Цифровой фазометр

 

Изобретение относится к технике цифровой фазометрии и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах Г(пя измерения фазового сдвига электрических колебаний низкой частоты за один их период. Целью изобретения является повышение точности измерения фазового сдвига. Устройство содержит формирователи 1 и 2, элементы ИЗ, 11, 17 и 18, одновибратор 4, триггеры 5 и 15, мультиплексор 6, элементы ИЛИ 7 и 16, одновибратор 8, счетчики 9, 10 и 12, генератор 13, делитель 14 частоты. Положительный эффект изобретения заключается в повышении точности измерегшй фазового сдвига по сравнению с прототипом, поскольку погрешность от квантования временного интервала, пропорционального полупериоду колебаний измеряемых сиг налов, доми1шрует в общей погрешности измерений. 2 ил. (С м

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄÄ 1370604 (51) 4 Г 01 R 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЬИЬЛН 1 ;, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А 8TOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4101523/24-21 (22) 02.06.86 (46) 30,01.88. Бюл. 11 4 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. М.К.Янгеля (72) А.В.Голенко, В.А.Фролов, А.И.Хянникяйнен, Г,А,Журавель и В.Л.Жердев (53) 621.317.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1068836, кл. Г 01 R 25/08, 1980, Авторское свидетельство СССР

1314280, кл. G 01 R 25/08, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к технике цифровой фазометрии и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах для измерения фазового сдвига электрических колебаний низкой частоты эа один их период, Целью изобретения является повышение точности измерения фазового сдвига. Устройство содержит формирователи ) и 2, элементы И 3, Il, 17 и 18, одновибратор 4, триггеры 5 и 15, мультиплексор 6, элеменTbI ИЛИ 7 и 16, одновибратор 8, счетчики 9, 10 и 12, генератор 13, делитель 14 частоты. Положительный эффект изобретения заключается в повышении точности измерений фазового сдвига по сравнению с прототипом, поскольку погрешность от квантования временного интервала, пропорционального полупериоду колебаний измеряемых сигналов, доминирует в общей погрешности измерений. 2 ил.

С::

1370604

Изобретение относится к технике цифр ной флзометрии и предназначено для использовлния в автоматизированных информационно-измерительных сис5 темах для измерения фазового сдвига электрических колебаний низкой частоты за один их период.

Цель изобретения — повышение точпости измерения фазового сдвига. 10

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Цифровой фазометр содержит формиронатели l и 2, входы которых являют- 15 ся входными клвммами устройства. Выход формирователя 1 соединен с первым входом элемента И 3 непосредственно и через одновибрлтор 4 с первым входом триггера 5, сигнальным 20 входом мультиплексора 6 и первым входом элемента ИЛИ 7. Выход формирователя 2 соединен с управляющим входом мультиплексора 6 непосредственно и через одновибрлтор 8 со вторым входом 25 триггера 5. Выходы счетчика 9 поразрядно соединены с входами счетчика

10, счетный вход которого соединен с выходом элемент, 11, установочный нхоя — с выходом, л выход заема — с 30 входом элемента 7 ИЛИ и счетным входом счетчика 12, выходы которого являются выходными клеммами устройства, л установочный вход и вход разрешения записи соединены с соответствующими выходами мультиплексора 6.

Псрннй выход триггера 5 является синхроныходом устройства, а второй соединен с первым входом элемента И

11, второй вход которого соединен с выходом генератора 13. Второй нход элемента И 3 соединен с выходом ген 13, а выход через делитель

14 частоты — со счетным входом триггера 15, выход которого соединен с нходл7п7 элемента ИЛИ 16 и элемента И

17, 77ри этом второй вход последнего соединен с выходом одновибратора 4, л выход — с вторым входом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен со счетным входом счетчика 9, устлновочпый вход которого совместно с одноименными входами делителя 14 частоты и триггера.)5 соединен с выходом элементл И 18, входы которого соединены соответственно с выходом однонибрато55 рл 8 и вторым выходом триггера 5.

Устройство работает следующим обРЛ 7ОМ.

В течение первого полупериода колебаний сигнала, поступающего на вход формирователя 1, являющийся опорным входом устройства, на его выходе формируется прямоугольный импульс. При этом через элемент И 3 поступают импульсы с выхода генератора 13 через делитель 14 частоты на триггер 15 и с его ныхода, где их частота равна

F, через элемент ИЛИ 16 н счетчик 9, 7 устанавливая ет. в состояние N. По заднему фронту импульса на выходе формирователя 1, что соответствует половине периода колебаний, одновибратор 4 формирует короткий импульс, устанавливающий триггер 5 н единичное состояние, а вычитающий счетчик 10 — в состояние N через элемент ИЛИ 7, а также сбрлсывлюший в нуль или устанавливающий в состояние, соответствующее значению сдвига флз

180, счетчик 12 в зависимости от состояния мультиплексора 6. При этом если сдвиг фаз меньше )80, то в момент прохождения импульса с одцонибратора 4 на выходе формирователя 2 присутствует высокий логический уровень и указаннь7й импульс проходит через мультиплексор 6 на вход сброса счетчика 12, счетчик 12 устанавливается в нуль. Если сдвиг фаз превышает 180, то.в тот же момент л выходе формирователя 2 присутствует низкий логический уровень и импульс проходит на разрешающий запись вход счетчика 12. В этом случае в дальнейшем измеряется сдвиг фаз, дополняющий

180 до действительного значения результата ° Высокий логический уровень с прямого выхода триггера 5 разрешает прохождение импульса частотой Г., =

180 F с выхода генератора 13 им7 пульсов через элемент И 11 на вход вычитлющего счетчика 10. При поступлении каждых N импульсов частотой Г„ на выходе заема этого счетчика поянляется логический уровень, вызывающий увеличение на единицу состоя пия счетчика 12 и через элемент ИЛИ 7 установку вычитаюшего счетчика 10 опять в состояние N. Этот процесс длится до тех пор, пока короткий импульс, формируемый одцонибратором 8 по любому из фронтов прямоугольного импульса с формирователя 2, вход которого является измерительным входом устройства, не сбросит триггер 5 и через элемент И 18 счетчик 9, дели3 13706 тель 14 частоты и триггер 15, подготавливая их к следующему циклу измерения. После этого в счетчике 12 на10 (град) и

4" =2 > —

Т для F . = 180F для Г;, = яГ,, Цифровой флзометр, содержащий два формирователя, входы которых соединеньt с входными кл еммл ми ус трой с т в а, выход первого из них соединен с первым входом первого элемента И непосредственно и через первый одновибрлтор с первым входом первого триггера, сигнальным входом мультиплексора и первым входом первого элемента 1ПИ, а выход второго формирователя соединен с управляющим входом мультиплексора непосредственно и через второй одновибратор с BTopI.I. входом триггера, выходы первого счетчика подразрядно соединены с входами второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, при этом установочный вход второго счетчика соединен с выходом, а выход заема — с вторым входом первого элемента ИЛИ и счетным входом третьего счетчика, выходы которого соединены с выходными клеммами устройства, а установочный вход и вход разрешения записи соединены с соответствующими выходами мультиплексора, первый выход триггера соединен с клеммой синхровыхода .устройства, а второй — с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора, и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точноскапливается результат измерения, поступающий на информационный выход устройства, а на выходе синхронизации появляется высокий логический уровень, разрешающий считывание результата у =360 — = 180

) 80M

Т T/2, n 1,1,1

Т/2 N N п1 () f5 где и — сдвиг фаз; временной интервал, пропорциональный Ц;

Т вЂ” период колебаний;

F,F„ — частоты квлнтующих импульсов, M — количество квантующих импуль- 25 сов зл интервал c: лстотой

1 ко: ичество квантующих импульсов за интервал Т/2 частотой

Г.;

30 ш — количество квантующих импульсов за интервал частотой

F, Рассмотрим более подробно процесс формирования числа N в счетчике 9, 35 если длительность полупериода соответствует фиг.2а, б. В соответствии с коэффициентом деления делителя 14 частоты нл выходе последнего частота импульсов составляет 2F, . (фиг. 2в). 40

При э той частоте происходит переклвчение триггера 15, на выходе которого члстотл импульсов у"же F, (фиг.2г), и по их задним фронтам в соответствии с характером функционирования счетчи- 45 ка 9 последний изменяет свое состояние лнллогпчно описанному, Таким образом, если н интервал времени между двумя последующими переключениями счетчика 9 (1/F,) заканчивается им50 пул с цл IIblxofIp формирователя 1 (фпг. 2а, б), пропорциональный полупериоду измеряемых колебаний, то в зависимости от того, в первую или вторую половину указанного интервала появляется импульс с одновибратора 4, 55 импульс с одцовибратора 4 (фиг.2д) не проходит через элемент И 17 (на

T p I1 I I е р а 1 5 — ни з к ий

Ои

4 уровень (фпг. 2г) ) пли проходит и далее через элемент ШШ 16 увеличивает нл единицу состояние счетчика 9. Таким образом, в одном случае происходит округ IeIme значения N от половины пс следнего отсчетл с недостатком не более чем на 0,5 отсчета (фиг. 2а, е), а в другом — с избытком не более чем нл 0,5 отсчетаI (фиг.2б,ж). Следовательно, поле погрешности от квантования временного интервала, пропорционально полупериоду колебаний измеряемых сигналов, расположено в интер.вале (-0,5; +0,5) отсчета частоты F, а максимальное значение погрешности составляет 0,5 отсчета.

Изобретение обеспечивл T повышение точности измерений фазового сдвига, поскольку погрешность от квантования временного интервала, пропорционального полупериоду колебаний измеряемых сигналов, доминирует в общей погрешности измерений.

Ф о р м у л а и з о б р е T p н и я

1370604

0, 572

Ebixoa denumensA часmomd

Выдч1 rþîã гера 7Я дыюдodнегобратс

Щг. 2

Составитель М.Катанова

Техред А.Кравчук Корректор О. Кундрик

Редактор А.Огар

Заказ 416/46 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 ти, в него введены второй триггер, второй элемент ИЛИ и третий и четвертый элементы И, причем второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора, а выход через делитель частоты соединен со счетным входом второго триггера, выход которого соединен с первыми входами второго элемента ИЛИ и третьего элемента И, при. этом второй вход последнего сое- 10 динен с выходом первого одновибратоCocmuwue

СЧЕЛИЧЮ 12 (псказанс

yeno& Зпя

7 )

СОСТОЯЮIРЮР мкп Цпвкаьано Успйнв бпн Tz) ра, а выход — с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, установочный вход которого совместно с установочными входами делителя частоты и второго триггера соединен с выходом четвертого элемента И, входы которого соединены соответственно с выходом второго одновибратора и вторым выходом первого триггера.

ХО/пСЧР ОЮ д < -0,Хдп 9гл7

Р исчез

6 +0,50Л ЮТ(7