Преобразователь фаза-напряжение

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-НАПРЯЖЕНИЕ , содержащий формирователи импульсных последовательностей, сум-, матор импульсных последовательностей. фильтр нижних частот и выходной каскад, причем выход сумматора соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходншл каскадом, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия , в него введены два распределителя импульсов на N выходов каждый , а также N триггеров с раздельным запуске и N формирователей коротких импульсов, причем входы распределителей импульсов соединены с соответствующими выхода формирователей импульсных последовательностей, а одноименные выходы обйих распреде лителей импульсов через формировате- , ли коротких импульсов соединены с i входами триггеров с раздельным за (Л пуском, выходы триггеров соединены с входами сумматора. cz

(19) (П) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Ю G 01R 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО 4ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3510933/18-21 (22) 12.11. 82 (46) 28. 02.84. Бюл. 11 8 (72) В.B.Õèëèëü и В.Ф.Денисов (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Хилиль В.В. Измерительные системы быстродействукщих СВЧ-фазо-. метров ° — В кн.: Диагностика плазмы, вып.3 Атомиздат, с. 399.

2. Денисов В.Ф., Хилиль В.В.

Преобразователь фаза-напряжение с расширенными пределами однозначно- . го отсчета. - "ПТЗ", 1981, 9 1, с. 107-110 (прототип) . (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-HAIIPRЖЕНИЕ, содержащий формирователи импульсных последовательностей, сум-. матор импульсных последовательностей, фильтр нижних частот и выходной каскад, причем выход сумлатора соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходныгл каскадом., отличающийся тем, что, с целью повыаения быстродействия, в него введены два распределителя импульсов на и выходов каждый, а также N триггеров с раздельным запуском и N формирователей коротких импульсов, причем входы распределителей импульсов соединены с соответствукщими выхода(ли формирователей импульсных последовательностей, а одноименные выходы обоих распреде— лителей импульсов через формировате" ли коротких импульсов соединены с I входами триггеров с раздельным запуском, выходы триггеров соединены с входами сумматора °

1076841

Изобретение относится к фаэометрической технике и может быть использовано для измерения фазового сдвига электромагнитной "-олны в roxozzv ssm и супергетеродинных СВЧинтерферометрах.

Известен преобразователь фазанапряжение для СВЧ интерферометра.

Преобразователь состоит иэ формирователей импульсных последовательчостей, триггера с раздельным запуском, фильтра нижних частот и выходного каскада 1 J.

Данный преобразователь имеет диапазон однозначного отсчета фазы

0-2J, что затрудняет измерение набегов фазы, больших этой величины.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь фазанапряжение для СВЧ-интерферометра, 20 который состоит из формирователей импулвсных последовательностей, преобразователей временных интервалов, в качестве которых используются делители частоты, формирователей коротких импульсов, триггеров с раздельным запуском, сумматора импульсных последовательностей, фильтра нижних частот и выходного каскада.

Входные клеммы устройства соединены с входами соответствующих формирователей импульсных последова- тельностей. Выходы формирователей импульсных последовательностей соединены с входами делителей частоты. Триггеры с раздельным запуском подключены к прямым и инверсным выходам делителей частоты по балансной схеме через формирователи коротких импульсов. Входы сумматора импульсных последовательностей соединены с выходами триггеров, а выход сумматора соединен с выходным каскадом через фильтр нижних частот С23. 45

Однако несмотря на двухкратное увеличение быстродействия за счет применения балансового режима в известном устройстве сохранилось основное свойство преобразователей 50 фаза-напряжение с делителями частоты, используемыми в качестве преобразователей временных интервалов, заключающееся в том, что при расширении диапазона однозначного отсчета фа.эы в некоторое число раз, во столько же раз уменьшается быстродействие, Цель изобретения — повышение быстродей ств и я.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее формирователи импульсных последовательностей, су>матор импульсных последовательностей, фильтр нижних частот н выходной каскад, причем выход сумматора соединен с входом

q>H>IbTpB нижних го соединен с выходным каскадом, введены,цва распределителя импульсов на М выходов каждый, а также

Й триггеров с раздельным запуском и и формирователей коротких импульсов, причем входы распрецелителей импульсов соединены с соответствующими выходами формирователей импульсных последовательностей, а одноименные выходы обоих распгеделителей импульсов через формирователи коротких импульсов соединены с входами триггеров с раздельным запуском, выходы триггеров соединены с входами сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содер>кит формирователи 1 и ? импульсных последовательностей, распределители 3 и 4 импульсов, формирователи 5 — 12 коротких импульсов, триггерь-. 13 — 16 с раэ,цельным запуском, сумматор 17 импульсных последовательностей, фильтр 18 нижних частот, выходной каскад 19.

При этом входы формирователей 1 и 2 импульсных последовательностей соединены с входными клеммами устройства, а выходы — с входами распределителей 3 и 4 импульсов, одноименные выходы распределителей 3 и 4 импульсов соединены с входами триггеров 13 — 16 через формирователи 5 — 12 коротких импульсов, выходы триггеров 13-16 соединены с входами сумматора 17, выход которого соединен с входом выходного каскада 19 через фильтр 18 нижних частот.

Устройство работае следующим образом.

На вход формирователей 1 и 2 импульсных последовательностей поступают синусоидальные колебания с измерительного и опорного каналов, содержащие информацию об изменении фазы. Формирователи 1 и 2 импульсных последовательностей преобразуют синусоидальные колебания в прямоугольные и подают их на вход распределителей импульсов.

Информация о фазовых изменениях, содержащаяся в передних фронтах импульсных последовательностей, поступающих на вход распределителей

3 и 4, передается передним фронтам импульсов на выходах распределителей

3 и 4.

1076841

ИМпульсы со всех выходов распределителей 3 и 4 укорачиваются формирователями 5 — 12 коротких импутп coB до величины, минимально необходимой для переключения триггеров 13-16 с раздельным запуском.

Триггеры 13 — 16 с раздельным запуском переключаются от коротких импульсов, поступающих с соответствующих выходов распределителей

3 и 4 и преобразуют фазовый сдвиг, заключенный во временном положении коротких импульсов, в длительность импульса напряжения на их выходах.

Импульсы напряжения с выходов триггеров 13 — 16 с раздельным за- 15 пуском поступают на вход сумматора

17 импульсных последовательностей, который производит преобразование импульсов напряжения в нормализованные по амплитуде импульсы тока и 20 суммирует их.

Фильтр 18 нижних частот преобразует импульсы тока, поступающие на его вход, в напряжение и выделяет информацию о сдвиге фазы в исходных колебаниях.

Для повышения нагрузочной способности устройства информация считывается при помощи выходного каскада 19, подключенного к выходу фильтра нижних частот.

Перед началом измерений устройство устанавливается в исходное состояние подачей импульса на установочный вход РаспРеделителей 3 и 4. 35

Временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого.преобразователя фаза-напряжение, приведены: на фиг.2, где по оси абсцисс диаграмм

U U U и 3 отложено время, по оси инат ZtHaI p MM Ua . ue — HBIIpH 4О жение, по оси ординат диаграммы Р; выходной ток сумматора 17 импульсных последовательностей, а по оси ординат диаграммы U< — напряжение на выходе фильтра 18 нижних частот, представленное в единицах соответствующего ему фазового сдвига.

Первые две диаграммы U.с„и 06 относятся к колебаниям, постуйающим на вход распределителей 3 и 4 импульсов.50

Частоты этих колебаний отличаются друг от друга, что эквивалентно линейному нарастанию фазового сдвига во времени.

Процесс последовательной передачи информации о фазовом сдвиге в каждом периоде исходных колебаний, осуществляемый распределителями 3 и 4 и получаемый на выходе триггеров 1 3-16 с раздельным запуском„ отображен с помощью диаграмм U>. ° .. Ue .

Результат суммирования колебаний с выходов три"геров 13-16 с раздельным запуском представлен диаграммой

1 (непрерывная кривая) . Штриховая линия на диаграмме Ue отображает изменение напряжения на выходе фильтра нижних частот °

Информация о фазовом сдвиге, содержащаяся в фронтах прямоугольных колебаний, поступающих на выход распределителей импульсов, передается последовательно на выходы каждого распределителя .

Триггеры с раздельным запуском, подключенные к соответствующим выходам распределителей при помощи формирователей коротких импульсов, пре-. образуют информацию,о фазовом сдвиге в длительность импульсов напряжения.

Пределы однозначного отсчета фазы каждого триггера с раздельным запуском определяются выражением

N-27, где N — число выходов распределителя и в данном случае равно 4, а информация о сдвиге фазы в каждом оказывается смещенной на период исходного колебания.

Суммирование импульсов напряжения со всех выходов триггеров.с Раздельным запуском позволяет получить на выходе информацию о фазовом сдвиге за каждый период исходных прямоУгольных колебаний, т.е. аналогично простому триггерному преобразователю 0-2л.

Таким образом, данная структура преобразователя фаза- напряжение позволяет получить на выходе информацию о фазовом сдвиге в расширенных пределах однозначного отсчета фазы с повышенным быстродействием.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить быстродействйе.

Так, в преобразователе фаза-напряжение с делением частоты и пределами однозначного отсчета фазы 0-64Л . при точности измерений 1Ъ и частоте вход" ных колебаний 2 МГц время нарастания выходного напряжения при скачкообразном изменении фазы на входе составляет 12,3 мкс ° В предлагаемом преобразователе независимо от диапазона однозначного отсчета фазы время нарастания при той же точности измерений и частоте входных колебаний равно 0,9 мкс, т.е. быстродействие увеличивается более чем в 13 раз.

1076841

1 07 6841

2/ 17 25

17/5

5 5 У

6 6 /д /Р /4

zz r8 7б

2 2

3 3

// /9

23 /У 27

/У /9

Составитель В.Афанасьев

Редактор Н.Стащишина Техред М.Надь Корректор 1 .Решетник

Заказ 740/42 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13 03 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 1 д

1 2 3 Ф 9 д 7 8 У /О // /2 И f4 / /b fr М /У 20 г

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4