Цифровой фазовый преобразователь

 

ОП КСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сокзэ Советских

Социалистических

Республик (i i>,,739432. (6l ) Дополнительное к авт. свиЛ-ву— (22) Заивлено 11.10.77(21 ) 2530246/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 05.06,80. Бюллетень №21, I

Дата опубликования описания 05.06 80 (51)М. Кл.

;Cj 01 8 25/00

Государственный комитет

СССР йо лелем изобретений и открытий (53) УДК 621. ,317.373 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р. М. Мирсалинов н В, Б. Ибра

","Р «1з»

Азербайджанский инстигут нефти и химии . Азизбекова

1, (71) Заявитель (54) БИФРСтВОЙ ФАЗОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

l Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано .в информационно-измерительных системах, системах контроля и управления для преобразования фазовых сдвигов в цифро вой код.

Известен цифровой фазовый преобразователь с время-импульсным преобразованием, основанный на измерении временного интервала между переходами че1О рез нулевое значение исследуемых напряжений, который содержит входные компараторы, триггеры, вентили, интегрирующий усилитель, преобразователь напряжения-частота, ключ и счетчик 11, 15

Недостатком етого преобразователя является то, что время затрачиваемое на измерение фазового сдвига, больше периода исследуемых напряжений.

Бель изобретения — повышение быст,; роде йствия.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазовый преобразователь, содержащий первый и второй компараторы, 2 выходы которых соединены с входами пер--, вого триггера, а выход первого компаратора присоединен к входу второго триггера, выходпервоготриггера соединенсуправляющим входом первого вентиля, нервый, выход второго триггера через второй вентиль и первую дифференцирующую цепочку соединен со входами фиксации и сбро са, а второй выход — co входом запуска первого интегрирующего усилителя, выход которого через первый ключ соединен со входом преобразователя напряжения в частоту, выход которого через первый вен тиль присоединен ко входу счетчика, введены третий вентиль, второй интегрирующий усилитель, вторая дифференцирующая цепочка и второй ключ, причем первый выход второго триггера соединен со входом запуска, а второй выход через тпетий вентиль и вторую дифференпирующую цепочку - со входамй фиксации и сброса второго интегрирующего усилителя, выход которого через второй ключ соединен со входом преобразователя напряже

3 . 39 ния в частоту, вторые входы второго и третьего вентилей присоединены к выходу первого триггера, а выходы их соответственно к управляющим входам первого и второго управляющих ключей, На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого фазового преобразователя на фиг, 2 показаны временные диаграммы работы этого устройства, . цифровой фазовый преобразователь содержит первый и второй компараторы 1 и 2, первый и второй триггеры 3 и 4, первый, второй и третий вентили 5, 6 и

7, первый и второй управляющие ключи

8, 9, счетчик 10, первый и второй интегрирующие усилители 11 и 12, первую и вторую дифференцирующие .цепочки 13 и 14 и преобразователь нагцэяженне-часФ тота 15.

Работа преобразователя происходит следующим образом, . I

Напряжения Ч„(фиг, 2a) и02 (фиг, 2б) фазовый сдвиг между которыми измеряется, подаются на входы компараторов 1 и

2, на выходах последних формируются прямоугольные импульсы, частота следования которых равна частоте колебания напряжений (фиг, 2в и 2 г), Импульсы с выхода компаратора 1 поступают на счетный вход триггера 4, который перекидывается в начале каждого периода напряжения U4 так, что в течении первого периода 74 имеем потенциал

Е на его единичном выходе (фиг. . > g,), в течении второго периода С вЂ” тот же потенциал на его нулевом выходе (фиг.2е) и т.д. В соответствии с этим тот или иной период является рабочим для интегрирующих усилителей 11 и 12, в первом периоде запускается интегрирующий усилитель 12 (фиг, 2и ), вход запуска которого связан с единичным выходом триггера 10, во втором периоде включается в работу интегрирующий усилитель 11, (фиг. 2 и ) вход запуска которого связан с нулевым выходом укаэанного триггера и т,д, На выходе триггера 3, формируются импульсы с длительностью с (фиг. 2ж ), равной временному интервалу между переходами через нулевое значение напряжений 04 и U . Эти импульсы дифференцируются в начале каждого нерабочего . периода интегрирующих усилителей 11 и 12 для формирования сигналов управления - фиксации (запоминания) напряже10

l5

40 ния на интегрирующей емкости и сброса интегратора в нуль (путем разряда интегрирующей емкости), Чтобы определить нерабочий период (т,е. период квантования временного интервала, следующий непосредственно эа периодом интегрирования), первые входы вентилей 6 и 7, управляющих работой интегрирующих усилителей 11 и 12, подключены к выходу триггера 3, а вторые входы — к единич- ному и нулевому выходам триггера 4, которые, кроме того соединены со входами запуска интегрирующих усилителей

11 и 12 соответственно, Вентиль 6, управляющий работой интегрирующего усилителя 11, пропускает импульсы с выхода триггера 3 только в нечетных периодах (2q-1) ° Т, где и = 1,2,3 ..., а вентиль 7 — только в четных периодах

2п Т, В первом периоде Т„выходное напряжение интегрирующего усилителя 12, для которого этот период является рабочим (фиг, 2и )> изменяется в функции от времени U = (11 до тех пор, пока триггер

4 не перекинется. В этот момент времени начинается первый четный период (Т ) и вентиль 7 оказывается открытым для импульсов с выхода триггера 3. Первый из них поступает, во-первь х, на управляющий вход ключа 9, устанавливая его в такое положение, при котором выход интегрирующего усилителя 12 подключается ко входу преобразователя 15 напряжения в частоту, и, во-вторых, на вход дифференнирующей цепочки 14, которая формйрует из него два сигнала: сигнал фиксации напряжения на интегрирующей емкости, соответствующий ïåреднему фронту импульса с длительностью С и сигнал разряда интегрирующей емкости (сигнал сброса интегратора в нуль), соответствующий заднему фронту указанного импульса (фиг, 2з).

Первый сигнал фиксирует напряжение

U на выходе интегрирующего усилителя

1) на время, равное 1:: О= K„T.

Преобразователь 15 преобразует это напряжение в частоту импульсов, его схема выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась обратнопропорциональная зависимость между указанными параметк, f -R — = — 2 — =к—

И 2и К4т Зт

Импульсы с выхода преобразователя

15 с частотой 4, проходят íà вход счет- чика 10 (фиг. 2к) через открытый в

739432

55 течения временного интервала с вентиль

5, так, что

¹ i = /т з где Й вЂ” число импульсов, подсчитанное счетчиком 10 за время.с и пропорциональное измеряемому сдвигу фаз между напряжениями

04 и )2

Второй сигнал разряжает интегрирую- io шую емкость в иьтегрируюшем усилителе

12 и с некоторой задержкой, определяемой условиями отсчета показаний, сбрасывает счетчик 10, Во втором периоде Т2, который явля15 ется рабочим пля интегрирующего усилителя 11 (фиг. 2 м), запускается усилитель 11 передним фронтом импульса с нулевого выхода триггера 4 и работает до тех пор, пока триггер не перекинется. В этот момент времени начинается второй нечетный период T è вентиль 6 оказывается открытым для импульсов с выхода триггера 3, Первый из них поступает, во-первых, на управляющий вход ключа 8, устанавливая его в такое положение, при котором выход интегрирующего усилителя 11 подключается ко входу преобразователя 15 напряжения в частоту, и во-вторых, на вход дифференцируюЗО щей цепочки 13, которая формирует из него два сигнала (аналогично предыдущему случаю): сигнал фиксации напряжения на интегрирующей емкости, соответствующий переднему фронту импульса с длительностью C и, сигнал разряда интегрирующей емкости (сигнал сброса интегратора в нуль), соответствуюший заднему фронту указанного импульса (фиг. 2 л).

Первый сигнал фиксирует напряжение

U=k

12 на время, равное Г.. Преобразователь

15 преобразует это напряжение в часто I ту.(п импульсов которые проходят .на вход счетчика 10 через открытый в течении временного интервала г. вентиль 6, при этом определяется число импульсов.

Второй сигнал разряжает интегрирующую емкость в интегрирующем усилителе 1 и с некоторой задержкой, определяемой ус50 ловиями отсчета показаний, сбрасывает счетчик 10.

Далее работа в периопах Т> и Т4 происходит аналогично Т и Т2 .

Таким образом, когда в первом канале запускается первый интегрируюший усилитель, во втором канале в это время фиксируется напряжение на интегрирующей емкости второго интегрирующего усилителя и начинается кодирование временного интервала. Так как в каждом периоде происходит процесс преобразования временного интервала, пропорционального фазовому сдвигу, в цифровой код, общее время измерения постоянно и не превышает одного периода исследуемых напряжеHHH формула изобретения цифровой фазовый преобразователь, содержащий первый и второй компараторы, выходы которых соединены с входами первого триггера, а выход первого компаратора присоединен к входу второго триггера, выход первого триггера соединен с управляющим входом первого вентиля, первый выход второго триггера через второй вентиль и первую дифференцирующую цепочку соединен со входами фиксации и сброса, а второй выход — со входом запуска первого интегрирующего усилителя, выход которого через первый ключ соеI пинен со входом преобразователя напряжения в частоту, выход которого через первым вентиль присоединен ко входу счетчика, о тли чающи йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен третьим вентилем, вторым интегрирующим усилителем, второй дифференцирующей цепочкой и вторым ключом, причем первый выход второго триггера соединен со входом запуска, второй выход через третий вентиль и вторую дифференцирующую цепочку — со входами фиксации и сброса второго интегрирующего усилителя, выхоп которого через второй ключ соединен со входом преобразователя напряжения в частоту, вторые входы второго и третьего вентилей

1 присоединены к выходу первого триггера, а выходы их соответственно к управляющим входам первого и второго управляющих ключей.

Источники информа жи, принятые во внимание при экспертизе

1. Смирнов П. Т. цифровые фазометры. Л., Энергия:, 1974.

739432 а) и)

«) л) н) и)

Фи.г. 2

UHHHflH Заказ 3043/7 Тираж 1019 Подписное

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