Фазоконтролирующее устройство

 

ФАЗОКОНТРОЛИРУЩЕЕ УСТРОЙСТВО , содержащее стандарт частоты, подключенный своими выходами к синтезатору и фазосдвигающему узлу,, выходы которых соединены с первым, вторым и третьим формирователями импульсов, включенные параллельно по одним входам три элемента И, выходы первого и второго которых соединены с входами триггера, а третьего - со счетчиком, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения частотного диапазона, оно снабжено генератором меток времени, стартовым элементом И и первым дополнительным триггером, элементом ШИ, фазирующими - элементом И и счетчиком, информационными - элементом И и триггером, индикаторньЫи элементом И и счетчиком, дополнительными - элементом И и вторым тригге-i ром, при этом выход генератора меток времени соединен с входом стартового элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя , и через дополнительный элемент И - с другим входом первого элемен , та И, выход стартово-го элемента И соединен с входом стартового триггера , а его выход соединен с другим входом дополнительного элемента И и входом элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом второго дополнительного триггера и другим входом третьего элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с входами фазирующих элемента И и счетчика, , выход icoTOporo подключен к общему входу трех элементов И, выход третье (Л го формирователя соединен одновременно через другой вход фазирующего элемента И с другим входом фа зирующсго счетчика, а через индикаторный элемент И - с индикаторным счетчиком, другой вход индикаторного элемента И соединен с выходом информационного триггера, вход(Которого и другой вход стартового триггера подключены к выходу первого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом первого дополнительного триггера, а Другие входь информационного и первого дополнительного триггеров соединены с входом второго элемента И и выходом информационного элемента И, два входа которого подключены соответственно к выходаМ триггера и второго формирователя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1Ю (И) (д) (j 01 Й 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3543669/18-21 (22) 21. 01. 83 (46) 23.03.84. Бнл. Ф 11 (72) Ю.И. Казимов, Г.С. Михайлова и Ь.Е. Новодережкин (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Галахова О.П. н др. Основы фазометрии. Л., "Энергия", 1976, с. 136,, 2..Авторское свидетельство СССР

В 711491, кл. g 01 Й 25/00, 1980 (прототип). (54) (57) ФАЗОКОНТРОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТ .

ВО, содержащее стандарт частоты, подключенный своими выходами к синтезатору и фазосдвигающему узлу, выходы которых .соединены с первым, вторым и третьим формирователями импульсов, включенные параллельно по одним входам три элемента И, выходы первого и второго которых соединены с входами триггера, а третьего — со счетчиком, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения частотного диапазона, оно снабжено генератором меток времени, стартовым элементом И и первым дополнительным триггером, элементом

ИЛИ, фазирующнми — элементом И и счетчиком, информационными — элемен— том И н триггером, индикаторнымиэлементом И и счетчиком, дополнительными — элементом И и вторым тригге- ром, при этом выход генератора меток

3 времени соединен с входом стартового элемента И, другой вход которого соединен. с выходом первого формирователя, и через дополнительный элемент

И вЂ” с другим входом первого элемен, та И, выход стартового элемента И соединен с входом стартового триггера, а его выход соединен с другим входом дополнительного элемента И и входом элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом второго дополнительного триггера и другим входом третьего элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с входами фазирующих элемента И и счетчика, выход которого подключен к общему входу трех элементов И, выход третьего формирователя соединен одновременно. через другой вход фазирующего элемента И с другим входом фаэирующего счетчика, а через индикаторный элемент И вЂ” с индикаторным счетчиком, другой вход индикаторного элемента

И соединен с выходом информационного триггера, вход,:которого и другой вход стартового триггера подключены к выходу первого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом первого дополнительного триггера, а другие входы информационного и первого дополнительного триггеров соединены с входом второго элемента

И и выходом информационного элемента И, два входа которого подключены соответственно к выходам триггера и второго формирователя.

1081562

Целью изобретения является повы. шение точности контроля за счет

r снижения уровня погрешности и рас- 45 ширение частотного диапазона измеряемых фазовых сдвигов..

Эта цель достигается тем что фазоконтролирующее устройство, содержащее стандарт частоты, подклю- 50 ченный своими выходами к синтезатору и фазосдвигающему узлу, выходы которых соединены с первым, вторым и третьим формирователямй импульсов, включенные параллельно по одним 55 входам три элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены с входами триггера, третьего—

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при аттестации пассивных и активных четырехполюсников, фазовращателей, фазометров и мгновенных нестабильностей фазосдвигающих блоков.

Известен цифровой фазометр, содержащий два формирователя импульсов, стартстопный счетчик с генератором заполнения, при этом выходы формирователей импульсов связаны соответственно с,входами "Старт" и "Стоп" упомянутого стартстопного счетчи.ка f11,.

Недостатком известного цифрового фазометра является низкая точность

О

0 5-1 и узость частотного диапазона до 500 Гц.

Наиболее близким по технической 20 сущности к изобретению является устройство для передачи размера единицы угла сдвига фаз, позволяющее проводить сличение показаний эталонного фазовращателя и двухфазного генера- 25 тора, выполняемого путем задания фазового сдвига с последующим сравнением полученных результатов. Это устройство содержит стандарт частоты, подключенный своими выходами к синте-3р затору и фазосдигающему узлу, выходы которых соединены с формирователями импульсов, закрепленные по одним входам три элемента совпадений, выходы первого и второго которых соединены с входами триггера, а третьего — со счетчиком 1,2) .

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая. точность контроля, обусловленная 4О длительным временем одного наблюдения. со счетчиком, снабжено генератором меток времени, стартовым элементом.

И и первым дополнительным триггером, элементом ИЛИ, фазирующими — элементом И и счетчиком, информационными— элементом И и триггером, индикаторными — элементом И и счетчиком, дополнительными — элементом И и вторым триггером, при этом выход генератора меток времени соединен с входами стартового элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя, и через дополнительный элемент И вЂ” с другим входом первого элемента И, выход стартового элемента И соединен с входом стартового триггера, а его выход соединен с другим входом дополнительного элемента И и входом элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом второго дополнительного триггера и другим входом третьего элемента

И, выход элемента ИЛИ соединен с входами фа4ирующих элемента И и счетчика, выход которого подключен к общему входу трех элементов И, выход третьего формирователя соединен одновременно через другой вход фазирующего элемента И с другим входом фазирующего счетчика, а через индикаторный элемент И вЂ” с индикаторным счетчиком, другой вход индикаторного элемента И соединен с выходом информационного триггера, вход которого и другой вход стартового триггера подключены к выходу первого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом первого дополнительного триггера, а другие входы информационного. и первого дополнительного триггеров соединены .с входом второго элемента И и выходом информационного элемента И, два входа которого подключены соответственно к выходам триггера и второго формирователя.

Повышение точности и расширение частотного диапазона контроля фазовых сдвигов обусловлено многократным сокращением времени наблюдения за счет уменьшения длительности интервала ожидания моментов совпадения точек перехода исследуемых сигналов и сигнала, отличающееся по частоте, через нулевой уровень. Учитывая, что перед моментами синфазности импульсы сигнала, близкого по частоте к исследуемым, опережают

1081562 по фазе импульсы последних на малую величину, дважды за время одного наблюдения сигнал, отличный по частоте, автоматически изменяет фазу на большое, фиксируемое значение, оставляя малое опережение фазы этим сигналам исследуемого.

На чертеже изображена структурная схема. устройства.

Фазоконтролирующее устройство содержит стандарт 1 частоты, подключенный своими выходами к синтезатору

2 и фазосдвигающему узлу 3, выходы которых соединены с формирователями

4-6 импульсов, запараллеленные по од- 15 ним входам три элемента И 7-9, выходы первого 7 и второго 8 соединены с входами триггера 10, а, третьего

9 — со счетчиком 11 и снабжено генератором 12 меток времени, стартовым 20 элементом И 13 и первым дополнительным триггером 14, элементом ИЛИ 15,. фазирующими — элементом И 16 и счета чиком 17, информационными — элементом И .18 и триггером 19, индикатор- 25 ными элементом И 20 и счетчиком 21, дополнительными — элементом И 22 и вторым триггером 23, при -этом выход генератора 12 меток времени соединен с входами стартового элемента И 13, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя 5 и через дополнительный элемент 22 соединен с другим входом первого элемента И 7, выход стартового эле- 35 мента И 13 соединен с входом первого дополнительного триггера 14, а его выход соединен с другим входом дополнительного элемента И 22 и входом элемента ИЛИ 15, другой вход кото- 4 40 рого соединен с выходом дополнительного триггера 23 и другим входоМ

1гретьего элемента.И 9, выход элемента ИЛИ 15 соединен с входами фазирующих элемента И 16 и счетчика 17, 45 выход которого подключен к общему входу трех элементов И 7-9, выход третьего формирователя 4 соединен одновременно через другой вход фазирующего элемента 16 с другим входом фазирую- 50 щего счетчика 17, а через индикаторный элемент 20, — с индикаторным счет. чиком 21; другой вход индикаторного элемента 20 соединен с выходом информационного триггера 19, вход кото 55 рого и другой вход первого дополнительного триггера 14 подключены к выходу первого элемента И 7, выход второго элемента И 8 соединен с входом второго дополнительного триггера 23, а другие входы информационного 19 и второго дополнительного триггеров 23 соединены с входом второго элемента И 8 и выходом информационного элемента И 18, два входа которого подключены соответственно к выходам триггера 10 и второго формирователя 6.

Фазоконтролирующее устройство работает следующим образом.

Сигнал стандарта 1 частоты подается на вход синтезатора 2 и на вход фазосдвигающего узла 3. Синусоидальные сигналы выходов синтезатора 2 и фазосдвигающего узла 3 преобразуются в последовательность коротких импульсов с частотами и k fq, 1 (фиксирующих точки их перехода через нулевой уровень с помощью формирователей 4-6. В исходное состояние все элементы устройства приводятся импульсом "Сброс", формируемым либо от кнопки "Пуск™, либо задержанным на время индикации или переноса информации в долговременную память импульсом конца интервала наблюдения. При этом сигналы с формирователей 4-6 не проходят ни через один элемент И, счетчики 11 и 21 установлены в код "0", а в счетчике 17 записано 1 или иное малое число.

В момент импульса разрешения начала работы от генератора 12 меток времени, задающего интервал между наблю.

l дениями, первый пришедший импульс частоты 1 с формирователя 5 через стаФ торный элемент И 13 опрокидывает триггер 14, открывая прохожДение .последующих иипульсов частоты fr через дополнительный элемент И 22 на вход первого элемента И 7, а через элемент ИЛИ 15 разрешает прохождение сигнала частоты k fg через фазирующий элемент И 16 на счетчик

17 с коэффициентом пересчета К, куда предварительно занесен код 1, при этом .на общий вход элементов

7-9 начинают поступать сигналы частоты kq. ° з

Таким образом, на первьрЧ элемент

И 7. поданы две последовательности импульсов с частотами fq u f. за3t держанные относительно 11 на время одного (в случае установки в счетчике 17 кода "1") периода частоты, 1081562 то есть на *»j g . Так производится "грубая", то есть с большим шагом относительно эиачения 1 /ь 1, но прецизионная с точностью определяе"

5 мой нестабильностью синтезатора, установка начальной фазы сигнала частоты

По истечении И -ro числа импуль/ сов, где P * < наступает момент синфазности двух частот f» и 13 - », фиксируемый выходным импульсом первого элемента И 7. Этот импульс опрокидывает триггеры 10, 19 и 14, соответственно открывая прохождение сигналов с частотой 1 через информационный элемент И 18 на вход второго элемента И 8, а с частотой kfg — через элемент И 20 на вход счетчика 21 и запрещает через элемент ИЛИ 15 и элемент И 16 прохождение сигнала частоты 1»,1 на счетчик 1У, то есть частоты на общий вход элементов И 7-9. Задний фронт выходного сигнала элемента ИЛИ 15 устанавливает в счетчике 17 код "1".

Первый пришедший, после момента, импульс частоты 1 опрокидывает триггер 19 и 23, соответственно запрещая через элемент И 20 частоте

30 ,И3 с формирователя 4 поступать на вход счетчика 21 и разрешая через элемент ИЛИ 15, элемент И 16 частоте )fy поступать на вход счетчика

17, а его выходной частоте fg через элемент И 9 — на вход счетчика 11.

Таким образом на вход элемента

И 8 поданы две последовательности импульсов с частотами 1 и 1 . При ,этом исследуемый сигнал 1 отстает 4б по фазе на малую величину относительно 1» (на Ikey). По истечении П -го числа импульсов двух сравниваемых по фазе частот fg и Л наступает момент их синфазности при этом 4 »=Ь /»»g . Выходной импульс элемента

Ъ

И 8, фиксирующий 1, приводит элементы устройства в исходное состояние, то есть частоты на входы элементов 7-9 не поступа

4 ,ют, а счетчики 11 и 21, в которых

1 зафиксировано значение интервала (-, сбрасываются спустя некоторое время от НС до С) в состояние "О".

Далее схема ждет от генератора 12 следующего импульса начала. наблюдения.

Возможен поток непрерывных наблюдений, когда интервал между.», и 1» практически равен О. При этом значение фазового сдвига 1 ц равное временному интервалу%» между импульс ными сигналами f» и fq и преобразованное в число импульсов N»i и Й в интервале времени -ф4 -t, записано соответственно в счетчиках 11 и 21 в единицах размерности их шкал

ЬЩЙ» f Ь| < Й Т (N»» s2), hfdf a где Д вЂ” разность периодов частот

Ц, 1, 1» . (При,выборе значений

К=36, Kf3 =36 кГц, = 1 = 1 кГц. в счетчике 21 будут записаны значения единиц и десятков градусов, а в счетчике 11 — 10 — 10 градуса ), Таким образом, разрешение устройства определяется разностью сопоставляемых частот, как и в известном устройстве.

Время единичного наблюдения 4i определяется суммой временных интервалов Гц — непосредственного получения,информации и t q» - паузы. В предлагаемом устройстве » равно времени ожидания моментов синфаэности частот, то есть 2 периодам частоты, близкой к исследуемым ,ч 3 2,л

»» --,,=ЬT - ) Ьgq "»р у

КЬ2 а в известном устройстве при

n n n

"2» "»2 "»2 gf периоду биений сопоставляемых частот.

Таким образом, время единичного наблюдения, а. соответственно и время измерения в предлагаемом устройстве сокращено в К/2 раз относительно известного устройства.

Повышение точности. контроля задания фазовых сдвигов и расширение частотного диапазона производится

sa счет многократного сокращения интервала времени между точками син фазности исследуемых сигналов с сигналом, отличным по частоте. Авто матически производится сближение моментов синфазности до интервала, равного фиксированной доле .периода сигнала, а далее сближение фаз производится с малым шагом, определяемым разностью частот сигналов.

Резкое сокращение времени наблюдения позволяет уменьшить влияние дестабилизирующих внешних и внутренних факторов, значительно увеличить число измерений, проводимых за ре7

1081562

Составитель В.Шубин

Редактор С.Патрушева Техред Т.Маточка Корректор М.Шароши

Заказ 1543/40

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

8 альное время, а следовательно, повы- случайных составляющих погрешности сить точность измерений и расширить в4Цг раз, усреднив большое коли,1 рабочий диапазон за счет снижения честно наблюдений.