Цифровой фазометр

 

(и)6512?О

) Союз Советских

Социалистичеосих

Республик (6l) Дополнительное к авт. свин-ву (22) Заявлено12.07.76 (21) 2379874/1821 с присоединением заявки № . (23) Приоритет

Опубликоваио05,03,79,Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания09.03.79

2 (Я) М. Кл.

G 01 % 25/08

Гфеударственний квинтет сесе на аеааи нзобрвтвннй н еткрмтнй (Я» УДК 621.317..37 3(088.8 ) (72) Авторы изобретения

P. A. Ахмеджанов и В. В. Петров

Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (7l) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ .ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к цифровой из-мерительной технике. Может быть использовано для измерения разности фаз между опорным сигналом и .фазомодуиированным, амплитуда которого изменяется в широком диапазоне в электро- и радиотехнических установках различного назначения.

Известен цифровой фазометр для измерения разности фаз между опорным и фазомодулированным сигналами, содержаший на входах усилители-ограничители, преобразуюшие входные сигналы в последовательности прямоугольных импульсов, используемых для выделения информации о фазе входного сигнала (1» . Такой фазометр.прост в реализации и способен обеспечить высокую точность измерения.

Однако часто амплитуда фазомоду лированного сигнала при приеме его no радиоканалу изменяется в широком диа назоне. При этом возникает дополнитель ная погрешность, связанная с наличием определенного порога ограничения в усилителях-ограничителях, что значитель но сшокает точность и сужает область применения такого фазометра.

Найболее близок к предлагаемому низкочастотный фазометр, содержаший блок формирования временного интервала, один вход которого через цервый формирователь и первый усилительограничитель подключен к выходу источника опорного сигнала, другой вход через второй формирователь и второй усилитель-ограничитель подключен к выходу источника фаэомодулированиого сигнала, выход блока формирования временного интервала подключен к управляющему входу ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора им пульсов, а выход подключен к счетному входу счетчика индикаторного устройст2в ваМ °

В атом цифровом фазометре в усилителе-ограничителе неизбежен оп ределенный порог ограничения, в результате

651270 чего передние фронты прямоугольных выходных импульсов, поступающих через формирователь на блок формирования временного интервала, формируются с отставанием во времени от л!ол!едта пе рехода входного сигнала через нуль, Величина этого отставания зависит от ам1MaTjjghI BxDABDI о с !гна !а, ВТ0 приводит к появлению погрешности измерения разности фаз между опорным и фазомодупированным сигналами и ограничению динамического диапазона амплитуды последнего.

Сбычно эта погрешность достигает нескольких градусов.

Например, если порог ограничения усилителя-ограничителя Un "- 0,1 -10 В, -3 амплитуда опорного сигнала 2В, а амплитуда входного сигнала изменяется от 2 до 0,002 В, возникает погрешность измерения d = 3

Уменьшение такой, погрешности путем уменьп!ения или увеличения амплитуды входного сигнала ограничивается технической трудностью.

Цель изобретения - повышение точности измерения в широком динамическом диапазоне амплитуды фазомодулировм ного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий источники опорного и измерительного сигналов, выходы которых подключены ко входам первого и второго усилителейограничителей соответственно, блок формирования временного интервала, первый вход которого через первый формирователь импульсов связан с выходом первого усилителя-ограничителя, второй вход блока формирования временного интервала подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход блока формирования временного интервала через ключ соединен с первым входом счетчика индикаторного устройства, а также генератор импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа, введены блок .выделенияj интервала генерации, элемент совпадения, счетный триггер, блок управления реверсивным счетчиком, реверсивный счеч чик, причем выход блока выделения интервала генерации через элемент совпадения и триггер соединен с первым входом блока управления реверсивным счетчиком и непосредственно со входом второго формирователя импульсов и вто-, рым входом блока у!!раппе!и!я EBB(%jñnÂ

>!ыл! с"!ет1!Икомр вь!ход Геиеря 1 Ора им-» пульсов подкпючеи к сиихроиизиру!ощему входу второго усилите!!л-ограничителя, 5 первому входу блока выдепеиия н!!тервала генераиии, второму входу элемента совпал!е!!!!я и третьему входу блока управления реверсивным счетчиком, чет вертый вход которого подключен к выходу

Ю первого формирователя импульсов, а выхо ды блока управления реверс!!в!!ым счетчи. ком через реверсцвный сче!"-!ик подключены к остальным входал! счетчика индикаторного устройства, выход второго

М% усилителя-ограничителя подключен ко второму входу блока вьщеления интер-г вала генерации и, кроме того, второй усилитель-ограничитель охвачен положительной обратной связью.

26 На фиг. 1 р структурная электрическая схема цифрового фазометра; иа фиг. 2 — схема блока выделения интервала генерации; на фиг. 3— при!щипиапьпая электрическая схема не > пи положительной обратной связи со входом для синхронизации от генератора импульсов на фиг. 4 — временные диаграм мы, поясня!ащие работу фазометра.

Цифровой фазометр содержит усили @ тель-ограничитель 1, цепь положительной обратной связи 2, генератор импульсов 3, блок выделения интервала генерации 4, элемент совпадения 5, счетный триггер 6, блок 7 управления реЗ версивным счетчиком 8, счетчик индикаторного устройства 9, усилитель-от раничитепь 10, форля!роватепи импульсов 11 и 12, блок формирования временного интервала 13 и ключ 14.

Измерительный сигнал поступает на усилитель-ограничитель 1, который вследствие введе!пи -цепи положительной обрат ной связи 2 работает в режиме автогенератора, синхронизируемого генератором импульсов 3. При превышении сигналом Ц порога ограничения усилительограничитель 1 входит в режим насьпцения, и генерация прекращается. Таким образом, при значениях входного сигнала

50 . от - Ц до + Q на выходе усилителя» ограничителя 1 возникает пачка импульсов, причем точка перехода входного сигнала через нулевое значение совпадает с серединой этой пачки импульсов.

Блок выделения интервала генерации

4 вырабатывает импульс, длительность которого равна длительности пачки импульсов, возникающих при переходе сиг»

651270 нала через пуль только из Одной !Ол|.рнОсти В другу!О (иаприл|ер,- из О 1 р)п|а тельной )3 поло>кителыгую) . З>!ел|(3П. со падения 5 Въщеляет пач! у им)! п-)сов. co=

01 )3eTC I ВУ)ОП|У(IO Дач!(ОЛ|У ИМПУЛЬ(а C((eT»

Н1>)Й триггер 6 делит HQ два ч)(Г 1(2 и|и» пульсОВ, име|01пихся В э Г ой па(п о

Импульсы со счетного триггера 6,поступаюшие через блок 7 в !»2еве)2сп)3П1)й счетчик 8 несут информацлю f3 "t)!с|(Г:— импульсном коде 06 интервале Врз:.. :. Ли от момента перехода входного сигиа.(а через нуль до момента огранпчеиия импульса с блока вьщеленпя интервала генерации 4 (т.е. ЛО момента, когда Входной сиl HBII ДОстиl GeT зиачРиия ! ) л

Формирователь импульсов 12 но заднему фронту этого импульса формирует коротKHH импульс поступаю!Ни Й 13 блок формированияя врел!енного интервала 3, который открывает ключ 14.

Получившийся в счетчике иидпкаторного устройства 9 рез30!Ьтат характеризует временной иптвервал, соответствуюшпй сдвигу фаз между сигналами, причем результат измерения фазы не зависит от амплитуды фазомоду)!Н)20ванного с| нала.

Необходимость В блоке JJ HpÉÂ>leíHH( реверсивным счетчиком объясняется тем, что возможен случай, когда импульс с формирователя 11 приходит во время действия импульса па входе блока выделения интервала генерац)!)1 4. В этом случае реверсивный счетчик 8 должен . Складывать импульсы со счетнсГО триггера 6 и одновременновычитать импульсы. с генератора 3, OT момента прихода импульса с формирователя 11 до окончания действия импульса на Входе блока выделения интервала генероц |л 4. Тако)! случай мОжет Воз!И|к !|> т ь если )2 Bç í о ÑTü фаз между опорным и измерителы|-|м сигналами близка к ну>по, а измерительный сигнал имеет малую амплитуду.

Подобные устройства управления реверсивным счетчиком часто встречаются в периферийных устройствах цифровых вычислителып|х машин, а также В программных устройствах средств автоматызации.

На фиг. 2 представлен Один из Возможных вариантов построе!П|я блока выделения интервала генерации 4, Выделя|ошего импульс, дчптельиость котороГо раВна длительности пачки илп|ульсов, пришедших IIa его вход при переходе входного сигнала через нуль из одной полярпостп в другую. На фиг. 3 предста)Злен oIIHH из Возможных I3QpHGHToB технической реализации цепи положител иой обратной связи для усилителя-огра»

)нп)ите)|я, пмеюшей вход синхронизации.

Гс>!и >ке для ПОС возникает необходимость В инвертировании сигнала, в эту цепь необходимо ввести инвертируюший элемент.

Работа предлагаемого фазометра иллюстрпруется временными диаграммами на фнг. 4, где на эпюре 4а представлены входной синусоидальный фазо модулироваш|ый сигнал и выходной си1 - нал с усилителя-Ограничителя 1, охваченного положительной обратной связью1 на эпюре 46 — выходные импульсы блока

Выделе!Пи интервала генерации 4; на эпюре 4в - импульсы на выходе формирователя импульсов 12; на эпюре 4гимп301ьсы на выходе формирователя импульсов 11; на эпюре 4д - импульсы на Выходах счетного триггера 6; на эпюре 4е — импульсы на выходе ключа 14.

Введение, новых элементов и связей въ|годпо отличает описываемый цифровой фазометр оТ прототипа, так как у меньшплась составляющая погрешности, обусловленная влиянием изменения амплитуды изл!ерительного сигнала. 8 результате снижена суммарная погрешность прибора и расширен диапазон изменений амплитуды входного сигнала, что peclIIHряет сферу применения данного фазометра, и следовательно, его технико-эконо м)»ческую эЬЬективйость.

Формула изобретения

« . Цифровой фазометр, содержаший источи)|ки опорного и измерительного силпалов, выходы которых подключены ко

45 входам первого и второго усилителей-.

Ограничптелей соответственно, блок формирования временного интервала, первый вход которого через первый форми рователь нмпу льсов c)3HGBH с выхОдом первого усилителя-ограничителя, второй вход блока формирования временного интервала подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход блока форл|ирова|п|я временного интервала че рез к|поч соединен с первым входом счетчика индикаторного устройства, а также генератор импульсов, выход которого подключен к управлюошему входу ключа О т л и ч а ю ш и и с я тем

651270

Вход что, с целью повышения точности измерения в широком динамическом диапазоне амппитуды фазомодулированного сигнала, s него введены блок выделения интервала генерации, элемент совпадения, счетный триггер, блок управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик, причем выход блока выделения интервала гене рации через элемент совпадения и триггер соединен с первым входом блока управления реверсивным счетчиком и не посредственно со входом второго форми» рователя импульсов и вторым входом блока управлении реверсивным счетчиком, выход генератора импульсов нодключен к синхронизирующему входу второго усилителя-ограничителя, первому входу блока выделения интервала генерации, второму входу элемента совпадения и третьему входу блока управления реверсивным счетчиком четвертый Вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, B выходы 6JID ка управления реверсивным счетчиком через реверсивный счетчик подключены к остальным входам счетчика индикаторного устройства, выход второго усилителя-ограничителя подключен ко второму входу блока выделения интервала ге16 нерации.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю ш е е с я тем, что второй ycIIJIBтель-ограничитель охвачен положительной обратной связью.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Журн. "Автометрия, Л 4, 1970.

2. Техническое описание фазометра

20 НФ-З, г. Казань, 1963.

ЦНИИПИ Заказ 798/42а

Тираж 1089 Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород,ул. Проектная, 4