Фазочувствительный преобразователь напряжения в цифровой код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1щ 58 8629

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.06.76 (21) 2368981/18-21 с присоединением заявки Мв (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.01.78. Бюллетень М 2 (45) Дата опубликования описания Об.04.78 (51) М. Кл Н 03К 13/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 681.32)5(088.8) (72) Автор изобретения

И. М. Федоров

Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР (71) Заявитель (54) ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к области электрических измерений в диапазонах инфранизких и звуковых частот. Преобразователь напряжения в цифровой код может использоваться при экспериментальном определении амплитудно-фазовых частотных характеристик четырехполюсников, при акустических измерениях, исследованиях в области систем автоматического управления и регулирования, геофизике, биофизике и т. д.

Известны цифровые измерительные приборы и преобразователи с промежуточным превращением входной величины в пропорциональное ей приращение частоты импульсной последовательности (1). Характеристики получаемой при этом последовательности импульсов, связанные с соответствующими параметрами сигнала, находят путем подсчета по определенному алгоритму числа импульсов за фиксированный интервал времени с помощью суммирующего счетчика импульсов или реверсивного счетчика, управляемого входным напряжением.

Указанные устройства имеют сложную схеM у".

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фазочувствительный преобразователь переменного напряжения в цифровой код, содержащий первый и второй преобразователи напряжения в частоту, выходы которых через вычитающее устройство соединены с входом счетчика импульсов (2).

Такой преобразователь недостаточно надежен в работе вследствие наличия в нем реверсив5 ного счетчика импульсов.

Целью изобретения является упрощение преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в

10 известный преобразователь напряжения в цифровой код, содержащий первый и второй преобразователи напряжения в частоту, выходы которых через вычитающее устройство соединены с входом счетчика импульсов, при15 чем вход первого преобразователя напряжения в частоту соединен с входной шиной всего преобразователя, введены аттенюатор и суммирующее устройство, первый вход которого соединен с входной шиной преобразова20 теля, второй вход через аттенюатор соединен с входной шиной опорного сигнала, а выход подключен к входу второго преобразователя напряжения в частоту.

Блок-схема преобразователя представлена

25 на фиг. 1; эпюры на фиг, 2 поясняют его работу.

Преобразователь содержит преобразователи напряжения в частоту (ПНЧ) 1 и 2, вычитаюшее устройство 3, счетчик 4 импульсов, 30 аттенюатор 5 и суммирующее устройство б, 588629

Выходы преобразователей подключены к входам вычитающего устройства, выход которого соединен с входом счетчика 4. Входная шина 7 преобразователя подключена к вхоpу ПНЧ 1 и первому входу суммирующего устройства 6, вход аттенюатора 5 соединен с входной шиной 8 опорного сигнала, а выход — с вторым входом суммирующего устройства.

На шину 7 поступает входной преобразуемый сигнал U,=U„,Sin(Qt+rp) (эпюр 7 на фиг. 2), на шину 8 — опорный сигнал U,п

= U (1+sign sinQt) (эпюр 8 на фиг, 2), где

Q — рабочая частота, сю — фазовый сдвиг V„ относительно первой гармоники U,, U — половина амплитуды импульсов опорного сигнала. В соответствии с этим к входу ПНЧ 1 подводится напряжение U< — — U„, а на входе

ПНЧ 2 появляется сигнал

У, У sin (Qt + t/ (1 + sign s>n Ю), где а — коэффициент передачи аттенюатора

5 (временная диаграмма сигнала U> приведена на эпюре 9, фиг. 2). Выходные частоты

ПНЧ 1 и ПНЧ 2 представляются вырагкениями ш, = юю, + kU„,. sin (Qt + y) и юг, = o,— — ИУ sin(Qt+ в) — ФгУ(1+ signsin й/) (соответственно эпюры 10 и 11 на фиг. 2), где шю, и аю., — центральные частоты ПНЧ, !г— крутизна преобразования напряжения в частоту, Устройство 3 выделяет разностную частоту

<> { /) =

" (Ы) = p., — аю, — 2,„з1п (Qt + ) — 2йаб .

На четных полупериодах ((2np1)л, 2 (л+

+1) л) функция

1+ sign sin Qt = О и

u)" (Qt) = аю, — югю, — 2/гУ sin (Qt + з).

Если амплитуда преобразуемого сигнала, мала, вю,, )) ю, +2AU.

Выбирая и из соотношения ЫУ= шю„— югю, с учетом, что всегда со (Я/) )О, вырагкение для юг /Ы) можно привести к следующему виду: ю (Qt) = югю, — eo, + 2MJsin(Qt+ +).

Частотно-модулированная последовательность импульсов, вырабатываемая смесителем, поступает на вход счетчика 4. Результат, накапливаемый счетчиком за один период рабочей частоты

1 с 2г

N = (а (И)dQt+ S u>" (QtdQt)

2-. ею — юю 4АУ,„

+, созе зависит не только от величины Узозср, но и от соотношения частот югю,, вю, и Q. Первое слагаемое в окончательном выражении для Л обращается в нуль, если емкость М счетчика и указанные частоты подобраны так, что число т {щ, — ю ю, ) /Q кратно М (m — количество периодов рабочей частоты, в течение которых производится измерение). В последнем

15 случае результат преобразования т 1 пропорционален преобразуемой компоненте входного сигнала. процесс накопления вели20 чины Л (Qt) для " .ю =М иллюстрируется эпюром 13 на фиг. 2. рактическии подоор требуемого значения ослаоления аттенюатора о осуществляется при

U,=0 и определенных величинах U u m. 1чзмепепием и дооиваются нулевых показании цифрового р истратора, подключенного к счетчику импульсов. латем наиденное значение и <риксиру ется, подается входное напрякение и ооычпым ооразом производится преооразованис этого напряжения в код. редлагаемыи преооразователь по сравнению с известным имеет более простую схему, а также повышенную надежность вследствие замены имеющегося в составе последнего реверсивного счетчика нереверсивным.

Формула изобретения

Фазочувствительпый преобразователь папрягкения в цифровои код, содержащии псрвыи и второи преооразователи напряжения в частоту, выходы которых через вычигающее

45 устроиство соединены с входом счетчика импульсов, причем вход первого преобразователя напряжения в частоту соединен с входной шиной всего преобразователя, oтл и ч а ющи и с я тем, что, с целью упрощения преоод разователя, в него введены аттенюатор и суммирующее устроиство, первый вход которого соединен с входной шинои преооразователя, второй вход через аттенюааор соединен с входнои шинои опорного сигнала, а выход подключен к входу второго преооразователя напряжения в частоту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы, М,, «Высшая школа», 1923, с. 155 — iÈ.

2. Авторское свидетельство Х 409366, кл, Н 03К 13/20, 29.02.72.

10 фиг 2

Составитель В. Дмитриев

Техред И. Михайлова

Корректор Л. Орлова

Редактор T. Юркова

Подписное

Типография пр. Сапунова, 2

Заказ 925/3 Изд. ¹ 356 Тираж 1087

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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