Способ преобразования мгновенного значенияфазового сдвига b цифровой код и устройстводля его осуществления

Способ преобразования мгновенного значенияфазового сдвига b цифровой код и устройстводля его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

В

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) 355lsfl®Но 090779 (21) 2792813/

2796459/18-21 с присоединением заявки Йо (я)м. к„.

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23р5,81. Бюллетень й9

Дата опубликования описания 230531 (З) УДК 621.317, 77 (088. 8) Г- . -».

i \

Ф

r )

В.В. Дюняшев, A.-Д. Зеня и В.E Тырса

r, 1

Харьковский автомобильно-дорожный институт" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 2ЛГНОВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ

ФАЗОВОГО СДВИГА В ЦИФРОВОЙ КОД И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования мгновенного значения фазового сдвига между двумя сигналами в цифровой код, например, при создании промежуточного преобразователя между фазовыми датчиками первичной информации и системами управления.

Известен способ преобразования фазовых сдвигов в цифровой код, основанный на принципе совпадения импульсов регулярных импульсных последовательностей и реализованный в цифровом фазометре для измерения среднего значения сдвига фаз P1) .

Недостатки этого способа — невозможность преобразования фазовых сдвигов в пределах одного периода входных сигналов и необходимость вычисления для получения результата измерения.

Известен способ измерения мгновецнЬго значения разности фаэ, основанный на время — импульсном преобразовании временного интервала, начало которого соответствует моменту запуска опорным сигналом первого из импульсных генераторов, а конец— моменту совпадения одного из его импульсов с импульсом второго импульсного генератора запускаемого исследуемым сигналом121.

Недостатком способа является пониженная точность измерения, обусловленная невысокой стабильностью генераторов с ударным возбуждением, используемых для формирования указанного вы1О ше временного интервала, а также наличием у этих генераторов переходных процессов, вследствие чего синхронизация генераторов с импульсами опорного и измеряемого сигналов осуществляется с дополнительной погрешнос15 тью.

Цель изобретения — повьыение точности преобразования мгновенного значения фазового сдвига в цифровой код.

Поставленная цель достигается тем, что при преобразовании мгновенного значения фазового сдвига а цифровой код путем квантования импульсами опорного сигнала временного интервала, начало которого определяется моментом поступления импульса опорного сигнала, а конец — моментом совпадения во времени импульсов первой и второй образцовых импульсных последовательностей, задерживают во времеЗО,ни .две разночастотные образцовые по832493 следовательности импульсов, выделяют сонпацения опорного и исследуемого импульсов с импульсами соответствующих раз ночастотных последовательностей и используют последние для формирования временного интервала.

B устройстно, осуществляющее способ преобразования мгновенного значения фазового сдвига в цифровой,код и содержащее последовательно соединенные формирователь опорных импульсов, первый ключ, первый триггер, второй ключ и второй триггер, последовательно соединенные элемент И, третий триггер, третий ключ и счетчик импульсов, формирователи образцовых импульсов и два генератора образцовой частоты, соединенные с формирователями образцовых импульсов, дополнительно нведены две секционированные линии задержки и два блока совпадений, причем выходы первого 2О и второго ключей подсоединены к первым входам первого и второго блока совпадения соответственно, выход каждого из формирователей образцовых импульсов — ко второму входу соответ- 25 ствующего блока совпадений и ко входу соответствующей секционированной линии задержки, выходы которой соединены с ос-альными входами блока совпаден и, выходы блоков совпад ний Зо подсоединены ко входам элемента И, выход перного ключа соединен со вторым входом третьего триггера, второй выход первого триггера — со вторым входом первого ключа, а выход .ЗЗ второго триггера — co вторым входом второго ключа, третий вход которого соединен с формирователем исследуемых импульсов, а второй вход третьего ключа подсоединен к выходу формирон ат еля опорных импул ь сон.

Первый блок совпадений содержит и каналов совпадений и элемент ИЛИ, а второй блок совпадений m — каналов совпадений и элемент ИЛИ,при этом в пределах блока совпадений первые выходы нсех каналов совпадений подсоединены к элементу ИЛИ, а НтОрые выходы и третьи входы всех каналов совпадений соединены в кольцо, причем объединенные первые входы всех каналов совпадений являются первым входом блока совпадений, вторые входы каналов совпадений являются 2 (п -1) и 2 (m+1) входами соответственно первого и второго блоков совпадений, а.выход элемента ИЛИ является выходом блока совпадений.

Каждый канал совпадений содержит последовательно соединенные 60 элемент И, триггер и элемент задерж-, ки, а также ключ, первый вход кото-рог o соеди не н с выходом три ггера, а второй его вход и первый вход эле- мента И объединены, причем второй 65 вход элемента И, первый вход элемента И, и второй нход триггера являются соответственно первым, вторым и третьим нходами каналов совпадений, а выходы ключа и элемента задержки являются соответственно первым и вторым выходами каналон совпадений.

На фиг. 1 приведена временная .диаграмма способа, на фиг. 2 — структурная электрическая схема устройства для его осуществления.

Устройство содержит генераторы

1 и 2 образцовой частоты, формирователи 3-6 импульсов, секционированные линии 7 и .8 задержки с (n-1) и (m 1) выводами соответственно, блок 9 совпадений, состоящий из элемента ИЛИ 10 и каналов 11-1-11-п совпадений, которые в свою очередь состоят из элементов И 12-1 -, 12-п ключей (13-1) -: (1З-n), триггерон (14-1) -. (14-n) и элементов (15-1) (!5-n) задержки, блок 16 совпадений, состоящий из элемента ИЛИ 17 и каналов (18-1) -: (18-m) совпадений, которые в свою очередь состоят из элементов И (19-1) -: (19-в), ключей (20-1)-: (20-m), триггеров (21-1) -; (21-m) и элементов (22-1) -; (22-m) задержки, ключи 23-25, триггеры 26-28, элемент И 29 и счетчик 30 импульсов.

Преобразование фазового сдвига между входными сигналами в цифровой код производится следующим образом.

В исходном состоянии ключ 23 открыт, а ключи 24, 25, (13-1) -. (13-и) и (20-1) - . (20-m) закрыты. Сигнал образцовой частоты fq c выхода генератора 1 через формирователь. 5, которым он преобразуется в последовательность образцовых импульсов длительностью Tü с периодом следования

Т=1/Г (фиг.1а), поступает непосредственно на первый вход элемента И12-1, и на вход секционированной линии 7 задержки. С выходов последней последовательности образцовых импульсов, сдвинутые относительно друг друга на время t задержки между выводами (фиг.1б), поступают на первые входы элементов И (12-2) -: (12-п).

Количество и каналов совпадений 11-1 †: 11-п определяется выражением

TO

tl = щ

Ъ

1 где e t — округленное до большего целого значение отношения Тц / t9 .

Сигнал образцовой частотй Р с вью хода генератора 2 через формирователь б, которым он преобразуется в последовательность образцовых импульсов длительностью ь с периодом следования Т0-— 1/fg (фиг.1е) поступает непосредственно на первый вход элемента И19 и на вход секционированной линии 8 задержки; С выходов послед- ней последовательности образцовых

832493 импульсов, сдвинутые относительно друг друга на время tg задержки между выводами (фиr.1K), поступают на первые входы элементов И (19"2) (19 m) °

Количество m каналов совпадений

19-1 + 19-m определяется выражением

I где nt — округленное до большего целого значение отношения, 10

Выполнение условий (1) и (2), а также условий 4> i где +з < i обеспечивают присутствие в любой момент времени на какой-то из выходов секционированной линии 7 задержки 15 образцового импульса частоты fo и на каком-то из выходов секционированной линии 8 задержки образцового им= пульса частоты

Назовем сигнал, поступающий на фор- () мирователь 3 — опорным сигналом, а сигнал, поступакщий на формирователь

4 — исследуеьым сигналом. С выхода формирователя 3 первый опорный импульс (фиг;1в) привязанный к переходу опорного сигнала через нуль, поступает на вход ключа 25 и через открытый ключ 23 — на первые входы триггеров 27 и 28 и вторые входы элементов M(l2-1) †: (12-и) каналов (11-1) -: (11-и) совпадений соответственно. Триггеры 27 и 28 перебрасываются во второе устойчивое состояl ние, при этом закрывается ключ 23 и открываются ключи 24 и 25. Через последний на вход счетчика 30 импульсов начинают поступать опорные импульсы с выхода формирователя

3 (фиг.1д).

В общем случае первый опорный импульс совпадает во времени с об- 40 разцовыми импульсами на входе нескольких элементов И ряда (12-1) (12-и) (их количество определяется соотношением между Т и tq). Выходной импульс элемента И 12„, в котором про- 4 изошло совпадение переднего фронта опорного импульса с образцовым импульсом канала 11„ . совпадений, переб1асывает триггер 14„. тем calm открывая ключ 13; . Через последний образцовая последовательность импульсов канала 11„(фиг. 1и) начинает поступать на элемент ИЛИ 10 и далее на первый вход элемента И 29.При этом погрешность синхронизации (привязки) этой образцовой последовательности импульсов (назовем ее первой образцовой последовательностью импульсов) с опорным импульсов не превышает значения

С выхода формирователя 4 первый () исследуемый импульс (фиг.2), привязанный к переходу исследуемого сигнала через нуль, через открытый ключ

24 поступает на вход-триггера 26 и вторые входы элементов И (19-)) (19-m)65 каналов (18-1) -(18-m) соответственно. Триггер 26 перебрасывается во второе устойчивое состояние, закрывая при этом ключ 24. В этом случае также происходит совпадение во.времени исследуемого импульса с образцовыми импульсами на входе нескольких элементов И ряда (19-1) †;(19-m) (их количество определяется соотношением между „ + ). Выходной им-. пульс элемента H 191 в котором произошло совпадение переднего фронта исследуемого импульса с образцовым импульсом канала 18> совпадений перебрасывает. триггер 21> тем самым открывает ключ 20 . Через последний образцовая последовательность импульсов (фиг.1р) канала 18у (назовем ее второй образцовой последовательностью импульсов) начинает поступать на элемент ИЛИ 17 и далее на второй вход элемента И 29. При этом погрешность синхронизации (привязки) второй образцовой последовательности импульсов с исследуемым импульсом не превышает значения . К точности изготовления сек- ционированных линий 7 и 8 задержки не предъявляется жестких требований, так как они выполняют вспомогательную функцию выделения образцовых последонательностей импульсов, синхронизированных с опорным. и исследуемым импульсами.

В случае, если на образцовые частоты не накладывается никаких условий, то можно использовать преобразователь мгновенного значения фазовых сдвигов в цифровой код.

На фиг.3 и 4 представлена блоксхема преобразователя.

Это устройство содержит генераторы 1 и 2 образцовой частоты, формирователь 3-6 импульсов, секционированные линии 7 и 8 задержки, блоки

9 11 совпадений, электронный коммутатор 12, ключи 13 16, элементы И

17 и 18, триггеры 19 и 20, счетчики 21-24 импульсов.

Основными узлами преобразователя являются три идентичных блока 9-11 совпадений, каждый из которых содержит элемент ИЛИ 25 и каналы 26 совпадений, причем блок 9 содержит и каналов совпадений (26-1-:26-n), а блоки

10 и 11-m каналов совпадений (26- .1 .-26-m), при этом каждый канал совпадений состоит из элемента И 27, ключа 28, триггера 29 и элемента 30 задержки.

Использование предлагаемого спо- соба позволяет повысить точность

1преобразования мгновенного значения фазового сдвига в цифровой код.

Формула изобретения

1. Способ преобразования мгновенного значения фазового сдвига в

832493 цифровой код путем квантования импульсаьы опорного сигнала временного интервала, начало которого определяется моментом поступления импульса опорного. сигнала, а конец — моментом совпадения во времени импульсов первой и второй образцовых импульсных последовательностей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, задерживают во время две разночастотные образцовые последовательности импульсов, выделяют совпадения опорного и исследуемого импульсов с импульсами соответствующих разночастотных последовательностей и используют последние для формирования упомянутого временного интервала, 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее последовательно соединенные формирователь опорных импульсов, первый ключ, первый триггер, второй ключ и второй триггер, последовательно соединенные зл мент И, третий триггер, третий ключ и счетчик импульсов, формирователи образцовых импульсов,и два генератора образцовой частоты, соединенные с формирователями образцовых импульсов, о т л и ч а ю щ ее с я тем,. что в него дополнительно введены.две секционированные линии задержки и два блока совпадений, причем выходы первого и второго ключей подсоединены к первым входам первого и второго блока совпадений соответственно, выход каждого из формирователей образцовых импульсов — ко второму входу соответствующего блока совпадений и ко входу соответствующей секционированной линии задержки, выходы которой соединены с остальными входами бло- ка совпадений, выходы блоков совпадений подсоединены ко входам элемента И, выход первого ключа соединен со вторым входом третьего триггера, второй выход первого триггера со вторым входом первого ключа, а вы-! ход второго триггера — со вторым входом второго ключа, третий вход которого соединен с формирователем исследуемых импульсов, а второй вход третьего ключа подсоединен к выходу формирователя опорных импульсов.

3. Устройство по п,2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что первый блок совпадений содержит и каналов совпадений и элемент ИЛИ, а второй блок совпадений m — каналов совпадений и элемент ИЛИ, при этом в пределах каждого блока совпадений первые выходы всех каналов совпадений подсоединены к элементу ИЛИ, а вторые выходы и третьи входы всех каналов совпадений соединены в кольцо, причем объединенные первые входы всех каналов совпадений являются первым вхо20 дом блока совпадений, вторые входы каналов совпадений являются 2-:(и+ 1) и 2-:(m+1) входами соответственно первого и второго блоков совпадений, а выход элемента ИЛИ является выходом блока совпадений.

4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый канал совпадений содержит последовательно соединенные элемент И, триггер и элемент задержки, а также ключ, первый вход которого соединен с выходом триггера, а второй его вход и первый вход элемента И объединены, причем второй вход элемента И, .первый вход элемента И и второй вход триггера являются соответственно первым, вторым,и третьим входами каналов совпадений, а выходы ключа и элемента задержки являются соответственно первым и вторым выходами

40 каналов совпадений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 381038, кл. G 01 R 25/00, 23. 04. 70.

2. Авторское свидетельство СССР

9 226028, кл. G 01 R 25/08,18.07 ° 67 °

832493

Составитель Н. Агеева

Редактор Н.Пушненкова Текред Е. Гаврилешко Корректор Г. Решетник

3 акаэ 35 37/60 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ЙПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4