Цифровой фазометр

 

О Л И C А --И- И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиик

Социалистических

Республик (1о 6585ОО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 0 L1176 {21) 2414601/18-21 с присоединением заявки И

{23) Приоритет (53) М. Кл.

G 01 R 25/08

Государственный комнтет

СССР по делам и обретений и открытнй (53) УДМ621. 317. .772 (088.8) Опубликовано 25D4.79. Бюллетень И 15

Дата опубликования описания 2504.79 (72) Автор изобретения

С.П. Панько

Pl) Заявитель

Красноярский политехнический институт (5 4 ) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к электрорадиоиэмерительной - технике и может быть использовано при разработке цифровых фазометров.повышенных метролсгических характеристик.

Известен цифровой фазометр, содержащий входные согласующие устройства, стробоскопические преобразователи на туннельных диодах, токовые ключи, логический элемент . Исклю- ® чающее ИЛИ, генератор квантующих импульсов, времяэадающую схему из делителя частоты и триггера, а также логический элемент И и счетчик импульсов (1). 15 .Существенным : недостатком этого устройства является очень узкий диапазон входного сигнала по причине небольшого размаха вольт-амперной характеристики туннельных диодов. @1

Расширение динамического диапазона путем введения обратной связи в каждом канале сопряжено с увеличением амплитудно-фаэовой погрешности.

Целью изобретения является рас- @ ширение динамического диапазона входных сигналов при малой амплитудно-фазсвой погрешности.

Это достигается тем, что предложенный цифровой фазометр (2),содержа- @ щий два канала, каждый из которых включает в себя входные согласующие блоки, выходы которых подсоединены к первым входам стробоскопических преобразователей, ко .вторым входам которых подсоединен выход генератора квантующих импульсов, выходы стробоскопических преобразователей подсоединены ко входам токовых ключей, логический элемент Исключающее

ИЛИ, подсоединенный выходом к одному из входов элемента И, ко второму входу которого подсоединен выход времязадающей схемы, состоящей из последовательно соединенных делителя частоты и триггера, а ее вход подсоединен к выходу генератора квантующих импульсов, выход схемы совпадений подсоединен ко входу счетчика импульсов, снабжен в каждом канале модулятором, зарядно-разрядной цепью, фаэовращателем на 90 и формирующим блоком, причем выход генератора квантующих импульсов подсоединен к третьему входу элемента И, один вход модулятора — к выходу токового ключа, а другой — к выходу фазовращателя на 90о, ко входу которого подсоединен один иэ выходов заряднораэрядной цепи, другой ее выход под658500 ные диоды в каждом такте устанавливаются в положение на грани срабатывания, а на выходе зарядно-разрядной цепи формируется напряжение, по форме совпадающее со входным сигналом или инвертированное относительно него. Цепь модуляции работает следующим образом, модуляции подвергаются импульсы с выхода токовых, ключей. При положительной максимальной крутизне входного сигнала длительность импульса должна быть максимальной. При отрицательной максимальной крутизне длительность импульса должна быть минимальной. При нулевых значениях крутизны длительность импульсов должна равняться среднему значению.

Таким образом, модуляция должна производиться по закону производной от входного колебания при условии, что преобразованная частота постоянна (для этой цели введены фаэовращатели

9 и 10 на 90а ) формирующие блоки 13, 14 преобразуют синусоидальную форму напряжений с выхода цепей 7 прямоугольной формы. Логический элемент Исключающее

ИЛИ 15 формирует импульс, длительность которого пропорциональна измеряемому сдвигу фаз,,Эти импульсы квантуются в элементе И 16 импульсамь генератора 20. Общее количество им пульсов просчитывается счетчиком 17 эа время, формируемое времязадающей

45 соединен ко входу формирующего блок и к трет ьему входу стробоскопического преобразователя, вход зарядно-разрядной цепи подсоединен к выходу модулятора, а выходы формирующих блоков первого и второго каналов подсоедине ны к первому и второму входам логического элемента Исключающее ИЛИ

На чертеже показана структурная схема предложенного фазометра.

Он состоит из входных согласующих блоков 1, 2, стробоскопических преобразователей на туннельных диодах 3, 4, токовых. ключей 5, 6, зарядно-разрядных цепей 7, 8, фазовращателей 9, 10 на 90С, модуляторов 11, 12, формирующих блоков 13,14, логи- )5

Ческого элемента Исключающее ИЛИ

15, элемента И 16, счетчика импульсов 17, времяэадающей схемы, состоящей из делителя частоты 18 и триггера 19, генератора квантующих импуль- 2п сов 20.

Работает фаэометр следующим образом.

Входные сигналы, сдвиг фаз между которыми предстоит измерить, поступают на входные согласующие блоки 1, 2. На стробоскопические преобразователи на туннельных диодах 3 (4) поступают токи входного сигнала, ток генератора 20 и токи смещения от зарядно-разрядных цепей 7 (8). В результате работы схемы компенсации туннельсхемой из делителя частоты 18 и триг,гера 19.

Уменьшение амплитудно-фазовой погрешности происходит за счет того, что при срабатывании туннельного

° диода формируется стандартный по длительности и амплитуде импульс. Накопительная емкость эарядно-разрядной цепи в отсутствии импульса туннельного диода непрерывно разряжается на определенную величину. В результате заряда накопительной емкости ток смещения туннельного диода увеличивается, т.е. рабочая точка на первой восходящей ветви вольт-амперной характеристики туннельного диода (BAX ТД) приближается к пику BAX ТД.

В результате срабатывания туннельного диода рабочая точка несколько опускается по BAX. В целом это приводит к тому, что рабочая точка следит за изменениями сигнала, а на зарядноразрядной цепи формируется напряжение, по форме повторяющее входной сигнал или инверсное по отношению к нему.

Описанные процессы бстаются такими же для случая, когда частота сигнала выше частоты квантующих импульсов.

Поскольку процессы заряда-разряда накопительной емкости определяются только параметрами схемы и не зависят от характера сигнала, в частности его крутизны, возможны значительные фазовые сдвиги первой гармоники преобразованного сигнала, зависящие от амплитуды входного сигнала. Всякое расширение динамического диапазона ,при постоянной преобразованной частоте связано с резким увеличением амплитудно-фаэовой погрешности.

Для уменьшения этого явления в предложенном фаэометре используется модуляция длительности импульса туннельного диода.

Формула изобретения цифровой фазометр, содержащий два канала, каждый из которых включает в себя входные согласующие блоки, выходы которых подсоединены к первьви входам стробоскопических преобразователей, ко втсрым входам которых подсоединен выход генератора квантующих импульсов, выходы стробоскопических преобразователей подсоединены

° ко входам токовых ключей, логический элемент Исключающее ИЛЙ, подсоединенный выходом к одному из входов элемента И, ко второму входу которого подсоединен; выход времязадающей схемы, состоящей из последовательно соединенных делителя ,частоты и триггера, а ее вход подсоединен к выходу генератора квантующих импульсов, а выход схемы совпадений, подсоединен ко входу счетчика импульсов, отличающийся

658500

Составитель Л. Плетнева

Редактор Я. Кравцова Техред О.Андрейко Корректор И.Муска

Заказ .2050/41 Тираж 10 89 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тем, что, с целью расширения динамического диапазона при малой амплитудно-фазовой погрешности, он снабжен в каждом канале модулятором, зарядно-разрядной цепью, фаэовращателем на 90 и формирующим блоком, причем выход генератора квантующих 5 имгульсов подсоединен к третьему входу элемента И, один вход модулятора — к выходу токового ключа, а другой — к выходу фаэовращателя на

90, ко входу которого подсоединен )0 один иэ выходов эарядно-разрядной цепи, другой ее выход подсоединен ко входу формирующего блока и к третьему входу стробоскопического преобразователя, вход эарядно-разрядной цепи подсоединен к выходу модулятора, а выходы формирующих блоков первого и второго каналов подсоединены к первому и второму входам логического элемента Исключающее

ИЛИ .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

Р 398887, G 01 R 25/00, 1972.

2. Авторское свидетельство

Р 207997, G 01 R 25/00, 1967.