Селективный цифоровой фазорегулятор

 

(i i) 691775

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.07.77 (21) 2509325/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.10.79. Бюллетень № 38 (45) Дата опубликования описания 15.10.79 (51) М. Кл.

G 01R 25/04

Государственный комитет (53) УДК 621.317.77 (088.8) ло делам изобретении и открытий

1;. .:

Е. С. Бураков т

Киевский ордена Ленина политехнический институт и 50-летия " " "=

Великой Октябрьской социалистической революцтти. (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) СЕЛЕКТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОРЕГУЛЯТОР

Настоящее изобретение относится к области измерительной техники, а именно, фазометрии и может быть использовано в фазометрах, измерителях нелинейных искажений.

Известен фазорегулятор на преобразователях Холла, содержащий электродвигатель с системой регулирования, редуктор с задающими генераторами, выходные делители и систему индикации фазовых соотношений (1).

Однако он не обладает избирательными по частоте свойствами. При комбинированном включении подобных фазовращателей с высокодобротными фильтрами возникает большая фазовая погрешность, вносимая селективными элементами из-за нестабильности их фазочастотной характеристики, а также при изменениях частоты сигнала.

Кроме того, цифровое управление вносимого фазового сдвига в этом устройстве невозможно.

Известно также устройство — фазовый расщепитель, которое может быть использовано в качестве селективного цифрового фазорегулятора, содержащее частотный преобразователь, к выходу которого подключен управляемый генератор с кольцевым счетчиком на выходе, к управляющему входу генератора подсоединен выход фазового детектора, который связан с входом устройства и выходом кольцевого счетчика, причем выходы разрядов кольцевого счетчика подключены к управляющим входам нескольких групп ключей, к вторым выходам которых подключены выходы источника эталонных напряжений, выходы ключей в группе соединены между собой, а выходы групп подключены к выходам расщепителя (2).

Однако в известном устройстве при изменении условий синхронизации подстраиваемого генератора, вызываемых изменением амплитуды сигнала, изменяется начальная фаза выходных колебаний генератора, а следовательно, и начальная фаза выходного сигнала устройства. По указанным причинам возникает ошибка вносимого фазового сдвига, достигающая величин порядка нескольких градусов при изменении уровня входного сигнала на 20 дБ.

Целью настоящего изобретения является повышение точности регулирования фазы в условиях изменяющейся амплитуды сигнала.

Для этого селективный цифровой фазорегулятор, содержащий управляемый генератор, три группы ключей, первые входы каждого из которых, входящих во вторую и третью группы, соединены с выходами коль691775 цевой пересчетной схемы, снабжен второй кольцевой пересчетной схемой, счетчиком, двумя делителями частоты, четырьмя блоками масштабных коэффициентов, тремя сумматорами, двумя фильтрами нижних частот и блоком сравнения кодов, причем сигнальные входы ключей первой группы подсоединены к входному зажиму, а каждый из двух выходов указанных ключей через первый и второй блоки масштабных коэффициентов соединен с соответствующим сумм ато рным, подключенным своим выходом к фильтру нижних частот, управляющие входы ключей первой группы соединены с выходами второй кольцевой пересчетной схемы, счетный вход которой связан с выходом управляемого генератора через один из делителей частоты, установочный вход которого, а также установочный вход второй кольцевой пересчетной схемы подключены к выходу старшего разряда счетчика, счетный вход которого подсоединен к выходу управляемого генератора, а выходы каждого разряда через блок сравнения кодов — к входам разрядов кода устанавливаемого сдвига фаз, при этом выход блока сравнения кодов присоединен к установочным входам первой кольцевой пересчетной схемы и второго делителя частоты, выход которого связан с первой кольцевой пересчетной схемой, сигнальные входы ключей второй и третьей групп соединены через соответствующие им третий и четвертый блоки масштабных коэффициентов с фильтрами нижних частот, выходы ключей обеих групп — с третьим сумматором, а вход управляемого генератора подключен к выходу одного из фильтров нижних частот.

На чертеже изображена структурная электрическая схема селективного цифрового фазорегулятора.

Устройство содержит группу ключей 1, блоки 2, 3 масштабных коэффициентов, сумматоры 4, 5 и последовательно включенные с ними фильтры 6, 7 нижних частот, блоки 8, 9 масштабных коэффициентов, группы ключей 10 и 11, сумматор 12, выход которого является выходом устройства, кольцевые пересчетные схемы 13, 14, делители частоты 15, 16, счетчик 17, управляемый генератор 18 и блок сравнения кодов 19.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на сигнальные входы ключей первой группы, на управляющие входы которых поступает т-фазный сигнал управления с выходов кольцевой пересчетной схемы 13. Поочередно включаемые ключи этой группы пропускают входной сигнал через одноименные цепи блоков

2 и 3 масштабных коэффициентов. Коэффициент передачи i-й цепи блока 2 выбирается равным

2к

sin i -1- 1

m а i-й цепи блока 3 равным

2х

cos i -+- 1

Выходные сигналы блоков 2 и 3 суммируются в сумматорах 4 и 5 соответственно, а выходные сигналы последних поступают на фильтры 6 и 7 нижних частот соответственно. Если спектр входного сигнала не

15 содержит постоянной составляющей и ограничен наивысшей частотой romax> то при условии, что число ключей в группе

1: m) — — "+2, легко убедиться в том, что о

20 постоянные напряжения на выходахфильтров 6, 7 нижних частот соответственно равны

U,=В,sin(y, + у,);

U, = В, cos(, + р,), 25 где cp — начальная фаза основной гармоники входного сигнала; о — начальная фаза т-фазного сигнала кольцевой пересчетной схемы 10.

55

Код вносимого фазового сдвига подается на одну группу входов блока 19 сравнения кодов, на вторую группу входов которого поступает текущее значение выходного кода счетчика 17, работающего в режиме непрерывного счета под воздействием выходного сигнала управляемого генератора 18, подаваемого на счетный вход. При совпадении кодов на входах блока 19 сравнения

Выходные напряжения фильтров 6, 7 нижних частот поступают соответственно на входы блоков 8, 9. Коэффициенты передачи -х цепей этих блоков выбираются

2z 2ж

s1n 1+ 1 cos i+- 1 т т равными и со2 2

40 ответственно. Ключи групп 10 и 11 производят синхронное последовательное подключение выходных напряжений блоков 8 и 9 к входам сумматора 12. Его выходное напряжение может быть представлено без

45 учета высших гармонических составляющих с порядковыми номерами P=lm 1 (1=

=1,2, ...; т — число ключей в группе) в виде 9 — — А сои(о + g, + о —

50 где cpo — начальная фаза т-фазного выходного сигнала кольцевой пересчетной схемы 14, Н вЂ” коэффициент передачи настоящего устройства.

691775 йодов на его выходе вырабатывается импульс, который поступает на установку в

«О» кольцевой пересчетной схемы 14 и делителя частоты 16. На установочные входы кольцевой пересчетной схемы 13 и делителя частоты 15 поступает импульс с выхода старшего разряда счетчика 17 в момент переполнения последнего. Таким образом, временное расстояние между моментами установки в «О» кольцевых пересчетных схем

13 и 14 пропорционально значению кода

М, подаваемому на первую группу входов блока 19. На счетные входы кольцевых пересчетных схем 13 и 14 поступает выходной сигнал управляемого генератора 18 через делители частоты 15 и 16 соответственно.

Если коэффициент деления частоты счетчиком 17 равен и, а коэффициент деления== частоты кольцевыми пересчетными схемами

13 и 14 — m, то коэффициент деления частоты делителей частоты 15 и 16 должен

tt равняться —. Тогда, если выполнить услот вие, что частота выходных колебаний управляемого генератора 18 в и раз больше частоты основной гармоники входного сигнала устройства

2л f = tto — It0 = .М

П что означает, что фаза выходного напряжения получила приращение, пропорциональное значению кода, подаваемого на управляющие входы фазорегулятора. Необходимое значение частоть1 выходного сигнала управляемого генератора 18 поддерживается с помощью его подстройки напряжением, подаваемым с выхода фильтра 6 нижних частот на управляющий вход.

По сравнению с известным устройством величина динамического диапазона настоящего устройства, даже при невысокихтребованиях, предъявляемых к идентичности элементов устройства, на 2 — 3 порядка выше при одинаковой с ним точности регулирования, или же при работе в равных с ним условиях — точность регулирования на два-три порядка выше.

Формула изобретения

Селективный цифровой фазорегулятор, содержащий управляемый генератор, три г группы ключей, первые входы каждого из которых, входящих во вторую и третью группы, соединены с выходами кольцевой пересчетной схемы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования фазы, снабжен второй кольцевой пересчетной схемой, счетчиком, двумя делителями частоты, четырьмя блоками масштабных коэффициентов, тремя сумматора1ð ми, двумя фильтрами нижних частот и блоком сравнения кодов, причем сигнальные входы ключей первой группы подсоединены к входному зажиму, а каждый из двух выходов указанных ключей через первый д и второй блоки масштабных коэффициентов соединен с соответствующим сумматором, подключенным своим выходом к фильтру нижних частот, управляющие входы ключей первой группы соединены с выходами второй кольцевой пересчетнойсхемы, счетный вход которой связан с выходом управляемого генератора через один из делителей частоты, установочный вход которого, а также установочный вход второй кольцевой пересчетной схемы подключены к выходу старшего разряда счетчика, счетный вход которого подсоединен к выходу управляемого генератора, а выходы каждого разряда через блок сравнения кодов— к входам разрядов кода устанавливаемого сдвига фаз, при этом выход блока сравнения кодов подсоединен к установочным входам первой кольцевой пересчетной схемы и второго делителя частоты, выход которого связан с первой кольцевой пересчетной схемой, сигнальные входы ключей второй и третьей групп соединены через соответствующие им третий и четвертый блоки масштабных коэффициентов с фильт40 рами нижних частот, выходы ключей обеих групп — с третьим сумматором, а вход управляемого генератора подключен к выходу одного из фильтров нижних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Галахова О. П. н др. Основы фазометрии, «Энергия», Л., 1976, с. 197 — 201.

2. Авторское свидетельство СССР № 444996, кл. G 01Я 25/04 от 1975 г.

691775

I ю

Составитель А. Старостина

Техред А. Камышникова Корректор 3. Тарасова

Редактор Гельфман

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2652/4 Изд. № 659 Тираж 1074 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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