Импульсный фазовый компаратор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ дц 519839

Союз Советских

Социал истичвскйх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено |2.07.74 (21) 204640|/21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 02.08.76

И 03В 3/04

Государствен.таей комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) х ДК 621.317.773 (088.8) (72) Авторы изобретения

HI "..страпцы

Каммель Вальтер и Штифель Ьерндт (ГДР) Объединенный институт ядерных исследований (71) Заявитель (54) ИМПУЛЪСИЪ|Й ФАЗОВЫЙ КОМПАРАТОР

Изобретение относит я к импульсной технике и может использоваться в системе автоматического регулирования фазы вращающихся механических частей с высокой длительной точностью (порядка нескольких десятков дуговых се кунд) .

Известны, импульсные ус.-ройства для синхронизации. Одно из устройств содержит источник синхронизирующих импульсов, триггер схемы совпадения и инверторы.

Однако это устройство оолгдает недостаточной точностью, что обусловлено изменением электрических параметров его элементов в результате воздействия окружающей температуры, старением и изменением напряжения питания.

Известен также импульсный фазовый,компаратор, содержащий высокостабильный генератор,импульсов, соединенный через первый ключ со счетчиком, второй вход которого подключен к выходу генератора сброса, а выход к первому триггеру через первый дешифратор, выход генератора сброса через одновибратор и разряжающее устройство соединен с одним из входов первого накапливающего конденсатора, второй вход которого, подключен к выходу генератора тока, а выход через второй ключ и .второй накапливающий конденсатор присоединен к усилителю постоянного напряжения, второй вход второго ключа подключен к выходу формирователя.

Однако изменения =- sектрических параметров элементов компаратора, вызванные тем5 пературным дрейфом, старением и изменением напряжения питания, особенно изменени>тока заряда конденсатора и остаточного н"пряжения разряжающего устройства обусловливают неточность работы фазового компара10 тора в величине порядка нескольких дуговых ми|нут.

Цель изобретения — повышение точности преобразования фазы в напряжение.

15 Это достигается тем, что предлагаемый импульсный фазовый компаратор снабжен вторым дешифратором, вторым и третьим триггером и первым и вторым элементами

«ИЛИ», элементом «И» и интегратором, причем первый вход первого элемента «ИЛИ» соединен с выходом первого триггера и первым входом второго элемента «ИЛИ», вторые входы обоих элементов «ИЛИ» соединены с перBbIM BbIxoQoM BTopol o триг epB, I .ервый

25 которого через второй дешифратор подключен к выходу счетчика, а второй вход подключен .к входу одновибратора, входу счетчика и первому входу третьего триггера, второй вход третьего триггера соединен с входом формиро30 вателя, выход третьего триггера и второй вы519839 ход второго триггера подключен соответственно к первому и второму входам элемента

«И», выход которого через интегратор присоединен к входу генератора тока.

На чертеже изобра кЬна структурная электрическая схема предла ае 4ого компаратора.

Входом для опорных импульсов схемы является нулевой вход триггера 1. Его единичный вход подключен к выходу дешифратора 2.

Выход триггера 1,питает выходы двух элементов «ИЛИ» 3 и 4. Второй вход элемента 3 и элемента 4 подключены к нулевому выходу триггера 5. BblxO> элемента 3 связан с lIpclB ляющим входом ключа 6. Сигнальный вход ключа 6 соединен с выходом высокостабильного генератора импульсов 7. Сигнальный выход ключа 6 питает счетчик 8. Я -|ейки счетчика 8 связаны с дешифраторами 2 и 9. Выход дешифратора 9 подключен к нулевому входу триггера 5. Выход элемента «ИЛИ» 4 связан с генератором сброса 10, выход .которого соединен с входом сброса счетчика 8, входом одновибратора 11, единичным входом триггера 5 и с нулевым входом триггера 12.

Единичный вход триггера 12 является;входом компаратора, на который поступают измеряемые импульсы. С этим входом также связан вход формирователя 13. Единичные входы триггеров 5 и 12 подключены к входам элемента «И» 14, выход которого связан с интегратором 15. Выход интегратора 15 подключен к генератору тока 16, который питает накапливающий конденсатор 17. К конденсатору

17 подключено и разряжающее устройство 18, вход, которого соединен с выходом одновибратора 11. Выход конденсатора 17 соединен с ключом 19, выход которого связан с накапливающим конденсатором 20, а управляющий вход с формирователем 13, К накапливающему конденсатору 20 подключен вход усилителя постоянного напряжения 21, выход которого является выходом всей системы.

Ком|паратор работает следующим образом.

Опорные импульсы поступают на нулевой вход триггера 1, устанавливая триггер в соответствующее положение. Выходной сигнал триггера 1 отпирает ключ 6, и начинают поступать им|пульсы от постоянно работающего высокостабильного генератора импульсов 7 на счетчик 8. Когда содержимое счетчика 8 равно заранее установленному числу, дешифратор 2 дает сигнал на триггер 1, который опрокидывается при этом в исходное положение, закрывая ключ 6. До этого состояние ключа

6 определятся только триггером 1, так как на другом входе элемента «ИЛИ» 3 установлен нулевой сигнал триггера 5. Выходной сигнал триггера 1, возникнувший при его опрокидывании, запускает через элемент «ИЛИ» 4 генератор сброса 10, выходной сигнал которого запускает однови братор 11. Последний дает длительный импульс на разряжающее устройство 18, которое прерывает его действие. Вследст вие прерывания разрядки генератор тока 16 начинает заряжать конденсатор 17. Благодаря б

Зэ

60 б постоянству тока заряда, напряжение на конденсаторе 17 возрастает линейно по времени.

Ключ 19 открывается тогда, когда через формирователь 13 поступает измеряемый импульс на управляющий вход ключа 19. При этом мгновенное значение напряжения конденсатора 17 передается на конденсатор 20 и на вход усилителя 21. Усилитель 21 развязывает сигнал на конденсаторе 20 и выходе компаратора. Таким образом, производится измерение мгновенного значения линейно возрастающего напряжения на конденсаторе 17 в точке времени поступления измеряемого импульса а вход компаратора.

Импульс, выработанный генератором сброса

10 в момент опрокидывания триггера 1, сбрасывает содержимое счетчика 8 и переключает триггер 5. Сигнал с нулевого выхода триггера

5 вновь открывает через элемент «ИЛИ» 3 ключ 6. В счетчик 8 опять поступают импульсы от генератора 7 до тех пор, пока не совпадают содержимое счетчика 8 и установленное дешифратором 9 число. Возникающий при совпадении импульс опрокидывает триггер 5 в исходное положение. Сигналом от нулевого выхода триггера 5 запирается ключ 6 и запускается генератор сброса 10, выходной импульс которого сбрасывает содержимое счетчика 8. У Одновибратора 11 этот сигнал не вызывает реакции, так как он еще находится в неустойчивом состоянии. На триггер 5 сигнал от генератора 10 тоже не действует, так как на нулевом входе триггера 5 еще действует сигнал от дешифратора 9.

Время, прошедшее с первичного отпирания кл1оча 6 до срабатывания дешифратора 2, »вляется временем задержки. Это время задержки предварительно устанавливается ручками дешифратора 2. Время, прошедшее с вторичного отпирания ключа 6 до срабатывания дешифратора 9, является эталоном времени, с которым сравнивается разница фаз задержанны.;. и измеряемых импульсов.

Триггер 12 опрокинут в положение «О» в момент совпадения содержимого счетчика 8 и установле»ного дешифратором 9 числа. В единичнОе положение Он переводится сигналом, пост1 пающим на вход триггера 12. Сигналы с единичного выхода триггера 12 и единичного выхода триггера 5 попадают на входы элемента «И» 14.

Триггер 5 находится в единичном положении, начиная с поступления задержанного импульса до момента совпадения содержимого счет шка 8 и постоянно установленного дешифратором 9 числа. При наступлении этого совпадения дешифратор 9 дает сигнал на нулевой вход триггера 5, прекрац;ая этим единичное положение. Это вызывает сброс счетчика 8.

В зависимости от относительного срабатывания,по времени триггеро в 5 и 12 возможны два случая.

В первом случае измеряемый импульс поступает на вход компаратора после того, как

519839

Вх

Выход триггер 5 переключился в нулевое состояние, и, следовательно, триггер 12 переводится импульсом от генератора сброса 10 в нулевое положение. В этом случае на выходе элемента «И» 14 в течение рабочего . .нтервала прео бладает логический уровень «О».

Во втором случае измеряемый импульс поступает на вход компаратора до окончания единичного положения триггера 5. Триггер 12 занимает нулевое положение с поступлением выходного импульса генератора сброса 10 (вследствие совпадения содержимого счетчика

8 и установленного дешифратором 9 числа) на нулевой вход триггера 12 до поступления измеряемого импульса во время следующего рабочего интервала.

В этом случае на выходе элемента «И» 14 в течение рабочего интервала преобладает логический уровень «1» (входные сигналы имеют единичное значение) .

Интегратор 15 выравнивает выходной сигнал элемента «И», превращая отношение времен состояния «1» и состояния «О» элемента

14 пропорционально в напряжение. Это напряжение управляет генератором тока 16 таким образом, что в описанном первом случае даваемый генератор 16 ток увеличивается, а в описанном втором случае ток уменьшается.

Это обусловливает соответственное увеличение, либо уменьшение напряжения на конденсаторе 17 в одинаковых точках времени рабочего интервала схемы.

Таким образом, фазовыч компаратор меняет свой коэффициент усиления в зависимости от времени поступления измеряемого импульса относительно опорного импульса.

Формула изобретения

Импульсный фазовый компаратор, содержащий высокостабильный генератор импульсов, 5 соединенный через первый ключ со счетчиком, второй вход которого подключен к выходу генератора сброса, а выход — к первому триггеру через первый дешифратор, выход генератора сброса через одновибратор и разря10 жающее устройство соединен с одним из входов первого накапливающего конденсатора, второй вход которого подключен к выходу генератора тока, а выход через второй ключ и второй накапливающий

15 конденсатор присоединен к усилителю постоянного напряжения, второй вход второго ключа подключен к выходу <рормирователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования фазы в

20 напряжение, он снабжен вторым дешифратором, вторым и третьим триггерами, первым и вторым элементами «ИЛИ», элементом «И» и интегратором, причем первыи вход первого элемента «ИЛИ» соединен с выходом первого

25 триггера и первым входом второго элемента

«ИЛИ», вторые входы обоих элементов

«ИЛИ» соединены с первым выходом второго триггера, первый вход которого через второй дешифратор подключен к выходу счетчика, а

30 второй вход подключен к входу одновпбратора, входу счетчика и первому входу третьего триггера, второй вход третьего триггера соединен с входом формирователя, выход третьего триггера и второй выход второго триггера

35 подключены соответственно к первому и второму входам элемента «И», выход которого через интегратор присоединен к входу генератора тока.