Цифровой фазометр

 

ИзоСфетение относится к устройствам для измерения разности фаз двух сигналов в условиях амплитудных и фазовых флуктуации. Целью изобретения является повышение точности измерений . Фазометр содержит усилители-ограничители 15 2, косинусный и синусный фазовые детекторы 3, 4, блоки выделения модуля 5, 6, компараторы со стробирукацими входами 7, 8, сумматор 9, АЦП 10, ПЗУ И, элемент 12 задержки и блок 13 регистровой памяти. Измерение разности фаз основано на квадратурном способе преобразования входных сигналов, между которыми измеря- Вход ется разность фаз, в напряжения, пропорциональные сдвигу фаз, используются косинусный и синусный фазовые детекторы , вычислитель (на основе АЦП) отношения модуля выходного напряжения косинусного фазового детектора к сумме модулей напряжений косинусного и синусного фазовых детекторов с последующим преобразованием полученных результатов в блоке ПЗУ в код, пропорциональный разности фаз входных сигналов. Такой принцип измерения разности фаз обладает свойством эффективно подавлять амплитудные флуктуации входных информационных сигналов , фильтровать высокочастотные составляющие с четными гармониками, а также и с нечетными гармониками, если они содержатся только в одном из входных сигналов. Фазометр обладает большим быстродействием получения мгновенных значений сдвига фаз, позволяет отслеживать фазовые флуктуации в пределах 2, способен производить измерения в широком диапазоне входных сигналов. 2 ил. Выход О СП N5 Ю Ј

сооз совятсних социдлистичесних исполин (51) S

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСИОМУ СВМДЕТЕЛЬС7ВУ (21) 4663746/2 I (22) 17 0 89 (чб) 23 05.91. Бюл. Р 19 (7 2 ), ., . ду; гни (53) 621.3,7.77 (088.8) (56) Л.в горское свидетельг тво СССР

Р 1019356,, кл. С 01 R 25/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

9 1538145, кл. С 01 К 25/00, 1986. (54) т ЛФРОВОй ФАЗО ЬЯТР (57) Изобретение î,íîñèòñÿ к устройствам для измерения разности фаз двух сигналов в условиях амплитудных и фазовых флуктуаций. Целью изобретения является повышение точности измеренЖ. Фазометр содержит усилители-ограничители 1, 2, косинусный и синусный фазовые детекторы 3„ 4, блоки выделения модуля 5, б, компараторы со стробирующими входами 7, 8, сумматор

9, ЛЦП 10, ПЗУ 11, элемент 12 задержки и блок 13 регистровой памяти. Измерение разности фаз основано на квадратурном способе преобразования входных сигналов, между которыми измеря..SU„, 1651229 А1 ется разность фаз, в напряжения, пропорциональные сдвигу фаз, используются косинусный и синусный фазовые детекторы, вычислитель (на основе АЦП) отношения модуля выходного напряжения косинусного фазового детектора к сумме модулей напряжений косинусного и синусного фазовых детекторов с последующим преобразованием полученных результатов в блоке ПЗУ в код, пропорциональный разности фаз входных сигналов. Такой принцип измерения разности фаз обладает свойством эффективно подавлять амплитудные флуктуации входных информационных сигналов, фильтровать высокочастотные составляющие с четными гармониками, 3 а также и с нечетными гармониками, если они содержатся только в одном из входных сигналов. Фазометр обладает большим быстродействием полуЮ \ чения мгновенных значений сдвига фаз, позволяет отслеживать фазовые флуктуации в пределах 2, способен производить измерения в широком диапазо- Ж не входных сигналов. 2 ил. C7l

1651229 Пуу I 1+созЧ -41-соз V 1

$lv I фбе(I sI(+cus(I - l-сов 11+ п((1+яхпям- 1 "а(п(т I

Изобретение относится к устройствам измерения разности фаз двух сигналов в условиях амплитудных и фазовых флуктуаций.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема фазометра, на фиг.2 — вре(1енблица истинности „g поясняющие принцип работы фаэометра.

Фазометр содержит два усилителяограничителя 1 и 2, косинусный и синусный фазовые детекторы 3 и 4, два блока 5 и 6 выделения модуля, два компаратора 7 и 8 со стробирующими. входами, сумматор 9, аналого-цифровой преобразователь 10 (АЦП), постоянное запоминающее устройство 11 (ПЗУ), элемент 12 задержки, блок 13 регистровой памяти.

При этом выходы усилителей-orpa:1ие(ителей 1 и 2, входы которых являются входами устройства, соединены с косинусным и синусным фазовыми детекторами 3 и 4, выход косинусного фазового детектора 3 соединен с входом блока выделения модуля и первым вхоцом компаратора 7, выход синусног"o фазового детектора 4 соединен с

30 входом блока 6 выделения модуля и первым входом компаратора 8, вторые входы компараторов 7 и 8 соединены с общей шиной, а их третьи стробирующие входы соединены между собой вхофа; » «» 3 - М пуск" АЦП 10, выход блока 5 выделения модуля соединен с сигнальным входом АЦП 10 и первым входом сумлатора 9, выход которого соединен с взводом ollopbI AIQI 10р а его второи вход соединен с выхо,дом блока 6 выделения модуля.

Выходы компараторов 7 и 8 соединены с соответствующими старшими адресными входами ПЗУ 11, младшие адресные входы которого соединены с

В четырех областях ПЗУ записаны таблицы либо обратной функции Ц {В)еп

arcB либо обратной функции((1/В)=

="". ñ(1(Â), где агс — обозначение обратной функции.

На входы ПЗУ поступает информация с выходов компараторов 7 и 8„ выполсоответствующими информационными выходами АЦП 10, выход "Готовность данных" которого соединен с входом элемента 12 задержки, выходом соединенного с входом записи данных блока

13 регистровой памяти, входы данных которого соединены с соответствующими выходами ПЗУ 11, а его выходы являются выходами фазометра.

Фаэометр работает следующим образом.

Входные сигналы, между которыми измеряется разность фаэ, усиливаются усилителями-ограничителями, коэффициенты усиления которых подбираются такими, чтобы их выходные напряжения были равны. На выходе косинусного фазового детектора образуется напряжение

0„, = К U ((леоне((-; 1-cusp) . (1) Синусный фазовый детектор отличается от косинусного тем, что на его входе включен фазовращатель, сдвигающий фазу входного сигнала, поступающего от усилителя-ограничителя

1, на минус (I/2, поэтому на его выходе образуется напряжение

ЦфАх K((V (sI)+siulI - (1-я(п((), (2) где в выражениях (1) и (2) КА - коэффициент передачи фазового детектора, П = U - =U — - входные напряжения фазовых детекторов, Ц вЂ” сдвиг фаэ между входными сигналами.

На выходах блоков 5 и 6 выделения модулей образуются модули напряжений, определяемые выражениями (1) и (2) (фиг. 2). Так как на сигнальный вход

АЦП 10 подается нарряяение 1 V U* I, а на нход опоРы — 1 0 фА I +(О gs, на информационных выходах АЦП 1(1 образуется код, пропорциональный отношению няющих соответственно операции сравнениЯ 0 1«О, Ц(А ) О.

Когда неравенство выполняется, на выходе компаратора уровень логического нуля. Пара полученных сигналов определяет четверть, в которой находится сдвиг фаэ, и тем самым определяет

1651229 область ПЗУ, где записана таблица с соответствующей обратной функцией, Поэтому на выходе ПЗУ образуется код, пропорциональный разности фаз между

5 входными сигналами.

При U «V или U7«u1 характе ристики фазовых детекторов 3 и 4 имеют соответственно косинусную и синусную формы. На фиг.2 пунктиром показаны графики функций ) cos P(и

I cos(pl + )sing(. В этом случае на информационных выходах АЦП образуется код, пропорциональный выражению

:. Ucp6 < (icos Ч r 15

I П., + (U@pq (созф+ (sin)) (4) В ПЗУ записаны таблицы, определяющие обратчые функции: агс В 1 и 2О агс (1/В1) . В общем случае в ПЗУ записывается такая функция, чтобы код на выходе ПЗУ бьл пропорционален сдвигу фаз между входными сигналами.

В изве"тном устройстве коммутация входных сигналов АЦП вызывает переходные процессы. которые могут прбисходить и во время работы АЦП, что снижает точность преобразования сигналов АЦП и тем самьм снижает точЗб ность измерений фазометром. В данном устройстве коммутации входных сигналов АЦП нет, что повьппает точность измерений. По команде Запуск" гроизводится стробирование комнараторов и запуск АЦП и тем са- З5 мым синхронизируется обновление информации на выходах указанных блоков.

На адресных входах ПЗУ будут сопрягаться коды, поступающие от компараторов 7 и 8 и АЦП 10, соответствующие одному и тому же моменту измерения сдвига фаз. По сигналу Готовность данных" АЦП 10, задержанному элементом 12 задержки на достаточное время, чтобы на входе данных 4> блока 13 регистровой памяти установилась достоверная информация, результаты измерения записываются в блок 13 регистровой памяти. Таким образом устраняется неоднозначность между результатами измерения и сдвигом фаз входных сигналов, что также повышает точность измерений.

Для получения высокой точности измерений сумматор выполняется на основе высококачественных операционных усилителей с большим коэффициентом усиления и высокоточных резисторов.

Формула и э о б р е т е н и я

Цифровой фазометр, содержащий два усилителя-ограничителя, входы которых являются входами цифрового фаэометра, а выходы соединены с входами косинусного и синусного фазовых детекторов, аналого-цифровой преобразователь, информационными выходами соединенный с соответствующими младшими адресными входами постоянного запоминающего устройства, выходами соединенного с соответствующими входами данных блока регистровой памяти, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены два компаратора со стробирующими входами, два блока вьдсления модуля, сумматор, элемент задержки, при этом выход косинусногo фазового детектора соединен с. входом первого блока выделения модуля и первым входом первого компаратора со стробирующим входом, выход синусного фазового детектора соединен с входом второго блока выделения модуля и первым входом второго компаратора со стробирующим входом, вторые входы которых соединены с общей шиной, а их стробирующие входы объединены и соединены с шиной Запуск" и входом "Запуск аналого-цифрового преобразователя, выход первого блока выделения модуля соединен с сигнальным входом аналогоцифрового преобразователя и первым входом сумматора, выходом соединенного с опорным входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход сумматора соединен с выходом второго блока выделения модуля, выходы первого и второго компараторов со стробирующими входами соединены с соответствующими адресными входами постоянного запоминающего устройства, выход Готовность данных" аналого-цифрового преобразователя соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом записи данных блока регистровой памяти, выходы которого являются выходами цифрОвого фазометра.

1651229

Составитель Ю.Макаревич

Редактор Е.Папп Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Н.Ревская

Заказ 1605 Тираж 423 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101