Цифровой фазометр мгновенных значений

 

Союз Советских

Сощиелистических

Республик (ii>687410 (61) Дополнительное к авт. спид-ву (22)Заявлено 01. 03.77 (21) 2458595/18-21 с присоединением заявки,% (23) Приоритет

Опубликовано 25. 09. 79. Бюллетень % 35

Дата опубликования описания 30.09.79 (51)М. Кл.

01 Я 25/08

Государственный комитет

СССР во делам изобретений

N OTKPblltlN (53) УДК 621.317..772 (088,8) (72) Авторы изобретения

Ю. N. Вешкурцев и B. Г. Гладилович

Омский политехнический институт (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении как мгновенных значений фазовых сдвигов, так и статистических характеристик флуктуаций фазы сигналов.

Извес ген фазоме тр с вре мя-импул ьс5 ным преобразованием, содержащий формирователь интервала времени, эталонный генератор, цепочку, состоящую иэ последовательно включенных управляемых .1Î вентилей, счетчик импульсов и регистри:— рующее ус гройс тво (1 ).

Однако такой фазометр обладает недостаточной точностью измерений.

Наиболее близким к изобретению по

15 технической сущности является цифровой фазометр мгновенных. значений, содержащий формирователь, блок управления, цепочку, состоящую из последовательно включенных управляемых вентилей, эталонный генератор, регистрируюшее ус ройство, триггер управления, связанный со схемой сравнения кодов двух суммирующих счетчиков импульсов(2).

В известном фазометре мгновенных значений имеет место низкая точность измерения эа счет большой погрешности дискретности, которая особенно заметна при измерении малых фазовых сдвигов.

Причем простое дополнение известного фазометра схемой расширения импульсов не позволит одновременно повысить точность измерения и сохранить полный диапазон измерения фазовых углов.

Цель изобретения заключается в повышении точности измерения малых фазовых углов при сохранении диапазона измере ний.

Йостигается это благодаря гому, что в цифровой фазометр, содержаший формирователь, связанный с последовательно соединенными по одному входу двумя вентилями и с блоком управления, который выходом соединен с триггером управления и с первым суммирующим счетчиком, эталонный генератор, подсоединенный к второму входу первого вентиля, блок сравнения кодов двух суммируюших счетчиков, 3 68741 у которых младшие декады отделены от старших элеменгами ИЛИ, связанный свс ими входами с выходами указанных счетчиков, а выходом — с вторым входом триггера управления, подключенного выходом с вторым входом второго вентиля, выходы первого и второго вентилей соединены с элементами ИЛИ первого и второго суммирующих счетчиков, а выход второго суммирующего счетчика подклю- !О чен к регистрирующему устройству, введены два дополнительных вентиля, расширитель импульсов, делитель частоты на два, триггер каналов, ключ и дешифратор, через который выходы старших декад пер15 вого суммирующего счетчика подсоединены к раздельному входу триггера каналов, причем к другому входу указанного триггера подключен выход делителя частоты на два, связанный своим входом с выхо20 дом ключа, один из входов которого подключен к блоку управления и к входу первого суммирующего счетчика, а другойк выходу триггера каналов и к третьим г5 входам первого и второго вентилей, а также первый дополнительный вентиль соединен с первым и вторым входами с эталонным генератором и расширителем импуль» сов, а третьим - c третьим входом вто30 рого дополнительного вентиля, а входом расширителя импульсов и с вторым выходом триггера каналов, при этом выход первого дополнительного вентиля подключен к входу младшей декады первого сум35 мируюшего счетчика и к первому входу второго дополнительного вентиля, второй вход которого связан с выходом триггера управления, а выход — с входом младшей декады второго суммирующего счетчика, 40 при этом второй вход расширителя импульсов соединен с выходом формирователя, Кроме того, расширитель импульсов состоит из двух триггеров, соединенных между собой по двум входам и с выходом

45 элемента ИЛИ, од. я из входов которого подключен к выходу элемента И, два вх< да которого связаны с выходами первого и второго генераторов, подсоединенных к выходам обоих триггеров, На чертеже представлена структурная схема цифрового фазометра мгновенных значений. цифровой фазометр мгновенных значений содержит формирователь 1, блок управления 2, эталонный генератор 3, вентили 4 и 5, триггер управления 6, суммирующие счетчики 7 и 8 у которых младшие декады отделены от старших с помо0 4 шью элементов !!Jill, блок сравнения кодов 9, регистрирующее устройство 10, расширитель импульсов 1 1, дополнительные вентили 12 и 13, триггер каналов

14, дешифратор 15, делитель частоты на два 16, ключ 17.

Расширитель импульсов 11 состоит из триггеров 18 и 19 генераторов 20 и

21 элемента совпадения 22 и элемента сборки 23. Нулевой потенциал обозначим логическим нулем (лог. 0 ), авысокийпотенциал-логической единицей (лог. "1 ) ..

В исходном состоянии, когда íà входы фазометра сигналы не поступают, лог. "0" с выхода формирователя 1 закрывает вентиль 4, а лог. "О» с выхода расширителя импульсов 11 закрывает вентиль 12. Кроме того, вентили 4 и 5 закрыты лог. 0 с прямого выхода триггера каналов 14, с инверсного выхода которого лог. " 1" готовит к открытию вентили 12 и 13 и через элемент 23 устанавливает расширитель 11 в рабочее состояние. В суммирующие счетчики 7 и Я записано число, равное нулю. Как результат этого на выходе блока сравнения ко.дов 9 присутствует лог. "1, которая воздействует на триггер управления 6.

Лог. 1 с выхода триггера управления

6 подготавливает к открытию вентили 5 и 13. Следовательно, в исходном состоянии к работе подготовлены вентили 12 и 13 и расширитель 11.

При поступлении исследуемого сигнала и опорного колебания на входы формир вателя 1, на выходе последнего появляется импульс. Этот импульс включает в работу расширитель 11. Импульс с выхода расширителя 11 открывает последовательно включенные вентили 12 и 13. Через открытые вентили 12 и 13 импульсы генератора 3 подсчитываются вначале младшими, а затем старшими декадами счетчиков 7 и 8. Если значение мгновенного фазового сдвига укладывается внутри вы! о раиного диапазона 0-10, то импульс на выходе дешифратора 15 не появляется.

Следовательно, триггер 14 не изменяет своего состояния и держит закрытым ключ

17. Импульсы с выхода блока управления

2 на вход делителя частоты 16 не поступают. За счет расширения в К раэ импульса, пропорпионального мгновенному фазовому сдвигу, в первом режиме работы фазометра в К раз будет снижена погрешность дискретности.

Рассмотрим второй режим работы фа зометра, когда значение мгновенного фазового сдвига шяходит за пределы диапазона 0-10 . Первоначально работа фазометра строго идентичйа ранее рассмотренному случаю. дальнейший принцип действия фазометра сводится к нижеследуюшему. Как только на выходе де шифратора

15 появится импульс, триггер 14 перейдет в другое устойчивое состояние и откроет ключ 17. Одновременно лог. "0 с инверсного выхода триггера 14 закрыва- 10 ет вентили 12 и 13 и через элемент 23 возврашает расширитель 11 в исходное состояние, а лог. 1" .с прямого выхода триггера 14 открывает вентили 4 и 5.

Через открытые вентили 4 и 5 импульсы генератора 3 поступают прямо в старшие декады счетчиков 7 и 8. Однако может оказаться, что к моменту переключения каналов импульс с выхода формирователя

1 уже исчез. Тогда запись импульсов в старшие декады счетчиков 7 и 8 не производится. Очередной импульс с выхода блока управления 2 устраняет неправильный результат измерения и регистрируется делителем 16;

Следуюший импульс с выхода формирователя 1, минуя расширитель 11, который закрыт лог. "0 с инверсного выхода триггера 14, открывает последовательно: включенные вентили 4 и 5. Через открытые зо вентили 4 и 5, импульсы генератора 3 поступают прямо в старшие декады счетчиков 7 и 8. При атом импульс с выхода дешифратора 15 только подтверждает состояние триггера 14. За счет выключения расширителя импульсов 11 погрешность . дискретности во втором режиме работы фазометра будет в К р83 больше, чем в первом режиме, но диапазон измерения

40 больших углов остается без изменений.

Очередной импульс с выхода блока управления 2 через открытый ключ 17 и делитель 16 возврашает триггер 14 в первоначальное состояние. После атого ре41 жимы работы фазометра повторяются.

Таким образом, фазометр обеспечивает повышение точности измерения малых фазовых сдвигов при одновременном сохранении диапазона измерения больших углов. Причем переключение пределов фазометра происходит автоматически.

Предлагаемый цифровой фазометр мгновенных значений выгодно отличается от прототипа, так как обладает повышенной точностью измерения любых малых (1-10, 10-20 и т. д.) фазовых сдвигов.

Так, например, если принять коэффициент расширения импульсов К = 10,. то погреш-10 6 ность дискретности будет снижена в 10 раз. Причем выбор диапазона с повышенной точностью измерения происходит в фазометре автоматически и не вызь1вает никаких затрат времени со стороны оператора.

Формула изобретения

1. цифровой фазометр мгновенных значений, содержаший формирователь, связанный с последовательно соединенными по одному входу двумя вентилями и с блоком управления, который выходом соединен с триггером управления и с первым суммируюшим счетчиком, эталонный генератор, подсоединенный к второму входу первого вентиля, блок сравнения кодов двух суммируюших счетчиков, у которых младшие декады отделены от старших элементами

ИЛИ, связанный своими входами с выходами указанных счетчиков, а выходомс вторым вХодом триггера управления, подключенного выходом с вторым входом второго вентиля, выходы первого и второго вентилей соединены с алементами ИЛИ первого и второго суммируюших счетчиков, а выход, второго суммируюшего счетчика подключен к регистрируюшему устройству, отли чаюшийс я тем, что, с целью повышения точности измерения малых фазовых углов при сохранении диапазона измерений, в него введены два дополнительных вертиля, расширитель импульсов, делитель частоты на два, триггер каналов, ключ и дешифратор, через который выходы старших декад первого суммируюшего счетчика подсоединены к раздельному входу триггера каналов, причем к другому входу указанного триггера подключен выход делителя частоты на два, связанный своим входом с выходом ключа, один из входов которого подключен к блоку управления и к входу первого суммирун шего счетчика, а другой — к выходу триггера каналов и к третьим входам первого и второго вентилей, а также первый допопнительный вентиль соединен с первым и вторым входами с эталонным генератором и расширителем импульсов, а третьим— с третьим входом второго дополнительного вентиля, а входом расширителя импульсов и со вторым выходом триггера каналов, при атом выход первого дополнительного вентиля подключен к входу младшей декады первого суммируюшего счетчика и к первому входу второго дополни687410

U1

"г

Составитель А. Старостина

Редактор Е. Гончар Техред И, Асталош Корректор Н. Горват

Заказ 5572/43 Тираж 1090 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, М зсква, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тельного вентиля, второй вход которого связан с выходом триггера управления, а выход — с входом младшей декады второго суммируюшего счетчика, при этом второй вход расширителя. импульсов соединен с выходом формирователя.

2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а н ш и и с я тем, что расширитель импульсов состоит из двух триггеров, соединенных между собой по двум входам и с вы- о ходом элемента ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу элемента И, два входа которого связаны с выходами первого и второго генераторов, подсоединенных к выходам обоих триггеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 296053, кл. G 01 Я 25/00, 1969.

2, Заявка ¹ 2144261/21 кл. G 01Я 25/08, от 16.06.75, по которой принято положительное решение о выдаче авторского свидетельства.