ИЛИ.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР N 278870, кл. G 01 R 25/04, 1963.
2. Авторское свидетельство СССР N 336794, кл. Н 03 К 13/02, 1972.