Регулируемая мера фазовых сдвигов

 

РЕГУЛИРУЕМАЯ МЕРА ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, содержащая генератор импульсов , подкл1оченный к тактовым входам пересчетных схем, входы ввода информации одной из которых связаны с блоком записи кода, а ее информациднные выходы разрядов подсоединены к цифровому регистрирующему блоку , который вместГе с блоком записи кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, а также фильтры и регуляторы уровня выходного сигнала, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения фазовых сдвигов и формы выходного сигнала, в нее введены запоминающие блоки и цифро-аналоговые преобразователи, аналоговые входы которых связаны с регуляторами, выходы - с фильтрами, а цифровые информационные входы подключены к выходам запоминающих блоков, входы которых соединены с выходами разрядов пересчетных схем, причем выходы фильтров являются выходакга устройства . (Л

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН (19) (11) 3(51) G 01 R 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

° ф (21) 3634524/24-21 (22) 10. 08. 83 (46) 15. 12. 84. Бюл.)) 46 (72) Е.К. Батуревич ,(53) 621. 317. 77 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ю 434322, кл. G 01 R 25/00,1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 464864, кл. G 01 R 25/00 1975. (54)(57) РЕГУЛИРУЮИЯ МЕРА ФАЗОВЫХ

СДВИГОВ, содержащая генератор импульсов, подключенный к тактовым входам пересчетных схем, входы ввода информации одной из которых связаны с блоком записи кода, а ее информационные выходы разрядов подсоединены к цифровому регистрирующему блоку, который вместе с блоком записи . кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, а также фильтры и регуляторы уровня выходного сигнала, отличающаяся тем, что, с целью повъвжния точности воспроиз- ведения фазовых сдвигов и формы выходного сигнала, в нее введены запоминающие блоки и цифро-аналоговые преобразователи, аналоговые входы которых связаны с регуляторами, выходы - с фильтрами, а цифровые информационные входы подключены к выходам запоминающих блоков, входы которых соединены с выходами разрядов пересчетных схем, причем выходы фильтров являются выходами устройст- Е ва.

1129552

Изобретение относится к фазоиэмерительной технике и предназначено для формирования в широком диапазоне частот двух или более синусоидальных напряжений либо напряжений любой другой формы с заданным зна чением их амплитуды и прецизионно регулируемым фазовым сдвигом между основными гармониками напряжений.

Известна регулируемая мера фазовых сдвигов, содержащая генератор, 10 пересчетные схемы и устройство управления Фазовым сдвигом, в которую для получения кваэисинусоидальных напряжений введены масштабные сумматоры, связанные с выходами перес- )5 четных схем и триггерами, формирующими импульсные последовательности, симметричные относительно середины п<>ложительного и отрицательного полупериодов выходных напряжений, причем входы раздельных запусков триггеров соединены с выходами разрядов пересчетных cxeM(1) .

Данная мера имеет следующие недостатки: формиРуются выходные напряжения только одной,квазисинусоидальной формы; имеют место значительные нелинейные искажения выхопных напряжений, обусловленные неидентичностью значений одноименных логических уровней триггеров, а так- 30 же их временной и температурной нестабильностями.

Кроме того, выходная информация триггеров, формирующих импульсные последовательности, представляет 35 собой неудобный невзвешенный код.

Для установки заданного значения амплитуд выходных напряжений требуются внешние аттенюаторы. Такие аттенюаторы имеют амплитудно-фазовую .погрешность, устранить которую не представляется возможным.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является регулируемая мера фазовых сдвигов, содержащая генератор импульсов, подключенный к тактовым входам пересчетных схем, входы одной из них связаны с блоком записи кода, информационные выходы ее присоединены к цифровому регистратору, который с блоком записи кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, два делителя напряжения, два источника постоянного напряжения, два регулируемых резистора, два Фильтра нижних частот и две группы ключей, причем каждый из источников соединен порознь через регулируемый резистор со входами делителей напряжения, выходы которых подключены к первым вхо- 60 дам групп ключей, вторые входы групп ключей соединены с выходами триггеров пересчетных схем, выходы каждой из групп ключей соединены между собой и подключены порознь ко входам Фильт- 65 ров нижних частот. Это устройство позволяет формировать синусоидальную форму выходных напряжений, а также изменять их амплитуду j2) .

Однако это устройство характери- зуется значительным уровнем нелинейных искажений выходных напряжений, обусловленным низкой точностью воспроизведения их мгновенных значений, а также ограниченными функциональными возможностями, так как позволяет формировать только напряжения синусоидальной формы иэ-эа использования неудобного невэвешенногo кода управления ключами. Все это приводит к тому, что в спектре выходных напряжений регулируемой меры фазовых сдвигов кроме спектральных составляющих, обусловленных ступенчатой аппроксимацией квазисинусоидальных напряжений, подаваемых выходными фильтрами нижних частот, появляются дополнительные гармонические составляющие, непосредственно следующие эа основными гармониками. Подавить эти составляющие можно только при помощи очень слОжных перестраиваемых ., фазостабильных фильтров, поэтому, используя известную схему, трудно достичь. значений коэффициента нелинейных искажений сигналов лучше 2%.

Цель изобретения — повышение точ . ности воспроизведения фазовых сдвигов и формы выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемую меру фазовых сдвигов, состоящую иэ генератора. импульсов, подключенного к тактовым входам пересчетных схем, входы ввода информации одной иэ которых связаны с блоком записи кода, а ее информационные выходы разрядов подсоединены к цифровому регистрирующему блоку, который вместе с блоком зайиси кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, а также из фильтров и регуляторов уровня выходного сигнала, введены запоминающие блоки и цифро-аналоговые преобразователи, аналоговые входы которых связаны с регуляторами, выходы — с фильтрами, а цифровые информационные входы подключены к выходам запоминающих блоков, входы которых соединены с выходами разрядов пересчетных схем, причем выходы фильтров являются выходами устройства.

На чертеже представлена структурная схема регулируемой меры фазовых сдвигов.

Устройство содержит два идентичных канала Формирования напряжений заданной Формы и амплитуды с регулируемым фазовым сдвигом между напряжениями, каждый из которых содержит фильтры 1 и 2, нижних частот, цифро-аналоговые преобразователи (интегральные перемножающие) 3 и 4, 1129552

9 = ® Р Ю и -N(t)-s (t г " - вьюк

55 360 и= — э

aqg

65 регулируемые резисторы 5 и б, запоминающие блоки 7 и 8 (сменные или коммутируемые запрограммированные постоянные), пересчетные схемы 9 и

10, а также общие для обоих каналов блок 11 записи кода фазового сдвига, генератор 12 импульсов и цифровой регистрирующий блок 13. При этом выход генератора 12 импульсов подключен к тактовым входам пересчетных схем 9 и 10. Входы ввода инфор-, 10 мации одной из пересчетных схем 9 связаны с блоком 11 записи кода задаваемого фазового сдвига, а ее информационные выходы разрядов соединены с цифровюи регистрирующим блоком 13. Выход пересчетной схемы . другого канала 10 подключен к блоку

11 записи кода и к цифровому регистрирующему блоку 13. Кроме того, информационные выходы разрядов пересчетных схем 9 и 10 связаны со входами запоминающих блоков 7 и 8 соответственно, а их выходы подсоединены к цифровык входам цифро- аналоговых преобразователей 3 и 4. Аналоговые входы этих преобразователей

3 и 4 подключены к движкам регулируемых резисторов 5 и б, запитанных от постоянного источника опорного напряжения 0О - Выходы преобразователей

3 и 4 подключены ко входам фильтров

1 и 2 нижних частот, выходы которых являются выходами регулируемой меры фазовых сдвигов.

Устройство работает следующим образом. 35

После устновки в.. исходное поло жение элементов устройства непрерывна я последов атель ность импульс ов, формируемых генератором 12. поступает на тактовые входы пересчетных 40 схем 9 и 10. Частота повторения импульсов генератора 121„ превышает частоту выходных напряжейий ц, регулируемой меры фазовых сдвигов в и раз

45 где и — коэффициент деления частоты пересчетных схем 9 и 10.

Значение коэффициента деления частоты и выбирается исходя из ,заданного значения дискрета регули.рования фазовых сдвигов Щ

1 а также, исходя из приходящегося на период Т количества интервалов аппроксимации выходных напряжений, выбор которого обусловлен заданной точностью воспроизведения мгновенных .значений выходных напряжений.

Если значения и по указанным двум критериям не оовпадают, то выбирают большее значение, принимая во внимание возможность его реализации выбранным типом пересчетных схем 9 и 10, а также получающееся при этом значение дискрета ар .

Установка заданного значения фазового сдвига регулируемой меры осуществляется- цифровым кодом при помощи блока 11 записи кода. Текущие значения кодов пересчетных схем 9 и 10

)) () и и „(1) соответствуют в дискретном выражении значениям текущих фаз выходных напряжений ф (1) и Ф „ (Ц.

Фазовый сдвиг между выходными напряжениями определяется разностью абсолютных значений текущих фаз а следовательно, и разностью кодов пересчетных схем

Для установки заданного значения разности кодов и для контроля его при помощи цифрового регистрирующего блока 13 используются интервалы времени, в течение которых код одной из пересчетных схем 10 обращается в нуль|(()=О, т.е. в момент заполнения этой пересчетной схемы. При этом контроль установленного значения фазового сдвига (разности кодов) осуществляется цифровым регистрирующим блоком 13 путем записи в регистр и индикации в упомянутый интервал времени кода другой пересчетной схемы

9. Установка заданного значения разности кодов осуществляется блоком

11 записи кода, соответствующего задаваемому фазовому сдвигу, в тот. же интервал времени, по сигналу заполнения пересчетной схемы 10, когда

Ноп Щ=О.

Выходы разрядов пересчетных схем

9 и 10 подключены к адресным вхоДам апоминающих блоков 7 и 8. Эти блоки реобразуют дискретные значения кодов, выражающих текущие фазы выходных нап- ряжейий Ф (t) и Ф и (t) в строго им соответствующие коды мгновенных зна-: чений напряжений a(t) и а (1) заданной Формы.

В соответствии с назначением регулируемой меры фазовых сдвигов посто .янные запоминающие блоки 7 и 8 программируются, а также коммутируются или сменяются таким образом, чтобы на выходе имелся набор мгновенных значений напряжений всех заданных форм. При формировании синусоидальных сигналов запоминающие блоки 7 и 8 программируются по выборкам гармонических функций

1129552

Постоянные запоминающие блоки 7 и 8 выбираются таким образом, чтобы: количество их адресных входов соответствовало количеству разрядов пересчетных схем 9 и 10, а разрядность по выходу совпадала с разрядностью подсоединенных к ним цифроаналоговых преобразователей 3 и 4.

Количество разрядов цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4 выбирается исходя из заданной точности воспроизведения мгновенных значений выходных напряжений. 15

Упомянутые преобразователи 3 и 4 преобразуют циклически изменяющиеся

Во времени цифровые коды, соответст-. вующие мгновенным (дискретным) зна" 2() чениям напряжений, в аналоговые нап- . ряжения. Выходные напряжения преобразователей 3 и 4 определяются выражением

l где a(t) — циклически изменяющееся во времени значение. кода на цифровом входе преобра-g() зователей;

ll0 — опорное напряжение источника; коэффициент деления напряжения регулируемыми резис- торами 5 и б каналов.

Регулировка амплитуды выходных Напряжений меры фазовых сдвигов осуществляется путем изменения значений К.

Принимая во внимание то,что вариация значений К не влияет на процесс фор- 4О мирования кодов мгновенных значений напряжений и на точностные характеристики перемножающих цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4, гармони ческий востав их выходных напряжений 45 не зависит от значений К, а следовательно, предлагаемая регулируемая мера фазовых сдвигов свободна от .амплитудно-фазовых погрешностей.

Изменяя значения К во времени, 50 можно модулировать по амплитуде выходные напряжения предлагаемого устройства и,таким .образом, автомати.зировать процесс измерения амплитуд- но-фазовых погрешностей фазометров, 55 проверяемых при помощи меры фазовых сдвигов.

За счет ступенчатой аппроксимации

1 выходных напряжений в их спектрах .имеются составляющие с частотами 60

F > (и+1) - Fe, (2ne 1) . Жаплитуды этих составляющих обратно пропорциональны значениям и. При формировании синусоидальных сигналов эти спектральные составляющие подавляются 65 при помощи фильтров 1 и 2, полоса прозрачности которых определяемая заданным диапазоном частот, не достигает значения Р (н-1), Вых

При формировании выходных напряжений, форма которых отличается от гармонической, их спектральный состав содержит ряд из rn гармонических составляющих, непосредственно следующих за основной гармоникой.

При этом условие достижения заданной. точности воспроизведения мгновенных выходных напряжений подразумевает выбор такого значения n, при котором на верхней рабочей частоте диапазона выполнялось бы условие m<2n, т.е. наивысшей гармонике спектра выходных сигналов соответствовало бы более двух интегралов дискретизации на ее период.

По сравнению с известными устройствами изобретение имеет меньшие значения нелинейных искажений формируемых напряжений; обеспечивает возможность формирования выходных напряжений любой заданной формы;свободно от амплитудно-фазовых погрешностей при регулировании уровней выходных напряжений.

Все это достигается эа счет введения в устройство программируемых постоянных запоминающих устройств, осуществляющих преобразование циклически изменяющихся во времени значений взвешенных кодов текущей фазы, формируемых пересчетными схемами, во взвешенные коды мгновенных значений генерируемых напряжений. При этом обеспечивается воэможность использования для преобразования циклически изменяющихся взвешенных кодов, соответствующих мгновенным значениям напряжений, в их аналоговый эквива.-. лент - постоянное напряжение, стандартных устройств цифровой измерительной техники — перемножающих цифро-аналоговых преобразователей, Такие преобразователи, в отличие от специализированных цифро-аналоговых преобразователей, управляющихся невзвешенными кодами, имеют значительно более высокие точность,.разрешающую способность, температурную и временную стабильность параметров, характерные для интегральной технологии.

Малые нелинейные искажения выходных напряжений предлагаемого устройства достигаются за счет высокой точности формирования. мгновенных значений напряжений, которая обеспечивается применением высокоточных интегральных перемножающих цифро-анало=

1говых преобразователей, преобразующих в.напряжение взвешенные коды мгновенных значений напряжений, получаемых на выходе сменных или комму-. ;.

1129552

Составитель В.шубин

Техред Л.Иикеш1

Редактор Н.Киштулинец

КорректоР Е.Сирохман

Заказ 9445/36 Тираж 710 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 тируемых запрограммированных постоянных запоминающих устройств.

Возможность формирования любой заданной формы выходных напряжений регулируемой меры фазовых сдвигов обеспечивается за счет применения сменных или коммутируемых постоянных запоминающих устройств, запрограммированных в соответствии с требуемым набором форм выходных напряжений и преобразующих взвешенные позиционные коды дискретных значений фаэ во взвешенные позиционные коды дискретных значений напряжений.

Точность формирования выходных напряжений интегральными перемножающими цифро-аналоговыми преобразователями, а следовательно, и их спектральный состав, а также ак5 тивные и реактивные составляющие их параметров не зависят от уровня постоянных. напряжений, подаваемых на аналоговый вход перемножителей, что является достаточным условием для отсутствия амплитуднофазовых погрешностей регулируемой меры фазовых сдви гов.