Преобразователь "фаза-код

Преобразователь "фаза-код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 938194 (51) Дополнительное к авт. свкд-ву— (22) Заявлено 02. 12. 80 (21) 3210249/18-21 с присоедииеииект заявки И (23) Приоритет

Опубликоваио 23.06. 82. Бюллетень № 23

Дата огубликоваиия описания 23.06 ° 82 (5 l ) М. Кл.

G 01 R 25/00

9оударотеапвй комитет

CCCP ао змеи изобретений к открытий (53) УД К 621. 317. . 772(088. 8) (72) Авторы изобретения

А.Д.Зеня, В.Е.Тырса и В.В.Дюн1к

i т-"": г

Ф:; М

1

7 т .т

Харьковский автомобильно-дорожный=иттдтнтут им. Комсомола Украины (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА — КОД

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к области фазовых измерений,, Известен цифровой фазометр для измерения мгновенного значения разности фаз, в котором осуществляется

5 умножение фазового интервала и содержащий формирователи импульсов, триггеры, элементы И, счетчик импульсов и два импульсных генератора с ударным возбуждением (1 J.

Недостатками этого фазометра являются пониженная точность измерения, обусловленная невысокой стабильностью частоты генераторов с ударным возбуждением, и значительное время измерения.

Наиболее близким к предлагаемому преобразователю по технической сущности является цифровой фазометр 20 с измерением за один период входного сигнала, содержащий формирующие устройства, генератор квантующих импульсов, переключатель рода рабо-, ты, триггеры, элементы И и счетчик импульсов (2 ).

Недостатком этого фазометра является пониженная точность измерения, обусловленная методической погрешностью квантования временных интервалов.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь фаза-код, содержащий два формирователя импульсов, соединенных с входами первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого ключа, соединенного с входом первого реверсивного счетчика, второй триггер, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов ойорного сигнала, а выход — с первым входом второго ключа, соединенного с входом второго реверсивного счетчика, генератор, соединенный через третий формирователь импульсов с вторыми

9381 94 мирует выходной импульс, длительность которого равна временному сдвигу t между входными напряжениями . Одно из входных напряжений (опорное) через формирователь 1 импульсов поступает также на вход

111 триггера 4, который формирует импульс длительностью Тх=)/fg . Выходные импульсы триггеров 4 и 5 поступают далее иа первые входы ключей 7 и 8 соответственно, на вторые

15 входы которых через формирователь

3 импульсов поступают квантующие импульсы периода Тр с выхода генератора 8 квантующих импульсов. Таким образам в реверсивном счетчике 9

20 зафиксируется код щ, являющийся цифровым эквивалентом периода Т> вход. ных сигналов, а в реверсивном счетчике 10 — код К, являющийся цифровым эквивалентом временного сдвига й, 25 между входными сигналами, т. е.

Т1(= ТОЮ (11 (27

Выходные импульсы триггера 4 поступают также на элементы ) 2-)

> 12-и задержки с временами задержки — Ти и далее на первые входы ) ключей 13-1 — IЗ-И, а выходные импульсы триггера 5 †.на элементы

12-и+1 — 12-2)1 задержки с времена1

35 ми задержки С вЂ” e и далее на перИ вые вхо,цы ключей 13-и+1 — 13-2И.

На вторые входы ключей 13-1 — 13-2h поступают квантующие импульсы с выхода формирователя 3 импульсов, которые подсчитываются дополнительны о ми счетчиками 14-1 — 14-211 соответственно.

Коды квантующих импульсов Фиксируемые дополнительными счетчиками

14-1 — 14-и и 14-11+1 — 14-211 импуль50

55 входами первого и второго ключей, дополнительно введены 2)1 каналов измерений, два дешифратора и два электронных коммутатора, причем первые входы первых Vi каналов измерений соединены с выходом первого триггера, первые. входы вторых Vl каналов измерений с выходом второго триггера, вторые входы всех каналов измерений соединены с выходом третьего формирователя импульсов, а выходы 2И каналов измерений соединены через электродные коммутаторы с входами первого и второго дешифраторав, выходы двух младших разрядов первого и второго реверсивных счетчиков соединены с соответствующими входами первого и второго дешифраторов соответственно, выходы дешифраторов соединены с соответствуюшими входами реверсивных счетчиков. При этом каждый канал измерений содержит последовательно соединенные элемент задержки, ключ и дополнительный счетчик импульсов, причем вход элемента задержки и второй вход ключа являются соответственно первым и. вторым входами каналов измерений, а выходы дополнительных счетчиков являются выходами каналов измерений.

Причем дополнительный счетчик содержит два триггера, последовательно соединенных по счетному входу, при этом счетный вход первого триггера является входом дополнительного счетчика, а прямые и инверсные выходы обоих триггеров являются выходами дополнительного счетчика.

На чертеже привеДена структурная схема предлагаемого преобразователя, Преобразователь содержит формирователи 1-3 импульсов, триггеры 4 и

5, генератор б квантующих импульсов, ключи 7 и 8, реверсивы1е счетчики

9 и )б импульсов, каналы ll -I

11-2И измерений, состоящие из элементов 12-1 — 12-2й задержки, ключей

t3-1»- l3-211и дополнительных счет.чиков 14-1 — 14-2и, дешифраторы

15 и 16, электронные коммутаторы

17 и 18.

В качестве дополнительных счетчиков !4-1 — 14-2)1 импульсов использованы триггеры 19-) — 19-2и и 20-1

20-2И с счетными входами.

Преобразователь фаза — код работает следующим образом.

Входные напряжения с частотой

fg, фазовый сдвиг между которыми необходимо измерить, поступают через формирователи 1 и 2 импульсов на входы триггеров 5. Последний форсов из-за методической погрешности квантования могут отличаться от кодов, заФиксированных в счетчиках

9 и 10 соответственно, на единицу.

Этот факт позволяет использовать в качестве счетчиков 14-1-14-2п импульсов два двоичных разряда (два последовательно соединенных триггера

19-1 — 19-2и и 20-1 — 20-2И с счетными входами). При этом в дополнительных счетчиках импульсов фиксируется не все число, а два младших разряда кода числа. Анализ состояний счетчиков 14-1 —. 14- и и тригге9381 (у+1) (и+ <) g" - =360

1ю

5 ров двух младших двоичных разрядов реверсивного счетчика 9, а также счетчиков 14-И+1 — 14-2И и триггеров двух младших двоичных разрядов реверсивного счетчика 10.производится соответственно дешифраторами 15 и 16. Выходы (пряьые и инверсные) двух младших разрядов счетчиков 9 и 10 подключены к входам дешифраторов 15 и 16 соответственно посто- 10 янно, а выходы счетчиков 14-1 - 14-М и 14-И+1 — 14-2и (прямые и инверсные выходы двух триггеров) подключаются. к входам соответственно дешифраторов IS и 16 последовательно so вре- 15 мени с помощью электронных коммутаторов 17 и 18.

Этот анализ (сравнение кодов)проводится после окончания счета во всех счетчиках, кроме того, перед 20 проведением анализа коды ю и К, зафиксированные в счетчиках 9 и 10 соответственно, умножаются на число (п+1). Наиболее просто можно осуществить такое умножение, выбрав 25 (и+1)=2, при этом кодыаи К сдвигаются на Р двоичных разрядов.

Функциональное назначение дешифраторов 15 и 16 состоит в следующем.

При коде двух младших разрядов счет- Зо чика 9, меньшем кода счетчика 141 п(1 «% 13 n) на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 импульсов с выхода дешифратора 15 поступает импульс сложения. При обратном соотно35 шении кодов с выхода дешифратора 15 поступает импульс вычитания на вычита- ющий вход реверсивного счетчика 9. При равенстве кодов дешифратор не срабатывает. Аналогично проходит и работа дешифратора 16.

После окончания анализа состояний счетчиков результат усреднения кодов е и К можно считать следующим образом: состояния триггеров с

1-ro no r-ный (отсчет ведется со стороны. младших разрядов) счетчи.ков 9 и 10 будут соответствовать дробной части, а остальных триггеров — целой части кодов ю и К соответственно, т.е, при таком считывании осуществляется деление кодов спи К Hà (n+1). Здесь и — результат усреднения кода m;. К - результат усреднения кода К.

Дпя ясности заметим, что вышеописанные операции усреднения кодов

m и К с целью получения кодов m u

94 6

Й, эквиваленты реализации следующих алгоритмов где m. К. — коды, которые зафиксировали бы счетчики

14-1 — 14- И и 14-И+1—

14-2И при условии, что эти счетчики были бы выполнены по числу разрядов, соответствующих фиксируемому коду m.и К.

1 -. последовательно пробегает значения от 1 дои..

Искомый фазовый сдвиг определяется по формуле в ЭВЦМ

Таким образом, для повьппения точности преобразования фазового сдвига производятся многократные измерения временных интервалов ТХ и t в параллельных каналах измеХ р е ний 1 1-1 — 1 1- 1 и 1 I w+ I — I 1-2 И соответственно с последующим усреднением результатов. Просуммировав значения измеряемых временных интервалов Т -Т„ и С -1„ „ полученных на выходах счетчиков 9,14-1 — 14-д и

I0 14-И+1, — 14-2р соответственно, и разделив эти суммы на (и+1), где

n — количество каналов, получаем усредненнбе значение измеряемых временных интервалов. При этом погреш " ность получаемого результата уменьшается в ((п+1) раз по сравнению с погрешностью результата однократного измерения при увеличении времени измерения по сравнению с временем однократного измерения всего лишь на наибольшее время задержки С;;, соответствующей элементу задержки 12- 1, где 1 =1,...,2и.

Очевидно, что неточность изготовления элементов задержки 12-1 -12-2й не влияет на,точность измерения.

Наоборот, случайный разброс параметров линий обеспечивает случайййй характер начала измерения, что необходимо для усреднения.

Следует отметить, что времена

1 задержки - С иГ,1- и могут быть

VI неизвестными.

Сложность же предлагаемого преобразователя по сравнению с известным увеличивается незначительно, так

938194 как в качестве дополнителыьгх счетчиков каналов измерений 11-1 -l 1-2И используются два триггера с счетными входами вместо набора триггеров по числу разрядов, соответствующих фиксируемому коду, а усреднение кодов осуществляется с помощью коммутаторов и дешифраторов.

СВкидаемый положительный эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в повьппении точ-ности преобразования.

Формула изобретения

1. Преобразователь фаза — код, содержащий два формирователя импульсов, соединенных с входами первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого ключа, соединенного с входом первого реверсивного счетчика, второй триггер, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов опорного сигнала, а выход — с первым входом второго ключа, соединенного с входом второго реверсивного счетчика, генератор, соединенный через третий формирователь импульсов с вторыми входами первого и второго ключей, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него дополнительно введены 2 каналов измерений, два дешифратора и два электронных коммутатора, причем первые входы первых И каналов измерений соединены с выходом первого триггера, первые входы вторых И каналов измерений — с выходом второго триггера, вторые входы всех каналов измерений - с выходом третьего формирователя импульсов, а выходы 2 И каналов измерений соединены через электронные коммутаторы с входами первого и второго дешифраторов, выходы двух младших разрядов первого и второго реверсивных счетчиков соединены с соответствующими входами nepl0 ного и второго дешифраторов соответственно, выходы дешифраторов соединены с соответствующими входами реверсивных счетчиков, при этом каждый канал измерений содержит последовательно соединенные элементы задержки, ключ и дополнительный счетчик импульсов, причем вход элемента задержки и второй вход ключа являются соответственно первым и вторым входами каналов измерений, а выходы дополнительных счетчиков являются выходамн каналов измерений.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что дополнительный счетчик содержит два триггера, последовательно соединенных по счетному входу, причем счетный вход первого триггера является входом дополнительного счетчика, 30 а прямые и инверсные выходы обоих триггеров являются выходами дополнительного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 123!665, кл. G О! R 25/08, 1967 °

2. Смирнов П.Т. Цифровые фазометры., Л., "Энергия", !974, с. 16, рис. 6.