Цифровое фазосдвигающее устройство

 

ЦИФРОВОЕ ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее формирователь входного напряжения, генератор частоты F , выхбд которого соединен с входом умножителя частоты на два и первыми входами первого и четвертого элементов И, выходумножителя частоты соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, инвертор, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, первый и второй ttl-разрядные реверсивные счетчики, прогрессивные входы которых соединены соответственно с выходами первого и четвертого элементов И, а . регрессивные входы - с выходами второго и третьего элементов И, причем выходы старших разрядов первого и второго счетчиков присоединены к первому и второму входам Формирователя выходного напряжения, выход которого является выходом всего устройстгва, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены генератор частоты F , пятый элемент И, п -разрядный вычитающий счетчик, блок управления, делитель частоты на два и управляемый делитель частоты, причем управляющий вход управляемого делителя частоты является управляющим входом устройства , счетный вход этого делителя присоединен к выходу генератора частоты 2 Г, а выход - к первому входу пятого элемента И, которыйсвоим вторым входом соединен с инверсным выходом старшего разряда третьего вычитающего счетчика, выход старшего разряда того же счетчи (П ка соединен с третьим входом выходного формирователя, причем третий счетчик регрессивным входом подключен к выходу пятого элемента И, информационными Б -выходами - к соответствующим . разрядным выходам, реверсивных счетчиков, первыми вторым входам Запись - к соответствующим выходам блока управления, .который своими первым и вторым входами 00 соединен с соответствующими входами выходного формирователя, выход которого соединен с третьими входами ьп второго и третьего элементов И, вход делителя частоты на два соединен с выходом входного формирователя, выDO ход - с входом инвертора, вторыми входами первого итретьего элемента ,И и третьим входом блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(50 ((01 и 25 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ»», ".

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

I(21 ) 3525963/18-21 (22) 23.12.83 (46) 23.03.84. Бйл. )) 11 (72) М.A.Ãàâðèëþê, Е.В.Походыло, Е.П.Сагаловский и В.В.Хома (71) Львовский ордена Ленина поли. технический институт им. Ленинского комсомола (53) 621. 317. 77 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР ,Р 855531, кл. G 01 B 25/04,1981.-

2. Авторское свидетельство СССР

9451019,кл.G 01 R 25/04,1974 (прототип). (54) (57) ЦИФРОВОЕ ФАЗОСДВИГАЮЦ ЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее формирователь входного напряжения, генератор частоты F выход которого соединен с входом умножителя частоты на два и первыми входами первого и четвертого элементов И, выход умножителя частоты соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, инвертор, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, первый и второй

Ф-разрядные реверсивные счетчики, прогрессивные входы которых соедине. ны соответственно с выходами первого и четвертого элементов И, а регрессивные входы — с выходами второго и третьего элементов И, причем выходы старших разрядов первого и второго счетчиков присоединены к первому и второму входам формирователя выходного напряжения, выход которого является выходом всего устройства, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него в едены генератор частоты 2 F, пятый элемент И, Л -разрядный вычитающий .счетчик, блок управления, делитель частоты на два и управляемый делитель частоты, причем управляющий вход управляемого делителя частоты является управляющим входом устройства, счетный вход этого делителя присоединен к выходу генератора частоты 2 +" F а выход - к первому входу пятого элемента И, который своим вторым входом соединен с инверсным выходом старшего разряда третьего вычитающего счетчика, выход старшего разряда того же счетчика соединен с третьим входам выходного формирователя, причем третий счетчик регрессивным входом подключен к выходу пятого элемента И, информационными 33 -выходами — к соответствующим разрядным выходам, реверсивных счетчиков, первым и вторым входам "Запись" — к соответствующим выходам блока управления, который своими первым и вторым входами соединен с соответствующими входами выходного формирователя, выход которого соединен с третьими входами второго и третьего элементов И, вход делителя частоты на два сОединен с выходом входного формирователя, выход — с входом инвертора, вторыми

«входами первого и третьего элемента

I ,И и третьим входом блока управления.

1081563

50

Изобретение относится к фазоиз-. мерительной технике и может быть использовано в приборах для измере. ния параметров комплексных величин.

Известно фазосдвигающее устройство, содержащее генератор счетных импульсов, формирователи одиночных импульсов, вентиль, инвертор, элемент ИЛИ, триггеры, счетчик, группу элементов И, регистр ввода, коммутатор )1J .

Недостатком данного цифрового фазовращателя является большая погрешность задания фазовых сдвигов при уходе частоты входного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее.формирователи входного и сдвинутого по фазе выходного напряжения, а также узел временной задержки, выполненный из двух реверсивных счетчиков, генератора частоты Г, умножителя частоты на два, инвертора и четырех эле.мент в И, причем одни входы первого и третьего элементов И подключены к выходу формирователя входного сигнала, соединенного с входом инвертора, выход которого связан с первыми входами второго и четвертого элементов И,выход генератора частоты: через первый элемент И соединен с прогрессивным входом первого реверсивного счетчика и через четвертый элемент И вЂ” с прогрессивным входом второго реверсивного счетчика, выход умножителя через второй элемент И соединен с регрессивным входом первого реверсивного счетчика и через третий элемент И соединен с регрессивным, входом первого реверсивного счетчика и через тре. тий элемент И вЂ” с регрессивным входом второго реверсивного счетчика, выходы старших разрядов первого и второго счетчиков соединены с входами выходного формирователя, а их инверсные входы — с входами второго и третьего элементов И соответственно (2) .

Однако данное фазосдвигающее устройство имеет ограниченную точность, причем погрешность поддержания 90 о фазового сдвига определяется в основном погрешностью формирующего уст ройства, а также ограниченные функциональные возможности, так как она позволяет устанавливать фазовый сдвиг, равный только -- †. Одним из источников погрешности поддержания известным устройством 90 фазового о сдвига является отклонение на выходе формирователя скважности импульсов от двух в любую сторону.

Цель изобретения — повышение точ ности поддержания фазового сдвига, 5

40 а также расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее формирователь входного напряжения, генератор частоты F. выход которого связан с входом умножителя часто-. ты на два и с первыми входами первого и четвертого элементов И, выход умножителя частоты на два соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, инвертор, подключенный своим выходом к вторым входам второго и четвертого элементов И, первый и второй П--разрядные реверсивные счетчики, прогрессивные входы которых присоединены соответственно к выходам первого и четвертого элементов И, а регрессивные входы — к выходам второго и третьего элементов И,причем выходы старших разрядов первого и второго счетчиков соединены с первым н вторым входами формирователя выходного напряжения, выход которого является одновременно и выходом устройства, дополнительно введены генератор частоты 2 F, пятый элемент И, n — разрядный вычитающий счетчик, блок управления, делитель частоты на два и управляемый делитель частоты, причем управляющий вход управляемого делителя частоты является управляющим входом устройства, его счетный вход подсоединен к выходу генератора частоты 2 Р, а выход — к первому входу пятого элемента И, который своим вторым входом связан с инверсным выходом старшего разряда третьего.вычитающего счетчика, выход старшего разряда которого соединен с третьим входом выходного формирователя, причем третий счетчик своим регрессивным входом подключен к выходу пя того элемента И информационными

D-входами — к соответствующим разрядным выходам реверсивных счетчиков, первым и вторым входами "3aпись" — к соответствующим входам блока управления, который своими первым и вторым входами связан с соответствующими входами выходного формирователя, выход которого соединен с третьими входами второго и третьего элемента,И, вход делителя частоты на два соединен с выходом входного формирователя, выход— одновременно с входом инвертора, вторыми входами первого и третьего элементов И и третьим входом блока управления.

На фиг,1 ..иведена блок-схема устройства; на фиг.. 2 — вариант блока управления; на фиг. 3 — временная диаграмма работы устройства, 1081563

Цифровое фазосдвигающее устройст- ао содержит формирователь 1 входного напряжения, соединенный с делителем 2 входной частоты на два, соединенные между собой и-разрядные ревер-" сивные 3, 4 и и -разрядный вычитающий 5 счетчики, элементы И 6-10, инвертор 11, соединенный с элемен,тами И 7 и 10, генератор 12 часто,ты F, соединенный непосредственно

МОЦСС .и через умножитель 13 частоты на Поэтому появление "Единичного два с вторыми входами элементов остояния" в самых старших разрядах

И б; 10, генератор 14 частоты 2 " соответствует моментам нтам переполнения: соединенный через управляемый дели- счетчиков, что используется фо змиротель 15 частоты с вторым входом эле- вателем 16 для формирования фронтов мента И 8, формирователь .16 выход- 5 сдвинутого по фазе выходного напряного напряжения с входами 17 — 19 жения (фиг.З, л,м,н,о). и выходами 20, блок 21 управления Переполнение счетчика 5 (фиг.З,з), с входами 22 — 24 и выходами 25 и которое произойдет через время, рав26. ное йг(F

Формирователь ..1 представляет собой20 вх компаратор напряжения, форглнрова- будет соответствовать переднему фронтель 16 выполнен на базе RH-триггера, .ту сдвинутого по фазе выходного наесли вход 17 подключен к 5 -входу,пряжения (фиг.З, н,о), т.е. фазовый триггера, а входы 18 и 19 через сдвиг определится как двухвходовый элемент ИЛИ вЂ” к Р -вхо-. 25 ду триггера, при этом выходом 20

Я 1 у

t будет прямой выход триггера. Блок 21 ВХ К управления реализуется на базе дифференциатора 27 и двух элементов И

В момент переполнения счетчика

28 и 29 (фиг.2).

5 через второй элемент И 7 на вычита устройство работает следующим об- . щ д Р счетчика 3, сохРаразом. няющего результат измерения частоФормирователь 1,на вход которого ты входного сигнала, полученный в подается входное синусоидальное на- предшествующем периоде, начинают пряжение формирует прямоугольные пОступать импульсы с Умножителя 13 импульсы любой скважности (фиг.3 а), 35 а на выходе делителя 2 входной час- Переполнение сйетчика 3 произойстоты на два, выполненного на счет- дет-через время, равное ном триггере, получится сигнал типа

"меандр", скважность которого раввх на двум, причем нечетным периодам 4О

2Р 2 входного синусоидального напряжения будут соответствовать импульсы сфоРмиРует задний фронт выходного ("Единичные состояния" ), à четныгл— напряжения (фиг. Ç,о} . отсутствие импульсов (" Нулевые состо- Работа второго счетчика 4 происяния") (Фиг. 3 б). 45 ходит аналогично.

Этот сигнал в течение времени, . B блоке 21 УпРавления (фиг.З сигравного периоду входного синусои- нал Разрешения записи вырабатывадального напряжения, через первый ется дифференциатором 27 в моменты, элемент И б разрешает прохождение соответствующие граница ицам между перина суммирующий вход первого счетчи- 50 одами входного сигнала 0 дz . С помока импульсов генератора 12 частоты щьюэлементов 28 и 29 определяется фиг. 3, е ).

I очередность выбора перезаписи инфорТаким образом, в счетчике будет мации из счетчиков 3 и 4 в счетчик содержаться результат

5.

5

3 ачение фазового сдвига полностью

Зн р,-Г- определяется значением частоты 1

ВК

ы <

Ьх на выходе упРавляемого делителя 15 соответствующий частоте „ входного стоты и не зависит от частоты частоты и не сигнала 0

Вх входного сигнала1

Вх °

В начале следущего периода сиг- 60 РавлЯемый делитель 15 частоты нал с выхода 25 блока 21 управле- . выполнен на базе счетчика с пеРения записывает этот результат в счетчик 5, после чего на вычитающий вход тота на в на выходе делителя 15 определясчетчика 5 через пятый элемент И 8 ется по по формуле 2 F гпгл г поступают импульсы частоты 1; с вы- 1" Я

4 i

1081563

ИХ, Фиг.1 где hip, 2 < (< 1, 2,...,W) — число на управляющем входе устройства, определяющее требуемый фазовый .сдвиг, ° причем при 0ц е М» „,,„2 осуществля-, емый устройством фазовый сдвиг составитЩщр » 11 lIpH N(ð. 2 -9» !2 и т .д., 5 а прйй, Мюмю1- Ч „„„ I!ä

На вйходе устройства формируется импульс типа "меандр",с частотой, равной входной частоте », а сдвиг

rio фазе относительно входного сигна- »О ла определяется числом Й» на управляю. щем входе устройства.

В данном устройстве погрешность от дискретности временной задержки

8g определяемая по выражению 15 вх

3 = — 00 (, ) может быть сделана пренебрежимо малой путем пропорционального увеличения частот генераторов 12 и 14 и умножи-теля .13 по сравнению с частотой входного сигнала„f z, Применение этого устройства позволяет значительно уменьшить погрешность поддержания .фазового сдвига.

Таким образом, введение новых узлов, таких как генератор частоты

2 Р, элемент И, и -разрядный вычитающий счетчик, блок управления, делитель частоты на два и управляемый делитель частоты позволило повысить точность поддержания фазового сдвига, а также установить фазовые .сдвиги в диапазоне от 0 до при девиации частоты входного сигнала в широких пределах.

1081563

Фи8.Z

И Ньи.лрорм б Выл,делим д Вых.амит

8 Вых.геюр. д вьа.zeirep.

Р Выл.пень

Ж Вюх.слемь

3 Вых.елены 8

И Вьа,елены

K Йа.схемы Ю

Л A.17дююм6

И ВлЯдюрн1

M Вх.19уорм

О Bbl.ôþðì!

Составитель В.Шубин

Редактор С.Патрутаева Техред T.Ìàòî÷êà. Корректор М.Шароши с

Заказ 1543/40 Тираж 711 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.. Прбектная, 4.