Цифровой фазометр

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении сдвига фаз гармонических сигналов на высоких частотах.Фазометр содержит формирователи 1 и 2,D -триггеры 5 и 6, преобразователь 7 фаза-интервал времени, блок 8 квантования,, счетчик 9 кода фазы, вычислительньй блок 10, индикатор 11, генератор 12, элемент 13 И, элемент 14 задержки , счетчик 15 времени измерения , блок 16 управления, блок 17 синхронизации, формирователь пуска времени измерения и формирователь пуска вычислительного устройства. Введение в каждый канал блоков 3, 4 деления частоты, состоящих из делителя частоты и триггера, позволяет снизить энергопотребление за счет использования того же быстродействия элементной базы при расширении частотного диапазона в сторону верхних частот. 4 ил. i (Л -/- /7 П1)СК W

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С01.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК g 4 G 01 R 25/08

Ф С

° с ю (21) 3765266/24-21 (22) 05.07 ° 84 (46) 23.02.86. Бюл. 1"- 7 (72) В.Я.Беляев, А.С.Глинченко, В.И.Назаренко, З.В.Мограчев, С.В.Чепурных и M.Ê.×ìûõ (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 980017, кл. G 01 R 25/08, 1982.

Авторское свидетельство СССР

9 1155957, кл. G 01 R 25/08, 1983. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении сдвига фаз гармонических сигналов на вы. ""îêèõ частотах.Фазометр содержит формирователи 1 и 2 33 -триггеры 5

„„SU„„1213436 A и 6, преобразователь 7 фаза-интервал времени, блок 8 квантования,. счетчик 9 кода фазы, вычислительный блок 10, индикатор 11, генератор

12, элемент 13 И, элемент 14 задержки, счетчик 15 времени измерения, блок 16 управления, блок 17

4 синхронизации, формирователь пуска времени измерения и формирователь пуска вычислительного устройства.

Введение в каждый канал блоков 3, 4 деления частоты, состоящих из делителя частоты и триггера, позволяет снизить энергопотребление за счет использования того же быстродействия элементной базы при расширении частотного диапазона в сторону верхних частот. 4 ил.

12 3436, 2.5 !

25

35 ф

Изобретение. относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в разработке и построении цифровыхфазометров,предназначенных дляизмерения сдвигафаз гармонических сигналовна высокихчастотах.

Целью изобретения является снижение энергопотребления за счет использования того же быстродействия элементной базы при расширении ча.стотного диапазона в сторону верхних частот.

На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового фазометра; на фиг. 2 — структурная схема ре1 ализации блока деления частоты; на фиг. 3 — эпюры, поясняющие принцип работы блока деления частоты для случая, когда коэффициент деления этого блока равен 3 (Na=3); на фиг. 4 — структурные схемы блока синхронизации и блока управления.

Цифровой фазометр содержит в обоих каналах последовательно соединенные формирователи 1 и 2, блоки 3 и 4 деления частоты, 3 -триггеры

5 и 6, подключенные к преобразователю 7 фаза-интервалы времени, с которым поеледовательно соединены блок 8 квантования, счетчик 9 кода фазы, вычислительный блок 10 и индикатор ll последовательно соединенные генератор 12, соединенный с входами синхронизации

Э-триггеров 5 и 6, элемент И 13, соединенный через элемент 14 за-. держки с блоком 8 квантования и счетчик 15 времени измерения, а также последовательно соединенные блок 16 управления и блок 17 синх. ронизации, который соединен с элементом И 13 и счетчиком 15 времени измерения, а блок 16 управления соединен с вычислительным блоком 10, блок 3(4) деления частоты содержит последовательно соединенные делитель 18 частоты и триггер 19 (фиг. 2) . Блок 16 управления включает в свой состав формирователь,20 пуска вычислительного устройства и формирователь 21 пуска времени измерения, а блок 17 синхронизации содержит управляемый триггер 22 (фиг. 4).

Фаэометр работает следующим образом.

Входные гармонические сигналы, преобразованные формирователями 1 и 2 в прямоугольные импульсы со стандартными логическими уровнями, поступают на блоки 3 и 4 деления частоты, где осуществляется деление частоты входных сигналов Рц„и при-, вязка фронтов и срезов сигналов поделенной частоты к фронтам и сре- зам входных. сигналов. Наличие указанной привязки обеспечивает двухполупериодность измерений и нечув— ствительность показаний фазометра к уходам нулевой линии ограничения формирователей 1 и 2 и наличия во входных сигналах четных гармоник.

С блоков 3 и 4 деления частоты сигналы поступают на З-входы 1 -триггеров 5 и 6, где осуществляется привязка их фронтов и срезов к последовательности счетных импульсов генератора 12 импульсов, имеющих частоту Г поступающих на входы синхронизации -триггеров 5 и 6. Сигналы с выходов 2-триггеров 5 и 6 поступают на преобразователь 7 фазаинтервалы времени. Интервалы времени, пропорциональные фазовому сдвигу входных сигналов, поступают на блок 8. квантования, где производится их квантование задержанной с помощью элемента 14 задержки поже-, довательностью счетных импульсов.

Время задержки этого элемента выбира. ется так, чтобы .не было наложения счетных импульсов на фронты и срезы квантуемых интервалов. в том числе и с учетом возможных неста- -: бильностей их временного положения, вызываемых воздействием различных дестабилизирующих факторов, а также взаимного влияния каналов. В результате число импульсов, поступающих на счетчик 9 кода фазы за время измерения 1„ „, остается неизменным из-за наличия указанного рода факторов. Код счетчика 9 фазы Я, по окончании времени измерения вводится в вычислительный блок 10.

Результат измерения вычисляется по формуле q =360 — Ng, где N

1 M(p

"т коэффициент деления специализированных блоков 3 и 4 деления частоты, Ixj — дробная часть числах, И вЂ” код времени измерения. Отсчет т фазы в градусах в фазометре с постоянным измерительным временем может быть обеспечен без указанных вычислений, автоматически, при выборе коэффициента пересчета счетчика 15 времени измерения, удовлетворяющего условию =-36 х

1 ивм

1„,н

31 к10, где и — целое число, определяющее дискрет отсчета (при r1=30,01 ) . Однако в структуре современных цифровых фазометров для решения задач калибровки системати-ческих погрешностей, связи с внешними устройствами и др. имеется вычислительное устройство. Поэтому целесообразно указанные вычислительные операции, не требующие аппа ратурных затрат, возложить на вычислительное устройство.

Импульс времени измерения формируется блоком 17 синхронизации и управляет прохождением счетных импульсов через элемент И 13. Начало времени измерения определяет° ся вводом предыдущей измерительной информации со счетчика 9 кода фазы в вычислительный блок 10 и его начальной установки. Сигнал окончания ввода из вычислительного бло- .ка 10 поступает на формирователь 21 пуска времени измерения блока 16 управления. Последний формирует импульс "Пуск" на вход установки

5 управляемого триггера 22 блока

17 синхронизации. Управляемый триггер 22 устанавливается в единичное состояние, определяющее начало времени измерения. Окончание времени измерения осуществляется сигналом

"Стоп", формируемым счетчиком 15 времени, измерения. Момент окончания времени измерения выделяется форми- рователем 21 пуска вычислительного устройства 22, По указанному сигналу вычислительной блок 10 производит ввод новой измерительной информации со счетчика 9 кода фазы и производит его начальную установку. Результат отсчета индицируется на индикаторе 11. Тактовые входы делителя 18 частоты и триггера 19 имеют противоположное динамическое переключение. Это обеспечивает привязку фронтов и срезов сигналов поделенной частоты (фиг. Зб) к фрон<

f там и срезам входных сигналов (фиг. За) .

Для устойчивой работы Э-триггеров

5 и 6 период счетных импульсов =

1 о — генератора 12 импульсов долке жен быть меньше минимальной по длительности полуволны сигнала t npuи

1 мерно в 2 раза. Длительность полуволны сигнала определяется коэффициентом деления делителя 18 частоты и его внутренней структурой. Целесообразно коэффициент деления Ng

:.выбирать нечетным. В этом случае отрицательная и положительная полуволна, с точностью асимметрии входных сигналов, могут быть обеспечены

10 На равной длительности Г = — в„° Выи я ьк бор частоты генератора 12 импульсов ,в этом случае следует производить

4 вх исходя из условия 1 > †" или верхкв К няя рабочая частота фазометра при выбранной частоте f составит 7 =

1 хв в

4 кв

213436 формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий в обоих каналах формирователи и

D-триггеры, подключенные выходами к преобразователю фаза-интервалы вре- . мени, а входами синхронизации— к генератору импульсов, блок синхро30 низации, подключенный входами к счетчику времени измерения и блоку управления, а выходом — к блоку управления и элементу И, соединенному вторым входом с генератором импульсов, а выходом — со счетчиком времени измерения и через элемент задержки — с блоком квантования, входом подключенным к преобразователю фаза — интервалы времени, а выходом — к счетчику кода фазы, 40 вычислительныи блок, соединенный со счетчиком кода фазы, блоком управления и индикатором, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения энергопотребления за счет нс45 пользования быстродействия элементной базы при расширении частотного диапазона в сторону верхних частот, в каждый канал введены блок деления частоты, содержащий дели50 тель частоты и триггер, тактовые входы которых объединены и соединены с входом блока деления, соединенным с выходом формирователя, при этом выход делителя частоты

55 подключен к входу установки триггера, а выход триггера соединен с выходом блока деления частоты, соединенным с > -входомЗ-триггера.

12!3436 (15) ФиИ

Заказ 779/56

Тираж 730 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

Составитель Н.Агеева

Редактор Т.Кугрышева Техред M.Ïàðîöàé Корректор С.Шекмар