Цифровой измеритель разности фаз

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН MR

Саве Советских

< 744362

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.04.78 (21) 2601700/18-21 (51) М Кл 6 01 К 25/00 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетс:15 М 24 (45) Дата спубликозания о;:исания 30.05.80

Государствеииыи комитет

СССР ла делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.373 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. С. Кондрашов, Б. Я. Лазутин — В. Д. Мельниченко (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в фазоиетрах, а также в устройствах, где необходимо измерять разность фаз, в частности и четырех полюсниках.

Известен цифровой фазометр, время измерения которого много больше периода следования исследуемых сигналов и,постоянно, который содержит два формирователя, триггеры, электронные ключи, делитель частоты, счетчики, генератор квантующих импульсов, схем пуска, ФЧД (1).

Недостатком фазометра является погрешность, связанная с некратностью времени измерения и периода сигнала. Для уменьшения этой погрешности требуется большое время измерения или увеличение частоты входного сигнала, синхронизация момента запуска, подстройка частоты генератора квантующих:им пульсов, что не способствует увеличению быстродействия или значительно усложняет конструкцию фазометров.

Известен цифровой измеритель разности фаз, содержащий два формирующих устройства, выходы которых подключены к триггеру формирования временного сдвига исследуемых сигналов и через него к первому входу первой схемы совпадения, генератор квантующих импульсов подключен к вторым входам первой и второй схем совпадения, третьи входы этих схем связаны через второй триггер и делитель частоты с выходом второго формирователя, третье формирующее устройство, имеющее общий вход с вторым, через третий триггер лодключено к первому входу второй схемы совпадения, выходы соответствующих схем совпадения подключены соответственно к

1ц входам счетчиков, выходы которых подключены к арифметическому устройству (2).

Однако при определении разности фаз в устройстве по формуле где t — время, соответствующее фазовому сдвигу контролируемых сигналов;

2О Т вЂ” период контролируемых сигналов: а„— количество,квантующих импульсов за время nt;

А„— количество квантующих импульсов за время пТ;

25 и — количество .периодов,контролирусмых сигналов, в течение которых производится измерение, требуется достаточно сложное арифметическое устройство, что приводит к усложнению конструкции устройства в целом, 744362

Целью .предлагаемого изобретения является повышение надежности, которое достигается упрощением .конструкции иэмеригеля, благодаря упрощению логики ",, àáîòû и арифметической части устройства.

Эта цель достигается тем, что в цифровой измеритель разности фаз, содержащий первый, второй и третий формирователи, первый, второй и чретий триггеры, первый и второй счетчи ки, делитель частоты, енератор квантующих импульсов, первый и второй элементы совпадения, .при этом выходы первого и второго формирователей соединены с первым и вторым входами первого триггера, выход которого подсоединен к входу первого счетчика, входы третьего и первого формирователей coep;I;Ieны, а «ыход его соединен с первым входом второго триггера, выход которого сое.н3шсн с ,первым входом второго элемента сравнения второй и третий входы которого подсоединены соответстзенно к генератору кз1!Нту!OIIIHY IIlMlIIvJIbcoB и одкомх) из выходов тр- тьсго три!гера,,введены третий элемент соВпадения, элемент сравнения и элмект разделения, причем вход элемента сравнения соединен с одним из выходоз второго счстчика, а выходы «больше — равно» и «меньше» присоединены соответственно,к управляющим входам третьего триггера, счетный !

3ХОД KOTOPO! O СОЕДИНЕН С ЗЫХОДОМ ilIBРВОГО формирователя, а второй ого вход подсоединен к первому .входу третьего элемента совпадения, второй и третий входы которого соответственно подсоединены к генератору квачтующих импульсов и к выходу зторого триггера, выход третьего элемента совпадения соединен с одним )из входов элемента разделения, второй вход которого через делитель частоты соединен с выходом этой схемы второго элемента совпадения, а выход его соединен с IBTopbIM входом т!Ср вого элемента совпадения и с входом второго счетчика, второй выход которого ноzcoeдинен к второму входу второго триггера.

Блок-схема измерителя показана на черт;еже.

Измеритель состоит из первого, второго и третьего формирователей 1, 2 и 8, первого, второго и третьего триггеров 4, 5 и б, первого, второго и третьего элементов совпадения 7, 8 и 9, делителя частоты 10; генератора квантующих импульсов 11, первого н второго счетчмков 12 и 18, элемента сравнения 14 и элемента разделения 15.

Перед началом работы измерителя коэффициент счета счетчика 18 устанавливается равным К„= — 360 10", а по вводу в элемент сравнения 14 вводится У2 ʄ— — Tf,, где fp — частота квантующего генератора 11 и Tf — количество импульсов за период следования входного сигнала.

В делитель частоты 10 вводится К,, вели1 ин а которого выбир а ется в з а виси мости от требуемого уменьшения низкочастотной погрешности. Так при К, — =2Л р уменьшается в два раза и т. д.

I Ip! I подаче команды «пуск» делитель частоты 10 .и счетчики 12 и 18 устанавли5 вяются в «нулевос» положение и, тяк как ,V2>0, то на управляющем выходе «болшс — равно» схемы сравнения 14 появится рBçðåøàþùlié потенциал, который вместе с импульсом с выхода формирователя 1 устанавливает триггер б в «единичное» соСто!1 Н IIO, После окончания команды «пуск» по переднему фрокту входного сигнала форми15 роватсль 8 вырабатывает импульс, устанав,—,l:BBIoùèé триггер 5 в «единичное» состояние. Р",çðåøàþùèå потенциалы с триггеров

5 и б отк)рыва!От элемент совпадения 9 и импульсы с генератора 11 через элемент разделения 15 поступают на вход счетчика

18 .1 iia элемент совпадения 7, на другой вход которого с триггера 4 поступают импульсы длительностью, равной временному сдвигу исследуемых сигналов преобразованных формирователями 1 и 2. Сформпрозяш;ыс пачки импульсов с элемента совпадения 7 Л ;3=-/1, поступают на вход счетчи,"<я 2. Однов13сменно кванту lощие импульсы поступают на счетчик 18 с частотой равной f,. Когда число импульсов в счетчике

13 станет больше числа Л, разрешающий потенциал возникнет на шине «меньше» элемента сравнения 14. Этот потенциал подготогпт триггер б к перебросу, который произойдет после поступления па его счетный вход импульса с формирователя 1.

После этого элемент совпадения 9 запирается, а элемент совпадения 8 отпирается.

Время, в теч екие которого был открыт элемент совпадения 9, равно

Л3

360 10 T(— T

О

После отпирания элемента 8 импульсы с квантующего генератора 11 пос13упают кя

45 делитель частоты 10 и с его выхода íà Входы счетчика 18 и элемента 7 поступают имt„ пульсы " частотой

Л

5О Когда количество импульсов в счетчике

18 станет равным К... с его выхода импульс сбрасывает триггер 5 в «куль» и, следовательно, элементы 8 и 9 запираются.

Элемент 8 открыт на время

55 й„, --Ь,, Tt

Г)

Суммарное время работы измерителя равно

=1! -+ 1,=360 . 10 Tp+ Т(К, — 1) .

Так как элемент 9 открыт целое число периодов исследуемых сигналов, то )истин65 ное значение t„„ 360 10"Ò,+ Т К, .

744362

3а время работы измерителя количество импульсов с генератора 11, которое поступит в счетчик 12, равно %=1i1zfo

+41 i,.- = — 360 10" t, Формула изобретения

Цифровой измеритель разности фаз, содержащий первый, второй и третий формирователи, первый, второй и третий триггеры, первый и второй счетчики, делитель частоты, генератор квантующих импульсов и первый iH второй элементы совпадения, при этом выходы первого и второго формирователей соединены с первым и вторым входами первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элем ента совпадения, выход которого подсоединен к что соответствует фазовому сдвигу непосредственно в градусах и не зависит от частот квантующих и исследуемых импульсов.

Известно, что низкочастотная погрешность при измерении сдвига фаз равна нулю при кратности периода исследуемых сигналов и величины времени измерения и возрастает до максимального значения, когда время измерения f„„„= †(ивЂ,,,) T, где и— целое число периодов исследуемого сигнала. В предлагаемом измерителе максимальная погрешность возникнет, когда 1,„„. =

=(и+К, +,К )Т.

Таким образом в измерителе, где время измерения значительно больше периода сигнала, низкочастотная погрешность умень,шена в К, раз при незначительном увеличении времен и измерения на Т. К,. входу первого счетчика, входы третьего и первого формирователей соединены, а выход его соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к генератору квантующих импульсов и одному пз выходов третьего триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства, он снабжен третьим элементом совпадения, элементом сравнения и элементом разделения, причем вход элемента сравнения соединен с одним пз выходов второго счетчика, а выходы

15 «больше — равно»,и «меньше» присоединены соответственно к управляющим входам третьего триггера, счетный вход которого соединен с выходом первого формирователя, а второй его выход подсоединен к пер20 во.,ьу входу третьего элемента совпадения, второй и третий входы которого соответственно подсоединены к генератору квантующих импульсов и к выходу второго триггера, выход третьего элемента совпадения

25 соединен с одним из входов элемента разделения, второй вход которого через делитель частоты соединен с выходом второго элемента совпадения, а выход его соединен с вторым входом первого элемента совпа30 дения и с входом второпо счетчика, второй выход которого подсоединен к второму входу второго триггера.

Источники информации, принятые во

35 внимание при экспертизе:

1. П. Т. Смирнов. Цифровые фазометры, «Энергия», Ленинград, 1974, с. ЗΠ— 42.

2. Авторское свидетельство СССР № 402827, кл. G 01 R 25/00 1972, 744362

vj—

Составитель M. Барашков

Техред В. Серякова

1зедактор Е. Караулова

Корректор С. Файн

Закал 683 951 Изд. ¹ 328 Тираж 1033 Подписное

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

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1

1

1 1 1

I ж ! ф

Ц „)