Фазочувствительный преобразователь "напряжение-код

Фазочувствительный преобразователь "напряжение-код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. Союз Советскмк

Соцмапмстмческмк

Рес у

О П И С А Н И Е (930662

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.10.80 (2! ) 2997592/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5! )М. Кл.

Н 03 К 13/20

3ЪсударетиаеИ комктет

СССР

Опубликоваио23.05.82. бюллетень М 19 (53) УДК 681., .325(088.8) ав авлан нмвретеккй

N вткрнткк

Дата опубликования описания 23.05.82

H.М. федоров (72) Автор .. изобретения т

Р

Ордена Трудового Красного Знамени институт геофизики, Уральского научного центра АН СССР (71) Заявитель (54) ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЕ-КОД

1О

Известен цифровой измерительный пре образователь с промежуточным преобразованием входной величины в пропорцио нальное приращение частоты импульсной последовательности. Характеристики гголучаемого при этом потоке импульсов, связанные с соответствующими параметрами сигнала, находят путем подсчета по определенному алгоритму числа импульсов за фиксированный интервал времени с помощью суммирующего счетчика импульсов илн реверсивного счетчика, управляемого опорным напряжением или входным сигналом f 1).) Изобретение относится к области электрических измерений в диапазонах инфранизких и звуковых частот и может использоваться при определении амплитудно-фазовых частотных характеристик че тырехполюсников, при акустических измерениях, исследованиях в области систем автоматического управления и регулирования, в геофизике, биофизике.

Недостаток известного преобразователя - низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической cymности к изобретению является цифровой фазочувствительный преобразователь переменного налряжения, содержащий измери-тельный частотный блок (ИЧБ), подкгпоченный через смеситель частоты и элемент

И к счетчикам импульсов, и задающий генератор, управляющий упомянутыми элвментом и смесителем через делители час тоты (2).

Данное устройство имеет неудовлетворительную точность преобразования и за .нестабильности центральной частоты измерительного частотного блока.

Бель изобретения - увеличение точности фазочувствительного преобразователя переменного напряжения в цифровой код.

Поставленная цель достигается тем, что в фаэочувствительный преобразователь напряжение-код, содержащий задающий генератор, ИЧБ, вход которого подключен к входной клемме преобразователя, 93066 и последовательно соединенные элемент

И и счетчик импульсов, введены формирователь временного интервала, элемент

ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ, и блок случайной задержки, причем выходы измерительного частотного блока и задающего генератора подключены х входам формирователя временного интервала, выход которого подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ, втооой вхоп кото- 10 рого подключен к клемме опорного сигнала, а выход — к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к клемме сигнала управления, а третий — к выходу блока случайной задержки,1$ вход которого подключен к выходу задающего генератора.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2временные диаграммы его работы.

Фазочувствительный преобразователь напряжение-код содержит измерительный частотный блок ИЧБ 1, выход которого подключен к входу формирователя 2 временного интервала, второй -вход которого подключен к выходу задающего генератора 3, а выход — к входу элемента ИСКЛЮЧАЮ

ШЕЕ ИЛИ 4, блок 5 случайной задержки, вход которого подключен к выходу задающего генератора 3, а выход - к входу З0 элемента И 6, другой вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 4, а выход - к входу счетчиКа 7.

На эпюре 8 (фиг. 2) приведена времен3$ ная зависимость входного сигнала

U Umsin Q4, на эпюре 9 - зависимость от времени частоты м { t ) выходного сигнала ИЧБ; на энюре 10опорный сигнал.

На эпюре 9-1 (фиг. 3) изображена

40 временная зависимость выходного сигнала ИЧБ; ía smope 11 - сигнал, формируемый задающим генератором; на эпюре

12 - выходной сигнал формирователя вре-: менного интервала; на эпюре 13 - выходные импульсы блока случайной задерм « ки импульсов (a y, Т - случайные времена задержки), На эпюре 14 - выходной сигнал элемента И. Зпюры 12-14 соответствутбт времени О (1 (t u х %х

1„+ — (4 (где 1 - сдвиг во а Я >

1 времени опорного сигнала по эпюре 10 (фиг. 2). На эпюрах 12-1,..., 14-1 изображены временные зависимости тех же сигналов, что и на эпюрах 12- 1ф, одна-$$ ко в данном случае t „(4 < < „+ — .

В исходном состоянии на вход ИЧБ 1 поступает обрабатываемое напряжение

2 4

0 = 0„„5in Qt а к входу элемента

ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 4 подводится опорный сигнал 0 „=- S1$5 91п Я (tt<) °

Низкий потенциал, присутствующий на входе Управление посредством элемента И 6 отключает счетчик 7 от прочих узлов преобразователя. После этого счетчик 7 устанавливается в нулевое состояние.

Частота и>(t ) выходного сигнала

ИЧБ определяется формулой

+()= о+ "" " где Щп= Ю, — девиация частоты;

К - крутизна модуляционной характеристики ИЧБ..

Задающий генератор 3 вырабатывает последовательность импульсов с периодом

T. Формирователь 2 запускается каждым выходным юлпульсом ЗГ и каждый раз формирует, например, одиночный импульс с длительностью, равной мгновенному периоду выходного сигнала ИЧБ. При

, <(иУ0 ИМЕЕМ. 4- sinQt ° Я Мп

Ио ta30

Блок 5 случайной задержки задерживает импульсы, генерируемые ЗГ; на случайное время, лежащее в интервале (О,Т), причем указанное время задержки подчиняется закону равномерной плотности с плотностью вероятности 1/Т.

При t элемент И 6 деблокнруется и счетчик подключается к элементу

ИСКЛЮЧАЮВЕЕ ИЛИ 4. Если О < 4 4 t„, то Ос@> 0 и элемент ИСКЛЮЧАЮШЕЕ

ИЛИ 4 работает в режиме повторителя импульсов, формируемых формирователем

2. На вход элемента И 6 по каждому импульсу, вырабатываемому ЗГ, поступает одиночный импульс с длительностью и короткий импульс, задержанный на случайное время блоком случайной задержки.

Математическое ожидание m и дисперсия 6 наличия счетного импульса на выходе элемента И 6 выражаются формулами

=с/т и 6=(я(- )) ".

В соответствии с этим математическое ожидание rn количества импульсов, поступивших на вход счетчика 7 в течение интервала времени (О, t ), m„= (t i — (сояй1 -<)j.

При t 11 опорный сигнал меняет знак (О >и (О) и элемент ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 4- превращается в инвертор, 5 03066 поэтому на вход элемента И 6 поступают импульсы с длительностью Т- с . Математическое ожидание п1 числа срабатываний счетчика 7 за интервал времени (4, +Þ)

4 Ъ| 1 Jl Ъ > т)

agar r -,я

В момент времени 1 = В„+Х/Я сигнал вновь становится положительным, Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 вновь превращается в повторитель и на вход элемента И 6 по-прежнему поступают импульсы с длительностью Г

Математическое ожидание Irt количеств

3 ва счетных импульсов, выработанных эле- <> ментом И 6, за время (1 + ЛИ, 2ЛIЯ ).

Итак, в результате обработки одного периода входного сигнала в счетчике 7 зафиксировано некоторое случайное количество импульсов с математическим ожи- 20 данием

Фазочувствительный преобразователь напряжение-код, содержащий задающий генератор, измерительный частотный бпок, вход которого подключен к входной клем ме преобразователя и последовательно соединенные элемент И и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, s него вве дены формирователь временного интервала, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и блок случайной задержки, причем выходы измерительного частотного блока и задающего генератора подключены к входам формирователя временного интервала, выход которого подключен к первому входу эле-. мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к клемме опорного сигнала, а выход - к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к клемме сигнала управления, а третий к выходу блока случайной задержки, вход которого подключен к выходу задающего генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

% 409366, кл. Н 03 К 13120, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М9 636798 кл. Н 03 К 13/20, 1978. у 8 7IM

III =1"П ФД1 бтра = + . фа;Я

1д Я. 3 Я 1 . 1

О

Величина лlЯ Т выбрана кратной ем- кости счетчика 7, поэтому первое cnarae мое в выражении для гп обращается в нуль.

В преобразователе численные значения величин Q и Т постоянны и не из- Зй меняются под воздействием дестабилизирующих факторов, поэтому укаэанная краз» ность соблюдается с высокой точностью, а погрешность преобразования, которая могла бы быть вызвана нарушением 35 этой кратности, отсутствует. Это выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, для нормального функционирования которого кратной емкости счетчика должна быть величина зависящая от несте.-46 бильной центральной частоты ИЧП.

Следующие периоды входного сигнала обрабатываются преобразователем аналогичным образом. По истечении времени р 2RR потенциал управления обращается в нуль и вход счетчика 7 блокируется.

К этому моменту в СИ зафиксировано

9.И ш„„

N=> — cosV

О импульсов, где 4 Я . - фазовый сдвиг между входным и опорным сигналами.

Коэффициент вариации V — результат преобраэ ова ния

Я(" от2

V- yr„

83IIm cOSЧ У

М Il при больших 5 может быть как угодно малым.

Формула изобретения

930662 фиа2

18g.

Й-f

Составитель М. Катанова

Редактор М. Данканич Техред Я. Надь Корректор М. Пожо

Заказ 3527/82 Тираж 954 Подписное

ВНИИЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, .4