Преобразователь сдвига фаз в код

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Запале о 09. 06. 80 (21) 2937379/18-21

Союз Советских

Социалистических республик (>94359g (5t)M. Кл.

g 01 R 25/02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Эвудврстювм9 комитат

CCCP вв авлек юевретввий я впввояЯ

Опубликовано 15. 07. 82. Бюллетень № 26 (53) Уд К 621. 317. .77(088.8) Дата опубликования описания 17.07. 82 (72) Авторы изобретения

Ю.А. Смагин, H.Ï. Смирнова, Е.Ф. Трифонов и И.П. Шадрин

Пензенский завод-ВТУЗ при заводе ВЭИ (Фил л Пабэенского политехнического института)

13:.;. (7I ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ В КОД

1о

15 го

Изобретение относится к аналогоцифровой технике и может быть использовано в устройствах преобразования сдвига фаз двух .электрических сигналов в цифровой код, наиболее

5 целесообразно и споль зоват ь e ro в качестве самостоятельного блока в различных автоматических системах управления, регулирования и контроля производственными и технологическими процессами, информационно-измерительных системах1 в которых применяются цифровые вычислительные машины (ЦВМ).

Известен преобразователь сдвига фазы в код, основанный на измерении временного сдвига между исследуемыми сигналами, "растянутого" в 3,6 10К раз средствами дискретной техники, с последующим заполнением полученного интервала импульсами, следующими с частотой входного сигнала (13 .

Однако он имеет низкое быстродействие. Например, для преобразования сдвига фаз в код с погрешностью в 10 требуется до 360 периодов входного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому преобразователю является устройство, осуществляющее измерение сдвига Фаз в широком частотном диапазоне путем автоматического изменения частоты квантующих импульсов. Данный преобразователь, содержит двоичный счетчик импульсов сдвига фаз, двоичный счетчик импульсов периода, общий счетчик импульсов, два блока элементов совпадения с двумя элементами

ИЛИ, делитель частоты на 360 и результирующий счетчик импульсов, соединенный через формирователь с генератором тактовой частоты и блоком управления, а также третий блок элементов совпадения, выходы которых

«через элемент ИЛИ подключены к фор943599

20

35 мироеателю, одни входы третьего блока элементов совпадения через делитель частоты соединены с.генератором тактовой частоты, а другие — с выходами реверсивного счетчика, входы которого через блок управления подключены к двоичному счетчику импульсов периода 2 ).

В этом устройстве весь частотный диапазон разрабатывается на ряд поддиапазонов. На выбор каждого поддиапазона затрачивается один период входного сигнала. Например, если весь диапазон разбит на

16 поддиапазонов, то в наихудшем случае на автоматический выбор предела измерения может быть затрачено

l6 периодов входного сигнала, что является существенным недостатком данного устройства.

Цель изобретения - повышение быстродействия в широком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается

25 тем, что в преобразователь сдвига фаз в код, содержащий двоичный счетчик импульсов сдвига фаз, двоичный счетчик импульсов периода, соединенные через блоки элементов совпадения с выходами общего счетчика, выходы обоих блоков элементов совпадения соединены с. входами элементов ИЛИ, результирующий счетчик, один вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ,: а другой - с блоком управления, вход общего счетчика соединен через формирователь с выходом генератора тактовой частоты и блоком управления, вход которого

40 через первый делитель частоты соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход первого делителя частоты соединен с выходом блока управления и с входами двоичного счетчика импуль45 сов сдвига фаз и двоичного счетчика импульсов периода, третий блок weментов совпадения, выходы которого через третий элемент ИЛИ подключены к формирователю, одни входы третьего блока элементов совпадения через вто50 рой делитель частоты соединены с генератором тактовой частоты, а другие — с выходами счетчика, один из входов которого соединен с выходом двоичного счетчика импульсов периода, введен второй формирователь импульсон, вход которого подключен к выходу двоичного счетчика импульсов периода, а выход - к установоЧному входу старшего разряда этого счетчика, а второй вход счетчика соединен с блоком управления.

На чертеже .приведена структурная схема преобразователя сдвига фаз в код.

Преобразователь содержит формирователь 1, блок 2 управления 4, генератор 3 тактовой частоты 4, блок

4 определения отношений временных интервалов, состоящий из двоичного счетчика 5 импульсов сдвига фаз, двоичного счетчика б импульсов периода, общего счетчика 7 импульсов, двух блоков 8 и 9 элементов совпадений с двумя элементами 10 и 11

ИЛИ, первого делителя l2 частоты и результирующего счетчика 13 импульсов, а также второй формирователь

14, третий элемент 15 ИЛИ, третий блок 16 элементов, счетчик 18.

Работа преобразователя основана на автоматическом выборе тактовой частоты в течение одного периода входного сигнала при одновременном измерении периода исследуемого сигнала T,ïîñëåäóþùåì измерении временного интервала 7х, пропорционального измеряемому сдвигу фаз 4х, путем заполнения временного интервала i, импульсами выбранной тактовой частоты и автоматическом преобразовании результатов этих двух измере" ний в непосредственный отсчет сдвига фаз в градусах.

Перед началом измерения счетчики 5 б,l3 и l8 и делитель 12 частоты импульсом с блока 2 управления устанавливаются в нулевое состояние, Формирователь 1 из входных сигналов

О„и0 формирует импульсы, равные по длительности периоду исследуемого сигнала Тх и времени запаздывания (опережения) x одного входного сигнала относительно другого. Длительность этих импульсов определяет время заполнения импульсами тактовой частоты счетчиков 5 и б. В течение первого периода входного сигнала на двоичный счетчик 6 импульсов периода поступает максимальная тактовая частота Уо, соответствующая верхнему поддиапазону исследуемых частот. При поступлении на вход счетчика 6 количества импульсов 2, где и - разрядность п двоичного счетчика, происходит

943599

Hr.= Х fç (Ц

5 переполнение этого счетчика часто той о, которое осуществляется за отрезок времени Т=2"/Е . Импульс переполнения поступает на счетчик с

18, который через третий блок 16 элементов совпадения управляет работой второго делителя 7 частоты так, что с последнего через тот же блок 1á элементов совпадений и элемент 15 ИЛИ на заполнение счетчика 6 поступает тактовая частота . .1= f / q, т.е. вдвое меньшая по сравнению с предыдущей тактовой частотой. Этот же импульс переполнения счетчика 6 через формирователь

14 поступает в старший разряд счетчика 6. Таким образом, перед началом заполнения счетчика 6 тактовой частоты = Ео / Я. в нем зафиксировано

П- количество импульсов М =2, что соответствует числу импульсов, поступивших на вход счетчика с учетом новой, уменьшенной вдвое тактовой частоты. Действительно, количество импульсов 4, поступивших с частотой Е„= Ко /2за отрезок времени

Т=20/Ео„равно

Й=Г f

7„ f1 (41 где i - номер частного диапазона (1=0,1,2 3 ° ° . п). течение следующего периода исследуемого сигнала по команде с блока 2 управления происходит измерение интервала С путем его заполнения импульсами выбранной тактовой частоты f;, число которых подсчитывается двоичным счетчиком 5 импульсов сдвига фаз. Число импульсов H r 1 подсчитанное этим счетчиком, составляет

По окончании интервала времейи С происходит считывание информации со счетчиков 5 и 6 следующим образои, С блока 2 управления поступает команда, по которой импульсы максимальной тактовой частоты Ео поступают в общий счетчик 7 импульсов.

Выходные уровни триггеров разрядов двоичных счетчиков 5 и 6 управ1о ляют потенциальными входами блоков

8 и 9 элементов совпадений. Выходные сигналы триггеров разрядов общего счетчика 7 импульсов поступают на импульсные входы этих же блоis ков элеиентов совпадения. При совпадении обоих сигналов на входах этих блоков элементов совпадений появляются сигналы, которые проходят через элемент 10 ИЛИ на резуль-.

2о тирующий счетчик 13 импульсов и . через элемент 11 ИЛИ на делитель 12 частоты.

Состояния блоков 8 и 9 элементов совпадений и, следовательно, суммар25 ную частоту на входе блоков 8 и 9 элементов совпадений задают состояия триггеров двоичных счетчиков

5,6 и 7. Например, треггеры самых старших двоичных разрядов счетчиков о 5 и 6 управляют элементами совпадений, на которые подаются сигналы от триггера самого младшего разряда общего счетчика 7 импульсов.

Суммарная частота с выхода эле35 мента 11 ИЛИ Равна

"т т = —.Е, ( ц о где Ng - числовая емкость каждого из счетчиков 5,6 и 7.

Принимая во внимание выражение (11, получим к; о (<)

Т Ио

Суммарная частота с выхода элемента .10 ИЛИ

8r

6"= — ".f . (5)

=но о

Учитывая выражение (2), получим

50 С ° У вЂ” г„. (ь|

"Х

При поступлении на делитель

12360 импульсов суммарной частоты1ь. выдается импульс переполнения на блок 2 управления, который прекращает доступ тактовой частоты на общий счетчик 7. Импульсы тактовой

943599 частоты поступают в счетчик в течение времени ь = (тЪ

Число подсчитанных импульсов в ре» зультирующем счетчике 13 импульсов за интервал at равно

N= hk. fr„-.

Принимая во внимание выражения (4),(6) и (7), получим

8 =360 х /тх=@х 1 т. е. число будет равно непосредственно сдви ry фаз в градусах.

Таким образом, время преобразования данного устройства складывается из периода исследуемого сигнала тх времени запаздывания (опережения ) одного входного сигнала относительно другого 7 хи времени ав" томатического преобразования результатов измерения Тх и ix в непосред" ственный отсчет сдвига фаз в градусах, которое зависит от требуемой погрешности преобразования и быстро-, действия используемых элементов. общ = Тх+ьх+И

Для диапазона низких и инфранизких частот, для которых предназначен преобразователь, время ь1 не превышает одного периода исследуемого сигнала. Следовательно, общее время преобразования в наихудшем случае составит не более трех периодов входного сигнала, в то время, как в известном устройстве оно может составить до (ю+1) периодов исследуемого сигнала, где(я+1) — количество поддиапазонов частот исследуемых си гналов.

Таким образом, выигрыш в быстродействии получается равным(пн.1) Tx/ЗТх

Например, при 1п=15 он равен 5 и увеличивается с возрастанием значения tn

Формула изобретения

Преобразователь сдвига фаз в код, содержащий двоичный счетчик импульсов сдвига фаз, двоичный счетчик импульсов периода, соединенные через блоки элементов совпадения с выходами общего счетчика, выходы обоих бло« ков элементов совпадения соединены с входами элементов ИЛИ, результи о рующий счетчик, один вход которого соединен с выходом первого элемента

ИЛИ, а другой — с блоком управления, вход общего счетчика соединен через формирователь с выходом генератора

15 тактовой частоты и блоком управления, вход которого через первый делитель частоты соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход первого делителя частоты соединен с выходом блока управления и с входами двоичного счетчика импульсов сдвига фаз и двоичного счетчика импульсов периода, третий блок элементов совпадения, выходы которого через третий

2S элемент ИЛИ подключены к формиро" вателю, одни входы третьего блока элементов совпадения через второй деЛитель частоты соединены с генератором тактовой частоты, а другиес выходами счетчика, один из входов которого соединен с выходом двоичного счетчика импульсов периода, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, 35 в него введен второй формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу двоичного счетчика импульсов . периода, а выход - к установочному входу старшего разряда этого счетчи. ка, а второй вход счетчика соединен с блоком управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельствз СССР

h" 270065, кл. $.01 Р 25/08, 11.02.69, 2. Авторское свидетельство СССР

Ь" 310195, кл. g 01 и 25/02, 03.11.69.

943599

Составитель Н. Агеева

Редактор fl. Авраменко Техред М, Надь - Корректор И. Муска

Заказ 5099/50 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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