Цифровой фазометр среднего значения

 

Союз Советскнк

Социалистическим

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВГИтВНИа «>930156

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6E ) Дополнительное к авт. санд-ву (22)Заявлено 23. 07. 80 (21) 2964395/18-21 с присоединением заявки М— (23) П риоритет— (61)М. Кл.

G O1 R 25/00

3Ъеудврсткнкмй кемвтет

СССР

h0 делзи изобретений и атермтвв

ОпУблнковано 23.05.82. Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 23.05.82 (63) УДК 621.317. .772(088.8) В. А. Жилкин, В, П. Кучеренко, К. М. Ценньие и В. Е. Юрченко (72) Авторы изобретения

Опытно-конструкторское бюро специального физического приборостроения при Воронежском политехническом институте (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ

Изобретение относится к радиоизмарительной и вычислительной технике и может быть использовано в радионавигационных устройствах, а также в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий формирующие устройства, триггеры, времязадающий блок, элементы совпадений, генератор счетных им,10 пульсов, индикаторный счетчик, делители частоты, дешифраторы, элементы пуска с синхронизацией Г1,1.

Это устройство предназначено в

15 основном для работы с сигналами в

1низкочастотной области йне может быть использовано в среднечастотной (порядка сотен килогерц) по причине существенного увеличения ошибки квантования временных интервалов, пропорциональных сдвигу фаз контролируемых сигналов, прн постоянном времени измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения разности фаз, содержащее два формирующих блока, выходы которых соединены со входом триггера, подключенного выходом к первому входу элемента И, второй вход которой соединен с выходом генератора квантующих импульсов, а выход — со счетчиком, делитель часто-, ты, вход которого соединен с одним иэ двух Формирующих блоков непосредст" венно, а с другим - через упомянутый триггер, а выход соединен со входом второго триггера, подключенного выходом ко входам первого и второго элементов И,а также третий формирую-. щий блок, имеющий общий вход со вто- рым, а выходом подключенный через третий триггер ко входу второго элемента И,. второй вход которого соединен с генератором квантующих импульсов, а выход — со вторым Счетчиком, выходы обоих счетчиков через ариф3 930 метический блок подключены к общему выходу (2 J.

Наряду с известными достоинствами цифрового метода измерения среднего значения, сдвига фаз за постоянное число периодов контролируемого сигнала известный фаэометр имеет ограниченную полосу рабочих частот и существенную погрешность измерения в области средних частот. Это можно объяснить тем, что при измерениях сдвигов фаз отношения числа квантующих импульсов, заполняющих п-периодов контролируемых сигналов, к числу квантующих импульсов, заполняющих временные ийтервалы, пропорциональные сдвигу фаз, оказываются не эквивалентными на низких (порядка сотен герц) и высоких (порядка сотен килагерц) частотах контролируемых сигналов. Эта связано прякде всего с тем, что при фиксированной частоте генератора квантующих импульсов ошибка квантования временных интервалов существенно возрастает с увеличением частоты контролируемых сигналов и для расширения полосы рабочих частот и уменьшения погрешнастй измерения сдвига фаз контролируемых сигналов в области средних частот необходимо увеличивать частоту квантующих импульсов. Однако при увеличении частоты генератора квантующих импульсов в известном фазометре для нормальной работы устройства в области низких частот требуется организация, многоразрядного арифметического блока, чта .существенна усложняет фазометр.

Устранить указанный недостаток можно введением в фазометр блока, позволяющего автоматически выбрать частоту квантующих импульсов .краткую частоте контролируемого сигнала. ,Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый и второй формирующие блоки, выходы которых соединены с соответствующими входами первого триггера, подключенного к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора, а третий — с выходом второго триггера, вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, первый счетчик, вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй счетчик, вход которого соединен с выходом второго

15б 4 элемента, И, введены третий элемент

И, один из входов которого подключен к выходу второго формирукнцего блока, а выход — ко входу второго счетчика, первый синхронизирующий блок, первый вход которого является входом пуска, второй соединен с выходом второго триггера, второй синхрониэирующий блок, первый вход кбторого соединен

1g с выходом первого синхронизирующего блока, второй — с выходом второго формирукнцего блока,а выход — c соответствующими входами первого и второго элементов И, времязадающий блок, 15 вход которого подключен к выходу первого синхронизирующего блока, а выходы - к третьему элементу И и второму синхронизирующему блоку соответственно, элемент НЕ, m-канальный селектор2 мультиплексор и второй делитель частоты, вход которого соединен через элемент НЕ с выходом генератора, а выходы — со входом времязадающего блока и управляющими входами m-каналь25 ного селектора-мультиплексора, информационные. входы каналов которого соединены соответствующим образом с выходами второго счетчика, а выходс четвертым входом первого элеменЗО таИ

На чертеже показана блок-схема цифрового фаэометра среднего значения, поясняющая его работу.

Устройство состоит из формирующих блоков 1 и 2, выходы которых подключены к входам триггера 3, триггер 4, выход которого подключен к одному из входов элемента И 5,элемента

И би 7,соответствующие входы которых непосредственно соединены с выходом

40 формирующего блока 2, а выход элемента И подключен непосредственно к входу делителя 8 частоты на (и + 1), выход которого соединен с входом триггера 4, второй делитель 9 квантующей частоты, счетчик 10, вход которого подключен к выходу элемента И 5, счетчик 11, подключенный к выходу элемента И 7, генератор 12 квантующих импульсов, выходы которого подключены к одному из входов элемента

И 5 и через элемент НЕ 13 к выходу делителя 9 квантующей частоты, m-канальный селектор, мультиплексор 14, управляющие входы которого подключены к выходам делителя 9, а информационные входы каналов соединены соот ветствующим образом с выходами счетчика 11. Выход m-канального селекто5 9301 ра мультиплексора подключен к входу элемента И 5.

Фаэометр содержит. также времязадающий блок 15, один иэ входов которого подключен к выходу, делителя 9 5 квантующей частоты, а второй - к выходу первого синхронизирующего блока 16, второй выход. которого соединен с входом второго синхронизирующего блока 17, а вход — с внешним вхо- iÎ дом пуска. Выход синхронизирующего блока 17 подключен к входам элементов И 5 и 6, а второй и третий входы — к выходам времязадающего блока

15 и формирующего блока 2 соответст- is венно.

Работает устройство следующим образом.

В исходном состоянии- счетчики 10 и 11 делитель 8 частоты на (и + 1) находятся в нулевом состоянии, триггер 4 - в единичном состоянии, в синхрониэирующие блоки 16 и 17 выключены, блокируя тем самым прохождение импульсов контролируемых сигналов на 2S вход счетчика 11, через элемент И 7 и импульсов квантующей частоты на вход счетчика 10 через элемент И 5.

С приходом разрешанщего импульса пуска включается первый синхронизирующий!0 блок 16, подготавливающий к работе второй синхронизирующий блок 17 и осуществляниций запуск времяэадающего блока 15, в котором из послецовательности импульсов частоты >/l, посту- у пающих с выхода делителя 9 квантующих импульсов, вырабатывается импульс с калиброванной длительностью tК1лнбР

В течение времени С „идрзлемент И 7 пропускает импульсы с выхода формиру И! ницего блока 2 на вход счетчика 11, в котором запоминается код контролируемой частоты, т. е.

П

Еa q . a по 1! = О 15Р где Х1 — п-ая контролируемая частота! а — 0 1 в зависимости от ло1 fl—

m ъ э

$0 гического состояния разрядов счетчика 11;

2 — вес а-oro разряда счетчи117 ка 11.

С окончанием импульса t<<„ и с приходом очередного импульса с выхоЫ да формирующего блока 2 срабатывает второй синхронизирующий блок 17, осу..; ществляющий синхронизацию начала сче56 .6 та числа квантующих импульсов, заполняющих сформированные. триггером 3 spa менные интервалы htj, пропорциональные сдвигу фаз контролируемых сигналов, по переднему фронту импульса контролируемого опорного сигнала 11„.

При этом одновременно открывается эле мент И 6, пропуская на вход делителя 8 частоты на (n + 1) импульсы контролируемой частоты с выхода формирующего блока 2.

Частота квантующих импульсов выбирается автоматически в процессе поступления импульсов контролируемой частоты fg в счетчики ll m-канальи ным селектором-мультиплексором 14, подключенным выходом к элементу И 5. Информационные входы каналов m-канального селектора-мультиплексора 14 соединены между собой и с выходами счетчика 11 таким образом,. что при подключении соответствующих каналов к выходу m-канального селектора-мультиплексора 14 с помощью управляющего двоичного кода, получаемого в процессе деления частоты f< генератора квантующих импульсов делителя 9 квантующей частоты, выход его непрерывно отображает состояние информационных каналов в виде логических состояний а„ счетчика 11. При этом совпадающие во времени разрешенные (единичные) состояния выхода m-канального селектора-мультиплексора 14 и импульсы генератора квантующих импульсов частоты проходят через элемент И 5 и подсчитываются. счетчиком 10, При поступлении на вход делителя

8 частоты на (n + 1) (n + 1)-oro uu пульса срабатывает-триггер 4, эапре« щая прохождение "пачек" счетных импульсов через элемент И 5, а на вы- . ходе-счетчика 10 фиксируется код, соответствующий фазовому сдвигу контролируемых сигналов.

Для любой контролируемой частоты частота заполнения временных ини тервалов и tj пропорциональных фаэовому сдвигу, синтезированная m-канальным селектором-.мультиплексором !

4 и импульсами генератора квантующих импульсов частоты Ю<, описывается выражение у е 4„, «о

;,СИ т-> < !=О !Р

Для получения кратности, равной

36 !О между последовательностью

6 8 что недостижимо для аналогичных устройств.

Формула изобретения

Цифровой фазометр среднего значения, содержащий первый и второй формирующие блоки, выходы которых соеди-. нены с соответствующими входами первого триггера, подключенного к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом ге нератора, а третий — с выходом второго триггера, вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, первый счетчик, вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй счетчик, вход которого соединен с выходом второго элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в него введены третий элемент И, один из входов которого подключен к выходу ,,второго формирующего блока, а выходко входу второго счетчика, первый синхронизирующий блок, первый вход. которого соединен с источником сигнала "Пуск", второй — с выходом вто- рого триггера, второй синхронизирующий блок, первый вход которого соединен с выходом первого синхронизирующего блока, второй — с выходом второго формирующего блока, а выход — с соответствующими входами первого и второго элементов И, времязадающий блок, вход которого подключен к выходу первого синхронизирующего блока, а выходы — к третьему элементу И и второму синхронизирующему блоку соответственно, элемент НЕ, m-канальный селектор-мультиплексор и второй делитель частоты, вход которого соединен через элемент НЕ с выходом генератора, а выход — со входом времязадающего блока и с управляющими входами m-канального селектора-мультиплексора, информационные входы каналов которого соединены соответствующим образом с выходами второго счетчика, а выход — с четвертым входом первого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 607163, кл. С 01 R 25/08, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 402827, кл. G Ol R 25/00, 1973. пропорциональное сдвигу фаз контролируемых сигна-2$ лов;

N — число периодов контролируемых сигналов, в течение которых осуществляется измерение; 30 дС -j-й — временной интервал, соотJ ветствующий фазовому сдвигу контролируемых сигналов;

T> — период контролируемых сигз налов.

Изобретение сравнительно простыми средствами устраняет недостаток изве-. стных цифровых фазометров и позволяет путем автоматического выбора частоты 40 квантующих импульсов, краткой частоте контролируемого сигнала, устранить погрешность измерения фазы, связанную с неоднократностью частот квантующих рабочих частот, Кроме того, предлагае-, мый фазометр позволяет дополнительно в процессе работы устройства вести цифровой контроль частоты, на которой производится измерение среднего значения фазы, что выгодно отличает его от 0 известных.

Экспериментальная проверка макета показала точность среднего значения фазы контролируемых сигналов в диапазоне частот от 10 Гц до 0,5 МГц без диапазонной перестройки фазометра, 7 93015 импульсов синтезированной частоты и контролируемой, частота генератора квантующих импульсов должна быть выбрана как fî

b.

nmax p

3 где К< — максимальная частота контролируемых сигналов, равная числу импульсов, полностью заполнивших счетчик 11 за время 1„,1„„8ф0

N — число периодов контролируемых сигналов, но осуществляется усреднение фазы;

К вЂ” коэффициент, определяющий 1з точность изменения фазы.

Цифровой фазометр среднего значения реализует известную формулу о ЬЬ.Юк "1 Ь ;

Ч =A„=

М 3=1 тх где ЛП вЂ” число импульсов, подсчитанное счетчиком 10 и

930156

Составитель С. Морозов

РедактоР В. ЛазаРенко ТехРеД Л.ПекаРь КоРРектоР В. Снннцкая

Заказ 3459/57

Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, 3-35, Раутская наб., дъ 4/5

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