Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублнк и1>991323

{61) Дополнительное к авт. свид-ву и 894596 (22) Заявлено ° 20. 03. 81 (21) 3262315/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

)51) М Кп з

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР

il0 делам изобретений и открытий

Опубликовано, 2301.83. Бюллетень № 3

)S3) УДК621.317.77 (088.8) Дата опубликования описания 230133 (72) Автор изобретения

О Г Сливинский

Институт физики им Л В Киренского Сибирского отделения AH СССР (71) Заявитель (54) ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

С ПОСТОЯННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВРЕМЕНЕМ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике,в частности к фазовым измерениям.

По основному авт. св, Р 894596 известен двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий усилитель"ограничитель, формирователи импульсов переходов через нуль, управляемые триггеры, синхронизированные генераторы пилообразного напряжения, компараторы, формирователи стробоскопических импульсов, строб-каскады, интеграторы, усилители постоянного то.ка, блок управления, элементы совпадения, элемент ИЛИ, счетчик импульсов; первый и второй формирователи последовательностей счетных импульсов со сдвигом 180омежду ними, элемент .совпадения, задающий генератор, делитель частоты и триггер (1).

Недостатком этого двухполупериодного цифрового фазометра является значительная погрешность измерения сдвига фаз при уменьшении амплитуды входного сигнала, обусловленная, ко" нечным коэффициентом усиления усилителя постоянного тока.

Цель изобретения — повышение точ. ности измерения сдвига фаз за счет уменьшения погрешности измерения, обусловленной конечным коэффициентом усиления усилителя постоянного тока.

Поставленкая цель достигается тем, что в двухполупериодный,цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий усилитель-огра« ничитель, вход которого соединен с выходом опорного напряжения первой входной клеммой,а выходы — через первый и второй формирователи импульсов с первыми входами первого и второго управляемых триггеров, первый и второй элементы И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика импуль" сов, третий элемент И, выход которого соединен через первый и второй формирователи счетных импульсов с первыми входами первого и второго элементов И и через делитель частоты - с входом триггера, выход которого соединен первым входом третьего элемента И, генератор, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, а выходы первого и второго управляемых триггеров соединены с вторыми входами первого и второго элементов И, третий и четвертый фор" мирователи импульсов, поичем третий

991323 формирователь импульсов состоит из последовательно соединенных стробкаскада, интегратора, инвертирующего усилителя постоянного тока и компа" ратора, формирователя строб-импульсов, синхронизированного генератора пилообразного напряжения и блока управления, первый вход формирователя строб-импульсов соединен с выходом компаратора и с первым входом блока управления, а выход — c первым вхо- 10 цом строб-каскада и с вторым входом первого управляемого триггера, выход синхронизированного генератора пило" образного напряжения соединен с вторым входом компаратора, а вход - с выходом первого формирователя импульсов и с вторым входом блока управления, второй, выход которого соединен с вторым входом формирователя стробимпульсов, а первый - с вторым входом инвертирующего усилителя постоянного тока, а четвертый формирователь импульсов состоит иэ формирователя строб-импульсов, выход которого через последовательно соединенные строб 5 каскад, интегратор и неинвертирующий усилитель постоянного тока соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом синхронизированного генератора пилообразного напряжения, а выход - с входом формирователя строб-импульсов, выход которого соединен также с вторым входом второго управляемого триггера, причЕм вход синхронизированного генератора пилообразного напряжения соединен с вторым входом первого управляемого триггера, введен дополнительный усилитель-ограничитель, выг ход которого соединен с вторыми входами строб -каскадов третьего и чет- 40 вертого формирователей, а вход - с второй входной клеммой устройства.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Схема содержит усилители-ограни- 4$ чители 1 и 2, формирователи 3 и 4 импульсов, управляемые триггеры 5 и 6, синхронизированные генераторы 7 и 8 пилообразного напряжения, компараторы 9 и 10, формирователи 11 и 12 стро-5р боскопических импульсов, строб-каскады 13 и 14, интеграторы 15 и 16, усилители 17 и 18 постоянного тока, блок

l9 управления, элементы И 20 и 21,. элемент ИЛИ 22, счетчик 23 импульсов, у первый и второй формирователи 24 и

25 последовательностей счетных импуль" сов со сдвигом 180 между ними, элемент И 26, задающий генератор 27, делитель 28 чтоты и триггер 29 60 третий и четвертый формирователи 30 и 31 импульсов переходов через нуль.

Устройство работает следующим образом.

Опорный сигнал поступает на вход усилителя-ограничителя 1, после чего из этого сигнала формирователями 3 и 4 формируются импульсы в момент перехода через нуль как в положительную, так и в отрицательную сторону.

Сформированные импульсы поступают на одни входы управляемых триггеров 5 и 6.

С формирователя 3 импульсы посту" пают на запуск генератора 7, где вырабатывается пилообразное напряжение с периодом, равным периоду входного сигнала. Это пилообразное напряжение сравнивается в компараторе 9 с постоянным напряжением, снимаемым с выхода усилителя 17.

С выхода компаратора 9 сигнал поступает на формирователь 11. Этими импульсами в строб-каскаде 13 стробируется бинарный сигнал, представ ляющий собой усиленную и ограниченную усилителем-ограничителем 2 смесь сигнала и шума, Значение выстробированного сигнала (логические 0 или 1 ) запоминается до прихода следующего строб-импульса. Напряжение с выхода строб-каскада 13 интегрируется интегратором 15, после чего поступает на инвертирующий вход уси.лителя 17.

Усилитель 17 — дифференциальный балансируется таким образом, чтобы равновесие третьего формирователя соблюдалось в случае, если время прихода строб-импульсов совпадает с моментом пересечения усиленного и ограниченного входного сигнала U беэ шума нулевого уровня. При использовании инвертирующего усилителя 17 точка устойчивого равновесия третьего формирователя 30 (рабочая точка) соответствует переходу через нуль чистого сйгнала U< с положительной производной, причем, если равновесия нет и время возникновения строб-импульсов соответствует положительной полуволне входного сигнала, то выходное напряжение усилителя 17 уменьшается, т.е. формирователь стремится к равновесному устойчивому состоянию в сторону уменьшения аргумента входного синусоидального сигнала, для отрицательной полуволны — в сторону увеличения аргумента.

В связи с этим формирователь 30 может устанавливаться в устойчивое состояние (нерабочее), соответствующее максимальному напряжению с выхода усилителя 17 для измеряемой разности фаз 9< 180",или минимальному напряжению с усилителя 17 для Ч >180О Если в этом случае изменить напряжение на выходе усилителя 17 на противопо ложное, то формирователь 30 автоматически установится в рабочую устойчивую точку равновесия. Для этого пределы изменения выходного напряжения с выхода усилителя 17 выбираются большими, чем пределы изменения пилообгенерирует счетные импульсы, поступающие на вход элемента И 26. Делитель 28 частоты счетных импульсов и триггер 29 ограничивают время измерения.Таким образом,с элемента И 26 на формирователи 24 и 25 поступают колебания задающего генератора 27 в течение измерительного времени.

Информация с выходов элементов И 20 и 21 через элемент ИЛИ 22 поступает в счетчик 23.

При использовании усилителя-ограничителя уменьшается погрешность измерения сдвига фаз, обусловленная конечным коэффициентом усиления усилителем постоянного тока вследствие увеличения крутизны сигнала в области нуль-перехода.

Таким образом, применение усилителя-ограничителя позволяет повысить точность измерения сдвига Фаз.

Формула изобретения

Двухполупериодный цифровой фазо" метр с постоянным измерительным временем по авт. св. М 894596, о т л ич а ю щ и и сятем,,что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз за счет уменьшения погрешности измерения, обусловленной конечным коэффициентом усиления усилителя постоянного тока, в него введен, дополнительный усилитель-ограничитель, выход которого соединен с вторыми входами строб-каскадов третьего и чет" вертого формирователей, а вход - с второй входной клеммой устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

Р 894596, кл. 6 01 и 25/00, 07.01 80.

5 991323

4 разного напряжения. При установлении формирователя 30 в нерабочую точку на выходе компаратора 9 отсутствует сигнал. В этом случае на формирователь 11 строб-импульсов через блок 19 управления поступают импульсы с формирователя 2 и одновременно,.посредством блока 19 управления, изменяется выходное напряжение с выхода усилителя 17 до противоположного напряжения, 10

Аналогично работает четвертый формирователь 31, вырабатывающий импульсы в момент прохождения входногО сигнала через нуль с отрицательной про,изводной. Для этого в Формирователе

31 используется инвертирующий усилитель 18. Запуск генератора 8 осуществляется импульсами с выхода Формирователя 11. В этом случае момент пере" хода входного сигнала через нуль с от- 0 рицательной производной соответствует середине рабочего участка пилообразного напряжения, снимаемого с выхода генератора 8. Пределы изменения выходного напряжения усилителя 18 мо" гут быть выбраны меньшими, чем пределы изменения пилообразного напряжения, например, с помощью ограничения.

Тогда устойчивая точка будет одна она и есть рабочей устойчивой точкой.

На выходах триггеров 5 и 6 форми-. руются импульсы, равные временным

,интервалам между переходами через нуль сигналов U< и U< с положительными и отрицательными производными, Импульсы с триггеров 5 и 6 поступают соответственно на входы элементов

И 20 и 21. На другие входы элементов .

И 20 и 21 с Формирователей 24 и 25 импульсов поступают две последовательности квантующих импульсов, сдви- 40

:нутых на 180. Задающий генератор 27,991323

Составитель М.Катанова

Редактор A.Êîçîðèç Техред Е.Харитончик

Корректор M.,Êîñòà

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 124/62 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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