Цифровой измеритель фазового сдвига

 

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ

<и 864 1 82 (61) Дополнительное к авт. свид- ву (22) Заявлено 29. 11. 79 (21) 2844531/18-21 (51) М. Кл.з с присоединением заявки М

G 01 R 25/08

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150981. Бюллетень N9 34

Дата опубликования описания 15. 09. 81 (53) УДК 621.317.77 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.П. Милов и Ю.Г. Кузнецов (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВОГО СДВИГА

Изобретение относится к технической физике, в частности к устройствам измерения фазового сдвига.

Известен цифровой фаэометр для измерения мгновенного значения сдвига фаэ (1J.

Данный фаэометр не отличается высокой точностью и быстродействием.

НаибОлее бльзким к изобретению по технической сущности является цифровое устройство-.для измерения мгновенного значения сдвига фаз, содержащее блок формирования, электронные ключи, двоичные счетчики периода и сдвига фаз; общий двоичный счетчик импульсов, генератор эталонных сигналов 2 .

Однако данное устройство позволяет производить замер за несколько периодов входной частоты. Время измерения зависит от частоты входного сигнала, всегда больше периода входного сигнала и увеличивается с ростом частоты. Кроме того, остатки числа в счетчике делимого составляют погрешность измерения.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель фазового сдвига, содержащий первый формирователь импульсов, эталонный генератор, выходом соединенный с первыми входами первого и второго ключей, двоичный счетчик импульсов, сдвига фазы, двоичный счетчик импульсов периода, основной счетчик, делитель частоты, блок управления, дополнительно вводят. ся блок определения знака, распределитель сигналов, второй формирователь импульсов, сумматор, блок сравнения кодов, блок перезаписи кодов, регистр памяти, формирователь импульсов управления, элемент ИЛИ, т5 блок записи знака, причем входы блока определения знака соединены с выходами формирователей импульсов, а -. выход — с первым входом блока записи знака и с управляющим входом распре20 делителя сигналов, другие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выходы — со входами сумматора, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами первого и второго ключей, причем выход первого ключа через дилетель частоты соединен со входом двоичного счетчика импульсов сдвига . фазы, а выход второго, ключа — со

30 входом двоичного счетчика импульсов

864182 периода, выходы двоичных счетчиков импульсов сдвига фазы и периода соединены со входами блока сравнения кодов, выходы основного счетчика через блок перезаписи кодов соединены со входами регистра памяти, при этом вход формирователя импульсов управления соединен со вторым выходом сумматора, а его выход — co входом блока управления, первый выход которого соединен с установочными входами регистра памяти и делителя час- 1О тоты, второй — с разрешающим входом блока перезаписи кодов и со вторым входом блока записи знака, выход которого соединен с одним из входов регистра памяти, третий - с устано- 15 вочными входами основного счетчика, двоичного счетчика импульсов сдвига фазы и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов и со вхо- 2О дом основного счетчика, а выход — с установочным входом двоичного счетчика импульсов периода.

На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя фазового сдви-25 га.

Цифровой измеритель фазового сдвига содержит формирователи 1 и 2 импульсов, эталонный генератор З,первый ключ 4, второй ключ 5, двоичный счетчик б импульсов сдвига фазы, двоичный счетчик 7 импульсов периода, блок 8 сравнения кодов, основной счетчик 9, блок 10 определения знака, распределитель 11 сигналов, сумматор

12, делитель 13 частоты, блок 14 перезаписи кодов, регистр 15 памяти, формирователь 16 импульса управления, блок 17 управления, элемент ИЛИ 18, блок 19 записи знака.

Устройство работает следующим 40 образом;

В исходном состоянии двоичные счетчики импульсов сдвига фазы б и периода 7, основной счетчик 9 и делитель 13 частоты находятся на нулевом состоянии. В регистре 15 памяти записано число, соответствующее предыдущему циклу измерения.

Синусоидальные сигналы поступают на формирователи 1 и 2 импульсов.

На их выходах появляются сформированные прямоугольные сигналы, длиz тельность которых равна вЂ, где Т— период следования входных сигналов. игналы с формирователей 1 и 2 им- 55 пульсов поступают на блок 10 определения знака. При этом, если первым приходит положительнйй фронт с формирователя 1, блок 10 определения знака выдает знак "-" (второй сигнал щ отстает по фазе на время дс), если с формирователя 2 — знак "+" (опережение).

По этим сигналам распределитель

11.сигналов формирует сначала сигнал равный сдвигу между входными сигналами дс, а затем — равный половине т периода входного сигнала †. Эти

2 сигналы поступают на сумматор 12, на первом выходе которого выделяетТ ся сигнал д Й, на Втором

Сигнал д t с первого выхода сумматора 12 открывает первый ключ 4 и частота fg с эталонного генератора.

3 через делитель 13 астоты поступает на двоичный счетчик б импульсов сдвига фазы. За время дс на двоичный счетчик б импульсов сдвига фазы

<о поступает n: = импульсов, где f> — частота генератора эталонной частоты;

N — коэффициент деления делителя 13 частоты.

После окончания действия импульса д первый ключ 4 закрывается, прекращая доступ импульсов в двоичный счетчик б импульсов сдвига фазы.

На втором выходе сумматора 12 появляется сигнал, открывающий второй ключ 5 на время -- Частота т

Q с эталонного генератора 3 поступает на вход двоичного счетчика 7 импульT сов периода. За время — на вход

2 двоичного счетчика 7 импульсов пеТ риода поступает n< - =— - f импульсов.

При этом каждый раз, когда количество импульсов становится равным п, блок 8 сравнения кодов выдает на . своем выходе импульс, поступающий на основной счетчик 9 и через элемент ИЛИ 18 сбрасывает двоичный счетчик 7 импульсов периода в исходное состояние.

По окончании действия импульса—

2 с сумматора 12 второй ключ 5 закрывается, прекращая доступ импульсов с эталонного генератора 3 на двоичный счетчик 7 импульсов периода.

Одновременно формирователь 16 импульсов управления формирует импульс, по которому блок 17 управления вырабатывает последовательность импульсов.

Первый из них производит установку в нулевое состояние регистра 15 памяти и делителя 13 частоты, второй переписывает число из основного счетчика

9 и знак с блока 10 определения знака в регистр 15 памяти. Третий импульс производит. сброс в нулевое положение двоичных счетчиков б и 7 и основного счетчика 9, подготавливая их к следующему циклу работы.

Таким образом, на основной счетчик 9 поступает = — импульсов.

П1

K= - — или Ч=

Т ° N д t-360 N-180

2gt Т где М - фазовый сдвиг.

864182

Формула изобретения

Составитель Н. Агеева

Редактор С. Лыжова Техред М. Голинка Корректор С. @смак

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7777/67

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

В данном устройстве замеры фазово-. го сдвига производятся эа время, 1 меньшее одного периода входной частоты, кроме того уменьшается погрешность измерения эа счет уменьшения остатка в счетчике, который влияет на погрешность измерения.

Цифровой измеритель фазового сдвига, содержащий первый формирователь импульсов, эталонный генератор,выходом соединенный с первыми входами первого и второго ключей, двоичный счетчик импульсов сдвига фазы, двоич- 15 ный счетчик импульсов периода, основной счетчик, делитель частоты, блок управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродей- 2О ствия, в него дополнительно введены блок определения знака, распределитель сигналов, второй формирователь импульсов, сумматор, блок сравнения кодов, блок перезаписи кодов, регистр памяти, формирователь импульсовуправления, элемент ИЛИ, блок записи знака, причем входы блока определения знака соединены с выходами формирователей импульсов, а выход — с первым входом блока записи знака и с управляющим входом распределителя сигналов, другие входы которого соединены с выходами формирователей им- . ,пульсов, а выходы — co входами сумма тора выходы которого соединены cot ответственно со вторыми входами первого и второго .ключей, причем выход первого ключа через делитель частоты соединен со входом двоичного счетчика импульсов сдвига фазы, а выход второго ключа — со входом двоичного счетчика импульсов периода, выходы двоичных счетчиков импульсов сдвига фазы и периода соединены со входами блока сравнения кодов, выходы основного счетчика через блок перезаписи кодов соединены со входами регистра памяти, при этом вход формирователя импульсов управления соединен со вторым выходом сумматора, а его выход — со входом блока управления, первый выход которого. соединен с установочными входами регистра памяти и делителя частоты, второй — с разрешающим входом блока перезаписи кодов и со вторым входом блока записи знака, выход которого соединен с одним из входов регистра памяти, третий — c установочными входами основного счетчика, двоичного счетчика импульсов. сдвига фазы и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов и со входом основ ного счетчика, а выход — с установочным входом двоичного счетчика импульсов периода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 296053, кл. 6 01 и 25/08,14.03.69

2. Авторское свидетельство СССР

9 441523, кл. G 01 R 25/08,21.03 ° 75..