Цифровой фазометр с постоянным измерительным временем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 44ОЬИ

Союз Советских

Социалистических

Республиее (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 14.11.72 (21) 1846046/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.08.74. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 06.02.75 (51) М. Кл. G 01r 25/ОО

Государственны комитет

Свввтв Мнннстрое СССР вв делом изобретений и вткропий (оЗ) УДК 621.31:7.772 (088.8) (72) Автор изобретения

С. Б. Шестак

Институт физики им. Л. В. Киренского (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР С ПОСТОЯННЫМ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВРЕМЕНЕМ

Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано при построении широкополосных цифровых измерителей разности фаз электрических сигналов с высокой верхней граничной частотой и пределами измерения 0 — 360 С.

Известен цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий в каждом из двух каналов формирующее устройство и две схемы совпадения, подключенные к выходам формирующих устройств, триггер первого канала, а также схему формирования квантующих импульсов, состоящую из генератора квантующих импульсов, времязадающей схемы, схемы совпадения и счетчика.

Недостатком таких фазометров является появление сбоев автоматической установки триггеров в необходимое состояние при углах разности фаз, близких к 180, и существенное возрастание погрешности при наличии во входном сигнале четных гармоник основной частоты, а также при однополярном смещении уровней формирования относительно нулевого, так как это приводит к сдвигу моментов формирования коротких импульсов запуска триггеров относительно моментов нуль-переходов колебаний основной частоты.

Цель изобретения — автоматизация процесса измерения фазового сдвига в диапазоне

0 — 360 и повышение точности.

Предлагаемый цифровой фазометр отличается от известных тем, что содержит триггер коммутации, счетный вход которого подключен к выходу триггера первого канала; электронный переключатель, входы которого подключены к противофазным выходам триггера

10 коммутации; две схемы совпадения первого канала, первые входы которых подключены к разделенным выходам формирователя первого канала, вторые (взаимно противоположно управляемые) входы подключены к выходу триг15 гера коммутации, а выходы объединены со счетным входом триггера первого канала; две схемы совпадения второго канала, первые входы которых подключены к разделительным выходам формирователя второго канала, а вторые (взаимно противоположно управляемые) входы подключены к выходу электронного переключателя; схему выбора режима работы, состоящую из триггера режима, вы. ходы которого подключены к выходам управления электронного переключателя и счетчика, и двух схем совпадения, первые входы которых соединены с выходами триггера режима, вторые — с объединенными выходами двух схем совпадения первого канала, тре<4 48611 тьи — с объединенными выходами двух схем совпадения второго канала, а выходы подключены к,рдз@ельным входам триггера режима; управляемый,тр1ггер второго канала и две дополнительные схемы совпадения, первый вход одной из которых соединен с объединенным выходом двух схем совпадения второго канала, второи вход соединен с выходом триггера первого канала и первым входом управляемого триггера второго канала, а выход подключен к второму входу управляемого триггера второго канала, выход которого подключен K входу другой схемы совпадения, Bbl ор которой соединен с входом счетчика, а другой вход подключен к выходу схемы совпадения, один вход которой подключен к выходу триггера первого канала, а другой — к схеме формирования квантующих импульсов на измерительном интервале времени.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — диаграммы его работы.

Цифровой фазометр содержит формирующие устройства 1 и 2, схемы совпадения 3 — 6, электронный ереключатель 7, триггеры режима 8 и коммутации 9, схемы совпадения

10 — 15, времязадающую схему 16, триггер 17 первого канала, управляемый триггер 18 второго канала, генератор 19 квантующих импульсов и счетчик 20.

Предлагаемый фазометр может работать в двух режимах: синфазном, при котором квантуемый интервал времени равен временному интервалу между смежными одноименными нуль-переходами входных сигналов обоих каналов (называемому фазовым интервалом времени), и противофазном, при котором квантуемый интервал времени равен временному интервалу между смежными разноимен ными нуль-переходами входных сигналов обоих каналов. Переход из одного режима в другой осуществляется в зависимости от величины измеряемой разности фаз входных сигналов, автоматически с помощью триггера 8 и управляемого им электронного переключателя 7. При переходе фазометра в противофазный режим работы квантуемый интервал времени изменяется «о сравнению с фазовым на величину, равную половине периода входных сигналов, что соответствует 180 угловых единиц. Чтобы устранить появляющуюся при этом неоднозначность в определении разности фаз входных сигналов (значениям фазовых сдвигов q и cg+180 соответствуют показания счетчика, равные ср), выходное напряжение триггера 8 управляет счетчиком 20 так, что при синфазном режиме работы его начальная установка производится на число, соответствующее нулевой разности фаз, а при противофазном — на число, соотвегствующее

180 фазового сдвига. Кроме того, при заполнении счетчика в процессе измерения до величины, соответствующей 360, производится сброс его на число, соответствующее 0, и далее счет продолжается до конца измерительного времени.

Другой особенностью фазометра является последовательно чередующийся двухполупериодный процесс преобразования разности фаз входных сигналов в цифровой код. При этом сводится к минимуму влияние четных гармоник основной частоты входных сигналов и однополярного смещения уровней формирования импульсов нуль-переходов относительно нулевого па точность измерения, так как возникающее при этом изменение квантуемого интервала времени в одном полупериоде равно, но противоположно по знаку изменения его в другом полупериоде, что приводит к взаимной компенсации погрешностей измерения за оба полупериода. Это достигается с помощью триггера коммутации 9 и двух пар схемы совпадения 3 и 4, 5 и 6, установленных на выходе формирователей 1 и 2 импульсов нуль-переходов входных сигналов, соответственно первого и второго каналов. На входы схем совпадения 3 и 6 поступают импульсы положительных нуль-переходов, а на входы схем совпадения 4 и 5 — импульсы отрицательных пуль-переходов входных сигналов, соответственно, первого и второго каналов. Триггер

9 управляется этими схемами совпадения так, что на объединенные их входы при неизменном его состоянии могут проходить импульсы только положительных или только отрицательных нуль-переходов входных сигналов. В зависимости от состояния триггера 8 и управляемого им переключателя 7 сннфазному режиму работы фазометра соответствует одинаковая проводимость схем 3 и 6, 4 и 5, а противофазному — схем 3 и 5, 4 и 6.

Перевод триггера 9 из одного состояния в другое и установка управляемого триггера 18 второго канала в состояние «1», при котором схема совпадения находится в проводящем состоянии, производится импульсом продифференцированного фронта перехода триггера 17 первого канала из состояния «1» в состояние

«О». В результате этого установка триггера 17 в состояние «1 и затем в состояние «0» производится импульсами только одноименных нуль-переходов входного сигнала первого канала (см. фиг. 2), а следующий перевод его в состояние «1» происходит уже после изменен«я состояния триггера 9 и производится им«ульсом нуль-перехода входного сигнала пер«ого канала противоположного знака предыдущему. Поэтому время неизменного состояния триггера 9 равно полутора периодам входного сигнала.

Установка триггера 18 в состо".íèå «О» пропзво . нтся импульсами нуль-переходов входного сигнала второго канала, проходящими через схему совпадения 10, которая находится в проводящем состоянии вместе со схемой совпадения 15 только при состоянии «1» триггера 17. Таким образом, цепь последовательно соединенных схем 14 и 15 находится в проводящем состоянии с момента перехода в со4406!! стояние «1» триггера 17 до момента перехода в состояние «О» триггепа 18. Ввемя ее проводящего состояния павно Фазовому интепвалу времени (времени между смежными одноименными нуль-перехолами входных сигналов первого и второго каналов) ппи синФазном режиме работы фазометра (состояние «О» триггера 8) или отличается от него на величинч, равную половине периода входных сигналов (состояние «1» триггера 8) ппи ппотивоФазном пежиме работы фазометра.

Благолапя паботе схемы коммутации чстановт<а тпиггера !7 в состояние «I» и тпиггепа

18 в состояние «О» производится импульсами нуль-переходов соответствующих вхолиьтх сигналов последовательно изменяющегося вила, что и обеспечивает последовательно чепедчющийся лвухполупегиолный процесс ппеобразованття пазносттт Фаз входных сигналов в кол. Ппи этом залаваемое триггепом 17 впемя иеттзменного состояния триггепа 9, равное впементт одиночного о.тнополчпериолного измерения. павтто полутопа периодам вхолного сттгнала. Чтобы устранить сбои в переключении тпиггепа 18, появляющиеся гпи одновременном поступлении импчльсов на счетнытт вход тпиггепа 17 и вход схемы совпадения

10 Фа?oMHTD автомати тески пепево,тится из одного режима паботы в другой. Если первоначально он нахолился в сттнФазнлм режиме паботы, то олновпеменно постчттивптие на вход тпиггера !7 и на вхол схемы совпадения 10 импчльсы обпазованьт в моменты олноименньтх ттч -гen xoTInn вхочпых сигтталов. если же он нахолплся в потивоФазном режиме паботы. то совпавпттте импч, т,с- обпазованьт в моменты пазлтт тньтх ттулт.-пеггхолов входных сигналов. R завт симости от этого совпавтпие импчльсы проходят через гпавляемчю вьтходным напряжением триггера пежима 8 схгмч со аления т2 (одноименные) или 18 (пазноименттьте) на о ном ттз его раз теленных вхолов. Состояние тпиггера режима 8 и; ппавляемого им электпонного переключателя 7 изменяется на противоположное и вместе с тем выходным напряжением триггепа пежима 8 изменяется в соответствии с ранее описанным изменением интепвала квантования на половину периода входных сигналов начальная установка счетчика 20.

Импульсы квантующего генератора 19 проходят в течение измерительного времени, olI елеляемого времязалающей схемой 16, чепез схему совттадентля 14 п в течение впемени проволящего состояния схем совпадения 15 и 11 гост! гают на вход счетчика 20.

Прелмет изобретения

Цифровой Фазометр с постоянным измерительным временем. содержащий в каждом из

10 лвчх каналов формирующее устройство и лве схемы совпадения, полключенные к выто ам фопмируютцих устпойств, тпиггеп первого канала, а также схему формипования квантующих импульсов, состоящую из гене15 ратора квантуютцих имгульсов. времязалаюптей схемы, схемы совпадения и счетчика, отлттчаюптийся тем, что, с целью автоматизации пооцесса измерения Фазового сдвига в лиапазоне 0 — 860 и повышения точности, 20 он снабжен электпоиньтм пепеключателем и тпиггепом коммутации, счетным вхолом подключенным к выходу триггепа т епвого канала, а BhlxoIIRMH связанным с волами электпонного петтет лточателя, а также с вторыми вхола25 ми двух схем совпаления первого канала. схемо."т автоматического выбора пежима паботы, состоящей из триггепа режима, выходами подключенного к выводам управления счетчика, и электронного переключателя, выхоч

30 котоого связан с вторыми входами двух схем совпадения втопого канала. и лвчх схем совгаления, первые входы которых соединены с выходами тпиггера режима, втопые и тпетьи входы — с объединенными выхолами лвчх

35 схем совпадения первого и второго каналов соотгетствеино, а выходы подключены к пазлельным входам тоиггера пежтпта. уппавляемым пиггепом втопого канала и лвумя JIOполтттттельньтми схемами совпадения. первый

40 ахоп, олной из которых соединен с объединенным выхо том,чвух схем совпадения второго канала, второй вход — с выхолом тпиггетта пепвого канала и первым вхоло л управляемого триггера втопого канала, а выхол дополни45 тельной схемы совпалеиия связан со втопьтм вхолом управляемого триггера втопого канала. выход которого через вторую лополнительHvIo схему совпаления соединен с входом счетчика, а также через третью дополнительную

50 схему совпадения — с выходами триггера первого канала и схемы формирования квантуютцих ттмпульсов.

440611

Составитель Л. Прохорова

Техред T. Курилко

Корректор А. Дзесова

Редактор Т. Иванова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 102/9 Изд. № 189 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, РК-35, Раушская наб., д. 475