Устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов

 

Ссноз Советскнх

Соцнвлнстнческнх

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<о658499 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010376 (21) 2 3299 38/18-21 (5Ц М. Кл..

G 01 R 25/06 с присоединением заявки №

Государственный номнтет

СССР по делам изобретений н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 2504.79. Бюллетень № 15 (68) УЛК 621.317..

° 77 (088.8) Дата опубликования описании 2504.79 (72) Автор изобретения

В.П. Решетов (7Ц Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА

ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в любой фазовой следящей . системе, как в качестве индикатора выбега из области допустимой фазовой. ошибки, так и в качестве компенсатора ошибки отработки задания исполнительным элементом.

Известно устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов, содержащее фазовый дискриминатор, подавляющий фильтр (интегратор), причем в этом устройстве в качестве носителя ин формации использован прямоугольный 16 сигнал (1) .

Однако это устройство имеет ограниченные точность и быстродействие.

Известно также устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных 99 периодических сигналов, содержащее фазовый дискриминатор, состоящий из триггера и двух формирователей,выходами соединенных с соответствующими входами триггера, а также интегратор И и сумматор, один из входов которого соединен с выходом интегратора f2).

Недостатками этого устройства являются неоправданная сложность и ограниченное быстродействие в тех 30 случаях, когда оно используется в качестве индикатора выбега из области допустимой фазовой ошибки, а также в случаях его испольэовайия в качестве компенсатора ошибки отработки задания исполнительным элементом для более точного позиционирования, когда особое значение приобретает быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение устройства.

Это достигается тем, что B устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов, содержащее фазовый дискриминатор, состоящий иэ триггера и двух формирователей, выходами соединенных с соответствующими входами триггера, а также интегратор и сумматор, один пз входов которого соединен с выходом интегратора, введены элемент И, два ключа, триггер коммутации ключей, два нагрузочных резистора, две дифференцирующие цепочки, элемент задержки, два триггера расширения диапа ° зона измерения и два индикатора переворота фазы, при этом выходы формирователей подключены к входам элеМента И, выход которого через элемент задержки соединен с единичными входами

658499 4 двух триггеров расширения диапазона измерения и через триггер коммутации ключей — с одними входами ключей, другие входы которых подсоединены к соответствующим выходам триггера, входящего в фазовый дискриминатор, а выходы — к нагрузочным резисторам, к входам интегратора и через соответ=твующие дифференцирующие цепочки— к нулевым входам двух триггеров расширения диапазона измерения, единичные выходы которых соединены с входами сумматора, а нулевые — с двумя индикаторами переворота фазы.

На фиг. 1 дана функциональная схема предлагаемого устройства сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов; на фиг. 2— диаграммы,напряжений, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Устройство содержит фазовый дискриминатор 1, состоящий из триггера 2 и двух формирователей 3 и 4, выходами соединенных с соответствующими входами триггера 2, а также ин,тегратор 5 и сумматор б, один из вхо- дов которого соединен с выходом интегратора 5.

Кроме того, устройство содержит элемент И 7, два ключа 8 и 9, триггер 10 коммутации ключей 8 и 9, два нагрузочных резистора 11 и 12, две дифференцирующие цепочки 13 и 14, элемент 15 задержки, два триггера 16 и 17. расширения диапазона измерения и два индикатора 18 и 19 переворота фазы.

Выходы формирователей 3 и 4 подключены к,входам элемента И 7,выход которого через элемент 15 задержки соединен с единичными входами двух триггеров .16 и 17 расширения диапа эона измерения и через триггер 10 коммутации ключей 8 и 9 — с одними входами этих ключей 8 и 9,другие входы которых подсоединены к соответствующим выходам триггера 2,входящего в фазовый дискриминатор 1,а выходы— к нагрузочным резисторам 11 и 12, к входам интегратора 5 и через соответ ствующие дифференцирующие цепочки 13 и 14 — к нулевым входам двух триггеров 16 и 17 расширения диапазона измерения, единичные выходы которых соединены с входами сумматора 6, а нулевые — с двумя индикаторами 18 и

19 переворота фазы.

Устройство работает следующим образом.

Прямоугольный периодический сигнал задания 3 и обратной связи Чс,.с поступают на формирователи 3 и 4 и далее на входы триггера 2, где фазы этих сигналов сравниваются. На диаграммах (см. фиг. 2 а, б, в, r) изображены случаи разных фазовых сдвигов: положительных, отрица;-ельных, а также момент синфаэности, а на диаграмме

)О

20 (см. фиг. 2 д) показана работа фазового дискриминатора 1.

При сдвиге входных сигналов одного относительно другого на 180 импульсы на один из входов триггера 2 приходят ровно через полпериода после прихода каждого импульса на другой вход. В результате на обоих выходах триггера 2 будут сформированы прямоугольные имп. ьсы одинаковой формы со скважностью, равной двум.

Из диаграммы (cM. фиг. 2 д) видно, что сдвиг фазы обуславливает формирование широтно-модулированных импульсов с длительностью, пропорциональной разности фаэ входных сигналов.

Пусть триггер 10 коммутации ключей

8 и 9 имеет состояние, при котором обеспечивается открытое состояние ключа 8.Тогда интегратор 5,оказавшийся подключенным к выходу триггера 2 последовательно с резистором 12, выделит аналоговую составляющую, пропорцйональную ошибке отработки задания исполнительным элементом, а средний ток t p будет протекать через интегратор 5 и нагрузочный резистор 12 в одном направлении (см. фиг. 2 e).

Эта аналоговая. составляющая ошибки рассогласования заведена на сумматор 6.

Возникшая синфазность напряжений вызовет совпадение передних фронтов продифференцированных сигналов и это обусловит появление на выходе элемента И 7 импульса, который вызовет срабатывание триггера 10. Ключ 8 за35 кроется, а ключ 9 откроется. Допустим, что сигнал через открывшийся ключ 9 поступает не с инверсного выхода триггера 2 (правого), а с того же самого выхода, который соединен с ключом 8. Сопоставляя диаграммы

40 (см. фиг. 2 а, б, в, г, д, е), убеждаемся, что возникший переворот фазы обусловил смещение ординаты диаграммы на 0яр- амплитудный уровень триггера ? и фаэовая ошибка Ч стано45 вится отрицательной. Это апроксимируется диаграммой (см. фиг. 2 е).

На фиг. 1 видно, что средний ток

1СР через интегратор 5 изменил направление, протекая по цепи, состоящей

50 иэ ключа 9, интегратора 5 и нагрузочного резистора 11.

Подключение ключа 9, как показано на фиг. 1, к инверсному выходу триггера 2 обеспечивает апроксимацию ми55. нусового фазового сдвига (см. фиг.2 ж, э). Иэ диаграммы (см. фиг 2 ж) видно, что сигнал фазового сдвига (плюсового и минусового) аппроксимируется диаграммой (см. фиг. 2 э) и не достигает 0„p - переворота фазы.

Сигналы с выходов интегратора 5, поступают на дифференцирующие цепочки

13 и 14, которые перебрасывают триггеры 16 и 17 по их нулевым входам в зависимости от направления подхо65 да. Срабатывание триггеров 16 и 17

658499 фиксируется индикаторами 18 и 19 и изменяет потенциальны.r уровень в сумматоре 6. Элемент 15 задержки через время Г перебрасывает триггеры 16 и 17 в исходное состояние.

Таким образом, изменение фазового сдвига может измеряться предлагаемым устройством беэ потери информации при переворотах фазы,когда фазовый сдвиг превышает 180, т.е. устройство обладает расширенным диапазоном измерения.

Формула изобретения

Устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов, содержащее фазовый дискри минатор, состоящий иэ триггера и двух формирователей, выходами соединенных с соответствующими входами триггера, а также интегратор и сумматор, один из . входов которого соединен с выходом интегратора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены элемент

И, два ключа, триггер коммутации ключей, два нагрузочных резистора, две дифференцирующие цепочки, элемент задержки, два триггера расширения диапазона измерения и два индикатора переворота фазы, при этом выходы формирователей подключены к входам элемента И, выход которого через элемент задержки соединен с единичными входами двух триггеров расширения диапазона измерения и через триггер коммутации ключей — с одними входами клю 0 чей, другие входы которых подсоединены к соответствующим входам триггера, входящего в фазовый дискриминатор, а выходы — к нагруэочным резисторам, к входам интегратора и через соответствующие дифференцирующие цепочки— к нулевым входам двух триггеров расширения диапазона измерения, единичные выходы которых соединены с входами сумматора, а нулевые — с двумя индикаторами фазы.

ИСточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США - 3889186, кл. 324-83, 1975.

2 . Авторское свидетельство СССР

Р 464865, кл. G 01 R 25/06; 11.05.73. б58499

ФиеГ

Составитель С. Лукинская

Редактор Л.. Гребенникова Техред 3.Чужик КорректорИ.Муска

Заказ 2050/41 Тираж 1089 Подпи сн ое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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