Устройство для поверки фазометров

 

УСТРОПСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ ФАЗОМЕТРОВ, содержащее генератор, первый цифроаналоговый преобразователь , выход которого соединен с первым выходом устройства, ангшоговый сумматор, к входам которого подсоединены выходы аттенюаторов, к входам которых подключены соответственно вь1ходы генератора постоянного напряжения , дополнительных цифроаналоговых преобразователей, а также второго цифроаналогового преобразователя, выход аналогового сумматора соединен с вторым выходом устройства, отличающее с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона , в него введены последовательго соединенные первый накапливающий сумматор, первый постоянный запоминающий элемент и первый регистр, выходы которого соединены с входами первого цифроаналогового преобразователя , последовательно соединенные первый сумматор, второй постоянный запоминаквдий элемент и второй регистр, выходы которого соединены с входами второго цифроаналогового преобразо .вателя, а входы первого сумматора соединены с выходами первого накапливакядего сумматора, а также дополнительные накапливающие сумматоры,постоянные запоминающие элементы, сумматоры и регистры, причем выходы дополнительных накапливающих сумматоров через соответствующие последовательно соединенные дополнительные (Л сумматоры, постоянные запоминающие элементы и регистры соединены с входами соответствующих дополнительных цифроаналоговых преобразователей, установочные входы накапливающих сумматоров соединены с соответствуЮЩИ1ЛИ входными шинами кодов A ,установочные входы сумматоров соединены с соответствующими входными шинаСП ми ксадов И(р; , тактовые входы всех накапливающих сумматоров и входы записи всех регистров соединена с вы00 ходом генератора. vl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(5D G 01 R 25 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:, -,:;:/. (21) 3456029/18-21 (22) 23.06.82 (46) 30.11.83. Бюл. 9 44 (72) A.Ñ.Глинченко (71) Красноярский политехнический институт (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 853565, кл. G 01 R 25/04, 1979 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 834596, кл. G 01 R 25/04, 04.05.78 (прототип).

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ

ФАЗОИЕТРОВ, содержащее генератор, первый цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым выходом устройства, аналоговый сумматор, к входам которого подсоединены выходы аттенюаторов, к входам которых подключены соответственно выходы генератора постоянного напряжения, дополнительных цифроаналоговых преобразователей, а также второго цифроаналогового преобразователя, выход аналогового сумматора соединен с вторым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапаэона, в него введены последовательго соединенные первый накапливающий сумматор, первый постоянный запоминающий элемент и первый регистр, выхо- ды которого соединены с входами первого цифроаналогового преобразов ателя, последовательно соединенные первый сумматор, второй постоянный запоминающий элемент и второй регистр, выходы которого соединены с входами второго цифроаналогового преобразователя, а входы первого сумматора соединены с выходами первого накапливающего сумматора, а также дополнительные накапливающие сумматоры,постоянные запоминающие элементы, сумматоры и регистры, причем выходы дополнительных накапливающих сумматоров через соответствующие последова- щ

С2 тельно соединенные дополнительные сумматоры, постоянные запоминающие элементы и регистры соединены с входами соответствующих дополнительных С цифроаналоговых преобразователей, установочные входы накапливающих сумматоров соединены с соответствующиии входными шинами кодов М<,установочные входы сумматоров соединены с соответствующими входныин шинами кодов Nrp,, тактовые входы всех накапливающих сумматоров и входы записи всех регистров соединен I c выходом генератора.

1057877

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть использовано для поверки фазометров низко- частотного и инфранизкочастотного диапазонов.

Известно цифровое устройство для воспроизведения фазовых сдвигов,предназначенное для поверки фаэометров, и содержит задающий, генератор с подключенными к нему первым и вторым дели,телями частоты, два реверсивных счет-10 чика с подключенными к их выходам соответственно первым и вторым постоянными запоминающими элементами, два преобразователя код-напряжение с подключенными к их выходам РС-цепями, входы разрядов преобразователей код-напряжение соединены с выходами соответствующих постоянных запоминающих элементов, а их управляющие нходы соединены с выходами "Знак 0» и "Знак U " соответственно первого и второго делителей частоты, соединенных выходами "Упр U»" (Упр.

"Уст.О" с управляющими входами соответственно первого и второго реверсинных счетчиков, счетные входы которых соединены с выходом задающе го генератора, выход "Уст.О" первого делителя частоты соединен с входом

"Запись" второго делителя частоты, входы предустановки которого присоединены к шине кода фазы.

В известном устройстве выходные гармонические колебания формируются путем цифроаналогового преобразования периодически считываемых иэ постоянных запоминающих элементов дискретных значений синусоидальной функции, а фазоный сдвиг устанавливается путем предустановки второго делителя частоты в момент равенства 40 нулю текущего кода первого делителя частоты f1) .

Однако в данном устройстве отсутствует воэможность регулирования формы сигнала с целью определения по- 45 грешности фаэометрон, обусловленной нелинейными искажениями или гармоническими помехами с произвольными амплитудными, фазовыми и частотными соотношениями между ними.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ка-. либратор фазовых сдвигов, содержащий генератор, соединенный с блоком делителей частоты, к первому выходу Ко торого подсоединены первый делитель частоты с подсоединенным к нему первым цифроаналоговым преобразователем, выход которого соединен с первым выходом устройства, и нторой делитель частоты с подсоединенным к нему 60 вторым цифроаналоговым преобразователем и блоком установки и контроля фазоного сдвига, вход синхронизации которого соединен с управляющим выходом первого делителя частоты, к 65 другим выходам блока делителей час- тоты подсоединены дополнительные делители частоты с подсоединенными к ним дополнительными цифроаналоговыми преобразователями и блоками установки и контроля фазового сдвига, выходы синхронизации которых соединены с управляющим выходом второго делителя частоты, выходы второго и дополнительных цифроаналоговых преобразователей через аттенюаторы соединены с входами аналогового сумматора, один из входов которого соединен через аттенюатор с выходом источника постоянного напряжения, выход аналогового сумматора соединен с вторым выходом устройства. На втором выходе данного устройства формируется сложный испыр àòåëüHûé сигнал в виде суммы постоянной составляющей, перной и высших гармоник с регулируемыми фазовыми и амплитудными соотношениями, что позволяет оценить влияние искажений формы сигнала на точность измерения фазометрон и расширить тем самым функциональные возможности устройства j2) .

Однако такое устройство имеет . ограниченный частотный диапазон. Его .верхняя рабочая частота F»» ограничивается минимальной величиной дис-. крета Ь Q< изменения фазы: Гв=(h

- i»») /

/360, где IT - частота счетных импульсов на входе делителя частоты.

Нижняя рабочая частота устройства ограничивается блоком формирования синусоидального сигнала иа основе делителя частоты и нелинейного цифроаналогового преобразователя. Такой преобразователь.представляет собой нестандартный элемент, требующий весьма сложной настройки, связанной с подбором резисторов и параметров ключевых элементов. Число ступеней синтезируемой синусоиды при этом определяется погрешностью преобразователя и не превышает, как правило, 100, что существенно усложняет фильтрацию выходного сигнала в области инфраниэких частот.

Возможности расширения частотного диапазона в область инфраниэких частот ограничиваются также блоком задания кода фазового сдвига, осуществляемого путем предустановки делителей частоты фазопеременного канала н момент равенства нуля выходного кода делителя частоты опорного канала. При этом время установления фазы зависит от частоты сигнала и может достигать одного периода. На инфранизких частотах это составляет десятки-сотни секунд, что в ряде случаев оказывается неприемлемым.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для поверки фазо1057877 метров, содержащее генератор, первый цифроаналоговый. преобразователь, выход которого соединен с первым выходом устройства, аналоговый сумматор, к входам которого подсоединены выходы аттенюаторов, к входам которых подсоединены соответственно выходы генератора постоянного напряжения, дополнительных цифроаналоговых преобразователей, а акже второго цифроаналогового преобразователя, выход аналогового сумматора соединен с вторым выходом устройства, введены последовательно соединенные первый накапливающий сумматор, первый постоянный запоминающий элемент и первый регистр, выходы которого соеди- нены с входами первого цифроаналоговаго преобразователя, последовательно соединенные первый сумматор, второй постоянный запоминающий элемент и второй регистр, выходы которого, соединены с входами второго цифроана логового преобразователя, а входы первого сумматора соединены с выхода ми первого накапливающего сумматора, а также дополнительные накапливающие сумматоры, постоянные запоминающие элементы, сумматоры и регистры,причем выходы дополнительных накапливающих сумматоров через соответствующие последовательно соединенные дополнительные сумматоры, nocтоянные запоминающие элементы и регистры соединены с входами соответствующих дополнительных цифроаналоговых преобразователей,. установочные входы накапливающих сумматоров соединены с соответствующими входными шинами кодов М,, установочные входы сумматоров соединены с соответствующими входными шинами кодов Nq, тактовые входы всех накапливающих сумматоров и входы записи всех регистров соединены с выходом генератора.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 и два канала — опорный 2 и фазопеременный 3, причем опорный канал 2 содержит последовательно соединенные первый постоянный запоминающий элецифроаналоговый преобразователь 6=1, фазопеременный канал 3 содержит II идентичных цепочек, первая из которых включает последовательно соединенные первый накапливающий сумматор

7-1, первый сумматор 8-1, второй постоянный запоминающий элемент 4-2, второй регистр 5-2, второй цифроаналоговый преобразователь 6-2 и первый аттенюатор 9-1, а дополнительные цепочки содержат соответственно последовательно соединенные дополнительные накапливающие сумматоры 7-2, 7-3,...

7- II, .дополнительные сумматоры 8-2, 8-3,...8- й, дополнительные постоянные запоминающие элементы 4-3, 4-4, ...4(n«), дополнительные регистры, 5-3, 5-4, ... 5- (и+1), дополнительные цифроаналоговые преобразователи

6-3, 6-4, ... 6-(п Ц, дополнительные аттенюаторы 9-2, 9-3, ... 9-И, выходы которого соединены с входами аналогового сумматора 10 и последова» тельно соединенные генератор 11 постоянного напряжения и (н t-1} -й ат1О тенюатор 9-р -1), выход которого подключен к одному из входов аналогово-. го сумматора 10,. к другим входам которого подключены выходы остальных аттенюаторов 9-, тактовые входы

)5 всех накапливакщих сумматоров 7- j и входы записи регистра 5-1 опорного канала 2 и регистров 5- 1 фазопере° менного канала 3 соединены с выходом генератора 1, выходы разрядов накапливающего сумматора 7-1 соединены с адресными входами первого постоянного запоминающего элемента 4-1 опорного канала 2, а разрядные входы всех на. капливающих сумматоров 7- 1 подсоединены к соответствующим шинам 12- 1 кодов M, вторые входы разрядов всех сумматоров 8- соединены с соответст вующими шинами 13- кодов Nq,, где

=1,... il.

Устройство работает следующим.образам.

В постоянных запоминающих элементах 4-1 (ПЗЭ) опорного канала 2 и

:4-(rl +1) фазопеременного канала 3 записаны М дискретных значений кодов синусоидальной функции за период. . Коды ячеек ПЗЭ с частотой тактовых импульсов 1 генератора 1 пери одически заносятся в соответствующие регистры 5-1, 5- и затем с помощью линейных цифроаналоговых преобразователей 6-1, 6- (ЦАП) преобразуются в гармонические колебания определенной частоты и фазы. Можно показать, что значения частоты Г„

45 гармоничесКих колебаний на выходах

ЦАП 6-1, 6- определяются частотой генератора 1, кодом И; на шинах 12-, подключенных к разрядйым входам накапливающих сумматоров 7-, работа5р ющих по модулю М, и общим числом мент 4-1, первый регистр 5-1 и первый Й дискретных значений синусоидальной функции за период, записанным в

ПЗЭ:F; = k, (М;(Й) .

Фазовый сдвиг соответствующего гармЬнического колебания относительно выходного сигнала ЦАП 6-1 опорно- . го канала 2 определяется кодом Йц„ ва шинах 13- л кода фазы, которые подключены к вторым. разрядным входам сумматоров 8- <, работающих по модулю М . Дискрет изменения фазы при этом равен йф =360/N о

Адрес считываемой ячейки ПЗЭ 4-» фазопеременного канала 3, задается выходным кодом соответствующего сум65 матора 8-, а для ПЗЭ 4-1 опорного

1057877 канала 2 — выходным кодом накаплива-. ющего сумматора 7-1.. Допустим, что на разрядные входы этого накапливающего сумматора подан код М =1. Тогда под действием каждого тактовогО импульса генератора 1 выходной код накапливающего сумматора 7-1 увеличивается на 1, н результате чего пос. ледовательнЬ считываются за период все N точек синусоидальной функции, записанной в .ПЗЭ 4-1 опорного канала 10

2. Так же последовательно считывается и содержимое .всех ячеек ПЗЭ 4-2 фазопеременного канала 3, однако начальный адрвс считываемой ячейки этого ПЗЭ задается сумматором 8-.1 и в 15 любой момент времени опережает на величину Ny, адрес соответствующей ячейки ПЗЭ 4-1. Этим обеспечивается необходимый .фазовый сдвиг между гармоническими сигналами одии аковой час-Zp тоты = ft fN на вых одах IJAII 6-1 и 6-2 опорного 2 и фазопеременного 3 каналов.

Допустим, что на разрядные входы дополнительного накапливающего сумма-ъ5 тора 7-2 с шины 12-2 подан код М!!=2.

С приходом каждого тактового импульса его выходной код увеличивается на

2, в результате чего, будет считывать. ся каждая вторая ячейка дополнительного ПЗЭ 4-2 и число считываемых точек синусоидальной функции за период уменьшится вдвое, а частота гармонического сигнала на выходе ЦАП 6-3 возрастет в 2 раза и будет равной

F =.2 ft /N. Фазовый сдвиг этого сиг- 35 нала ойределяется кодом .И !, прибавляемым к текущему коду накапливающего сумматора 7-2 в сумматоре 8-2. Прй этом дискрет изменения фазы по прежнему остается равным 5(pA =360/К . 40 ,Цля других параллельных цепочек фазопеременного канала 3 значения М;!, могут быть заданы равными М„= 1...

При этом очевидно, что с ПЗЭ 4- 1 45 будет считываться каждая -я точка синусоидальной функции эа период, а частота гармонического сигнала на выходе ЦАП б- q соответствующей цепочки будет равна F f (М q t H) . Фазовый сдвиг этого сигнала задается кодом Hq на вторых входах сумматоров 8- c дискретом ЕЩ 360/М .

Выходные сигналы соответствующих ЦАП б- 1 при М = 1 можно Рассматривать как55 !

q-e гармоники выходного сигнала первого ЦАП 6-1 опорного канала 2. Эти сигналы совместно с напряжением генератора 11 постоянного напряжения через аттенюаторы 9-(и+1) и 9-I поступают на входы линейного аналогового сумматора 10, на выходе которого формируется сложный испытательный сигнал в виде суммы постоянной составляющей, первой и высшей гармоник с регулируемыми фазовыми, амплитуд- 65 ными и частотными соотношениями меж. ду ними.

При M4 > 1 с ПЗЭ 4-1, 4-2 будут считываться каждая (И ) -я точка синусоидальной функций и частота выходных сигналов первого 6-1 и второго

6-2 IIMI соответствующая основной частоте выходных сигналов устройства, возрастет:в М, раз и станет равной FII, =1 (INI(I4), причем зто увеличение в отличие от известного устройства обеспечивается при той же величине минимального дискрета изменения фазы, равной 6

= 360/I4. Максимальное значение верхней рабочей частоты в данном случае ограничивается минимально возможным числом (считываемых точек синусоидальной функции за период, равным N /М . Реально эта величина составляет (50-100), в то время как при дискрете фазового сднига hq A =0,50 величина Й составляет

720 (в известном устройстве это соответствует коэффициенту деления первого и второго делителей частоты, определяющему верхнюю рабочую частоту известного устройства значением

F> = f /720. Следовательно, частотный диапазон данного устройства может быть расширен н сторону верхних частот в и / L раэ (реально — в 10 и более раз) .

Кроме того, при М4)1 могут быть установлены не кратные соотношения основной частоты и частот выходных сигналов остальных параллельных цепочек, определяемые отношениями М;/М .

Это эквивалентно формированию на выходе аналогового сумматора 10 аддитивной смеси полезного синусоидального сигнала и гармонических помех с регулируемыми амплитудными и частотнымй соотношениями. Такой сигнал можно испольэовать для оценки помехоустойчивости фаэометров к воздействию сосредоточенных помех, расширив тем самым функциональные возможности устройства.

Устройстно позволяет также формировать на первом и втором выходах гармонические сигналы, имеющие кратные частоты и производить поверку специальных фазометров кратных час1

iTOT

Предлагаемое устройство не имеет принципиальных оГраничений на нижнюю рабочую частоту, поскольку используемый здесь блок формирования гармонического сигнала на основе ПЗЭ и ЦАП обеспечивает синтез ступенчатого аналогового сигнала по большому числу дискретных отсчетов синусоидальной функции (несколько сот и более}, в то время как у известного устройства по ранее указанным причинам эта величина нв превышает 100.

В результате верхняя частота спектра

1057877

Составитель Ю.Макаревич

Редактор М.Ткач Техред И. Гайду Корректор Г.Решетник

Заказ 9580/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ 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 выходного сигнала устройства в несколько сот и более раз превышает его основную частоту, что не создает сущеСтвенных проблем при его последую- щей аналоговой фильтрации.

Воэможности расширения частотного диапазона в область низких и инфранизких .частот определяются также малым временем установления фазы сигнала, поскольку выходной сигнал с заданным фаэовым сдвигом в устройстве 10 формируется сразу после установки кода фазового сдвига М, ; Требуемое для этого время определяется быстродействием используемой элементной базы и не превышает долей-единиц 15 микросекунд (вместо десятков-сотен секунд для прототипа в области инфранизких частот) .

Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей существен-но расширяется частотный диапазон устройства для поверки фазометров как в область верхних частот (более чем в 10 раз), так и низких — до (10 < — 10 ) Гц и ниже при малом времени установления фазы сигнала (доли-единицы микросекунд),.независящим от частоты,,и при достаточно простой фильтрации аналоговых сигналов.

Кроме того, предлагаемое устройство по сравнению с базовым Ф1-4 имеет более широкие функциональные возможности, позволяя производить оценку помехоустойчивости фазометров к сосредоточенным гармоническим помехам. Устройство также более технологично, так как строится на основе цифроВых интегральных схем средней (сумматоры, регистры) и большой (ПЗЭ,.

ЦАП1 степени интеграции.