Цифровой фазометр

 

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий управлякадий триггер, первый и второй элементы ИЛИ, три элемента И, счетчик импульсов первого временного интервала, блок отсчета числа измерений, регистрирующий счетчик, генератор квантующих импульсов, триггер, первый и второй формирователи импульсов, входы которых подключены соответственно к измерительной и опорной шинам устройства, а выхо ды первого и второго формирователей импульсов соединены соответственнсэ с первым и вторым входами триггера , выход которого подключен к первым входам первого элемента И и , блока отсчета числа измерений, второй вход которого соединен с новочным входом регистрирующего счетчика и с пусковой шиной устройства , второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора квантующих импульсов и к первому входу второго элемента И, третий ; вход первого элемента И соединен с выходом блока отсчета числа измерений , а выход первого элемента И подключен к входу регистрирующего счетчика, выход второго элемента И соединен с входом счетчика импульсов первого временного интерва-. ла, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия , в него введены триггер выделения первого временного интервала, блок элементов И-ИЛИ, запоминающий регистр, а счетчик импульсов первого временного интервала выполнен реверсивным, регистрирующий счетчик содержит делитель частоты, второй элемент ИЛИ и накопитель, причем вход регистрирующего счетчика соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с выходом третьего элемента И, а выход второго элемента ИЛИ подключен к входу накопителя, установочный , вход которого соединен с установочными входами делителя частоты и регистрирующего счетчика, выход триггера соединен с вторым входом (Л второго элемента И и первыми входами управляющего триггера и триггера с выделения первого временного интервала , второй вход которого ПОДКЛЮ-, чен к первому входу блока элементов И-ИЛИ, установочному входу триггера и пусковой шине устройства , инверсный выход триггера - к пусковой шине устройства, инверсный выход триггера выделения первого временного интервала соединен с первым управляющим входом блока элементов И-ИЛИ, выход триггера вы;о деления первого временного интервала подключен к управляющим входам СП управляющего триггера, блока отсчета 4ib числа измерений, счетчика импульсов первого временного интервала, к входу запоминающего регистра, к второму управляющему входу блока элементов И-ИЛИ, первые и вторые информационные входал которого соединены соответственно с шинами установки начального кода устройства и с выходами шпокшнающего регистра, а информационные выходы и выход блока элементов И-ИЛИ соединены соответственно с установочными входами и входом разрешения установки счетчи

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ)4АЛИСТИЧЕОНИХ . РЕСПУБЛИК

Э 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3414078/18-21 (22) 29.03.82 (46) 15.09.8 3. Бюл. Р 34 (72) В.Г.Бердышен и В.П.Земпянский (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 822076, кл. G 01 R 25/00, 1981. "

2. Авторское свидетельство СССР 9 638139, кл. G 01 R 25/08, 1979 (прототип).

> (54)(57) ЦИФРОВОИ ФАЗОМЕТР, содержащий управлякщий:триггер, первый и второй элементы ИЛИ, три элемента.

И, счетчик импульсов первого времен ного интервала, блок отсчета числа, измерений, регистрирующий счетчик,генератор квантующих импульсов, триггер, первый и второй формирователи импульсов, входы которых подклю. чены соответственно к измерительной и опорной шинам устройства, а выхо-. ды первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами триггера, выход которого подключен к -первым входам первого элемента И и блока отсчета числа измерений, второй вход которого соединен с уста-. новочным входом регистрирук>щего счетчика и с пусковой шиной устройства, второй вход первого элемента . И подключен к выходу генератора . квантующих импульсов и к первому входу второго элемента И, третий вход первого элемента И соединен с выходом блока отсчета числа измере" ний, а выход первого элемента И подключен к входу регистрирующего счетчика, выход второго элемента

И соединен с входом счетчика импульсов первого временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены триггер выделения первого временного интервала, блок элементов И-ИЛИ, запоминающий регистр, а счетчик импульсов первого временного интервала выполнен реверсивным, регистрирующий счетчик содержит делитель частоты, второй элемент ИЛИ и накопитель, причем вход регистрирующего счетчика coe"" динен с входом делителя частоты, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с выходом третьего элемента И, а выход второго элемента ИЛИ подключен к входу накопителя, установочный. вход которого соединен с установочными входами делителя частоты и ° регистрирующего счетчика, выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И и первыми входа" ми управляющего триггера и триггера выделения первого временного интервала, второй вход которого подклю-, чен к первому входу блока элементов И-ИЛИ, установочному входу триггера и пусковой шине устройства, иНверсный выход триггера - к пусковой шине устройства, инверсный вы>..од триггера выделения первого временного интервала соединен с первым управляющим входом блока элементов И-ИЛИ, выход триггера выделения первого временного интервала подключен к управляющим входам управляющего триггера, блока отсчета числа измерений, счетчика импульсоВ первого временного интервала, к входу запоминающего регистра,.к вто рому управляющему входу блока элементов И-ИЛИ, первые и вторые информационные входы которого соединены соответственно с шинами установки начального кода устройства и с выходами апоминающего регистра, а информационные выходы и выход блока элементов И-ИЛИ соединены соответственно с установочными входами и входом разрешения установки счетчи104 1954 ка импульсов первого временного интервала, выход переполнения которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, а информационные выходы счетчика импульсов первого временного интервала соединены с ,информационными входами запоминающего регистра, второй вход управляю1

Изобретение относится к электрическим и магнитным измерениям и может быть использовано для измерения разности фаз между двумя гармоническими сигналами при наличии по- 5 мех и возможном прерывании одного иэ сигналов.

Известно устройство для измерения разности фаз, содержащее фазоцифровой преобразователь, счетчик, 10 цифровой накопитель, блок отсчета, блок коррекции $1) .

Недостатком данного устройства является его конструктивная сложность, обусловленная необходимостью определения разности между результатами измерения разности фаэ в первом периоде исследуемых сигналов и результатом, полученным в каждом йоследующем периоде, и сравнения кода, соответствующего абсолютной величине разности, с фиксированным кодом. Операции вычитания и сравнения параллельных кодов приводят к существенному усложнению аппаратуры, Наиболее близким к предлагаемо- 25 му является цифровой фазометр, содержащий первый и второй формиро-. ватели импульсов, входы которых подключены соответственно к измерительной и опорной шинам, триггер, 0 три элемента И, два элемента ИЛИ, управляющий триггер, генератор тактовых импульсов, регистрирующий счетчик, блок выделения первого интервала времени, дополнительный 35 счетчик (2) .

Недостатком известного устройства является большое время измерения разности фаз, обусловленное формированием временных интервалов, 40 о пропорциональных разности фаз 9 +ЗбО, во всех случаях, когда длительность первого временного интервала больше половины периода следования опорного и приемного сигналов. Так ка сдвигу фаз 360 соответствует временной интервал, равный длительности периода исследуемых сигналов, то измеряемые временные интервалы, заполняемые квантующими импульсами, больше временных интервалов, про о- 50 щего триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход управляющего триггера подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и с вторым входом блока элементов И-ИЛИ.

2 порциональных разности фаэ.j,,на величину длительности периода, что увеличивает общее время измерения в два раза.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий управляющий триггер, первый и второй элементы ИЛИ, три элемента И, счетчик импульсов первого временного интервала, блок отсчета числа измерений, регистрирующий счетчик, генератор квантувщих импульсов, триггер, первый и второй формирователи импульсов, входы которых подключены соответственно к измерительной и опорной шинам устройства, а выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами триггера, выход которого подключен к первым входам первого элемента И и блока отсчета числа измерений, второй вход которого соединен с установочным входом регистрирующего счетчика и с пусковой шиной устройства, второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора квантующих импульсов и к первому входу второго элемента, И, третий вход первого элемента И соединен с выходом блока отсчета числа измерений, а выход первого элемента И подключен к входу регистрирующего счетчика, выход второго элемента И соединен с входом счетчика импульсов первого временного интервала, введены триггер выделения первого временного интервала, блок элементов И-ИЛИ, запоминающий регистр, а счетчик импульсов первого временного интервала выполнен реверсивным, регистрирующий счетчик содержит делитель частоты, второй элемент ИЛИ и накопитель, причем вход регистрирующего счетчика соединен с входом делителя частоты, .выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с, .1041954 выходом третьего элемента И, а выход вгорого элемента ИЛИ подклю- чен к входу накопителя, установоч« . ный вход которого соединен с устано- вочными входами делителя частоты и регистрирующего счетчика, выход триг гера соединен с вторым входом второго элемента И и первыми входами управляющего триггера и триггера выделения первого временного интервала, второй вход которого подклю- .. Ю чен к первому входу блока элементов

И-ИЛИ, установочному входу триггера и пусковой шине устройства, инверсный выход триггера - к пусковой шине устройства, инверсный выход триггера.15 выделения первого временного интер-, вала соединен с первым управляющим входом блока элементов И-ИЛИ, выход триггера выделения первого временного интервала подключен к управляю":. ;р щим входам управлякщего триггера, блока отсчета числа измерений, счетчика импульсов первого временного . интервала, к входу запоминающего регистра, к второму управляющему вхо- 5 ду блока элементов И-ИЛИ, первые .и вторые информационные входы которо"

ro соединены соответственно с шинами установки начального кода устройства и с выходами запоминающего регистра, а информационные выходыи выход блока элементов И-ИЛИ соединены соответственно с установочными входами и входом .разрешения установки счетчика импульсов первого временного интервала, выход пере- 35 полненйя которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, а информационные выходы счетчика им-.— пульсов первого временного интерва+ ла соединены с информационными : 4p входами запоминающего регистра, второй вход управляющего триггера соединен с выходом первого элемента

ИЛИ, а выход управляющего триггера., подключен к первому входу третьего 45 элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и с вторым входом блока элементов И-ИЛИ °

На фиг. 1 изображена структурная схема цифрового фазометра; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Фазометр состоит из первого фор-. мирователя 1 импульсов, на вход которого поступает напряжение исследуемого сигнала, второго формирова55 теля 2 импульсов, на его вход подается напряжение опорного сигнала, триггера 3, Первого элемента И 4,.: регистрирующего счетчика 5, триггера 6 выделения первого временйо." 6О

ro интервала, блока 7, отсчета числа измерений, генератора 8 квантующих импульсов, второго элемента

И 9, блока 10 элементов И-ИЛИ, счетчика 11 импульсов первого вре-: Я менного интервала запоминающего .регистра 12, упранляющего триггера

13, элемента. И 14, первого элемента ИЛИ 15, делителя 16 частоты, второго элемента ИЛИ 17, наколите. ля 18.

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу фазометра| графически изображают: 0 - импульсы на выходе первого формирователя 1;

d - -импульсы на выходе второго фор. миронателя 2; б - импульсы на выходе триггера 3; 4 — сигнал на выходе триггера 6 выделения первого временного интервала; ф — импуль-. сы на выходе первого элемента И 4;

B - импульсы на выходе управляющего триггера 13; ж - импульсы на выходе третьего элемента И 14; — импульсы на выходе второго элемента

И 9; И - импульсы на выходе первого элемента ИЛИ 15.

Устройство работает следующим образом.

Измерение разности фаз производится по k периодам исследуемых сигналов, причем н делителе 16 частоты регистрирующего счетчика 5 фиксируется величина дробной части периода, а в накопителе 18 — целое. число периодов.

ФоРмиронание временного ннтернала, пропорционального разности фаз, производится от импульса иссле. дуемого сигнала до опорного импульса, а регистрирующий счетчик 5 является вычитающим. Прерывание исследуемого сигнала приводит к останонке счета и запоминанию промежуточного результата, а при появлении исследуемого сигнала измерение продолжается.

По сигналу "Пуск" триггеры 3,6 и управляющий триггер 13, накопитель .

18, делитель 16 частоты и блок 7 отсчета числа измерений устанавливаются н исходное состояние и сигналом, поступающим с инверсного выхода триггера 6, разрешается прохождение кода с шин установки начального кода через блок 10 элементов

И-ИЛИ -на установочные входы счетчика

11, на вход разрешения установки которого поступает сигнал "Пуск", также прошедший через блок 10. В счетчик 11 записывается неличина

Н/2. Й определяется из условия

М =Т/С, где (N — Ц вЂ” емкость счетчика 11;

Т вЂ” период следования опорного и исследуе- . мого сигналов; период следования кнантующих импульсов.

По окончании сигнала "Пуск" короткие импульсы, сформированиые по положительным переходам через нуль входных сигналов, с выходов. 1041954 формирователей 1 и 2 (Фиг. 2а,б) поступают на входы триггера 3, который вырабатыв".åò импульс первого временного интервала (фиг. 2в).

Этот импульс открывает элемент И 9 и квантующие импульсы с выхода генератора 8 в течение интервала времени t - tg поступают на вход счетчика 11 (фиг. 2з ), который работает на вычитание. После окончания импульса первого временного интервала элемент И 9 закрывается, а в счетчике 11 фиксируется величина N/2-È, где и - количество квантующих импульсов, прошедших . через элемент И 9 в течение первого 15 временного интервала.

По заднему фронту импульса, сформированного триггером 3, срабатывает триггер 6, сигналом с инверсного выхода которого запрещается 20 прохождение через блок 10 сигналов, поступающих по шине "Пуск" и по шинам установки начального кода.

Поло:хительным перепадом с выхода триггера 6 (фиг. 2г) запускается блок 7 отсчета числа измерений, который снимает блокировку с первого элемента И 4, "и производится перепись содержимого счетчика 11 в запоминающий регистр 12. Потенциалом с прямого выхода триггера 6 раэре- 30 шается работа управляющего триггера

13, счетчик 11 переключается для работы на сложение, а блок 10 элементов И-ИЛИ открывается для прохождения сигналов с выхода второго 35 формирователя 2 и с информационных выходов регистра 12 на входы счетчика 11. Импульсом следующего временного интервала, формируемого триггером 3, открывается первый и 40 второй элементы .И 4 и 9, и квантующие импульсы в течение интервала вре мени С -14 фиг.(2д,з) поступают в счетчики 5 и 11. По переднему

ФРОнту импульса пОступающеГО 45 выхода триггера 3 (фиг. 2в, момент в емени t, ), срабатывает управляющий триггер 13 (фиг. 2е), откр

Р 3 Ф

) ывая третий элемент Й 14, который в моМ с нт времени t4 пропускает импульс

50 с выхода второго формирователя

2 на входы первого и второго элентов ИЛИ 15 и 17 (фиг. 2ж).. Коротментов кий импульс, прошедший через и р элемент ИЛИ 15 (фиг. 2и), возвращае 13 в исход- 55 ное состояние, и третий элемент И закрывается. По концу импульса временного интервала в момент времени

14 закрываются также первый и второй элементы И 4 и 9, срабатывает блок 7, который подсчитывает количество измеряемых временных интервалов, а в счетчиках 5 и 11 фиксируется количество квантующих импульсов, поступивших в течение временного интервала. Импульсом с выхода второго формирователя 2, прошедшим через блок 10 на вход разрешения установки счетчика 11, производится перепись содержимого запоминающего регистра 12 через блок 10 в счетчик 11, а импульс, прошедший через второй элемент

ИЛИ 17, записывается в накопитель

18, что эквивалентно добавлению к величине, зафиксированной в Регистрирующем счетчике 5, числа, соот-. ветствующего количеству квантующих

L., импульсов, заполняющих временной интервал, равный периоду следования входных сигналов. Временной интервал С 4 - В4 пропорционален разности фаз, близкой к нулю, а ин-. тервал Су- С - разности Фаз, близ кой к 360О. В этом случае сигнал переполнения на выходе счетчика 11, появляющийся через время (Т - (Т/2

Т/2 + $ . и J относительно начала временного интервала, вырабатывается раньше, чем приходит импульс с выхода второго формирователя 2, и,управляющий триггер 13 возвращается в исходное состояние импульсом переполнения, прошедшим первый эЛемент ИЛИ 15 в момент времени (Фиг. 2е), а добавление вели6 чины периода к отсчету в регистрирующем счетчике 5 не производится.

После подсчета К измерительных временных интервалов блок 7 вырабатывает сигнал, блокирующий прохождение импульсов через первый элемент И 4 до поступления следующего сигнала "Пуск".

Таким образом в предлагаемом

Фазометре время измерения разности фаз уменьшено в два раза, Повышение быстродействия достигается за счет формирования измерительных врем енных интервалов, пропорциональных сдвигу Фаз ц (а не (p + как в прототипе), и осуществления коррекции отсчета непосредственно в регистрирующем счетчике.

10-419 54

1041954

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Зак аз 7121/4 б

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

Составитель Н. Каплин

Редактор Л.Алексеенко Техред N.Tåïåð Корректор g, Макаренко