Цифровой фазометр Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

ка импульсов первого временного интервала, выход переполнения которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, а информационные выходы счетчика импульсов первого временного интервала соединены с .информационными входами запоминающего регистра, второй вход управляющего триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход управляющего триггера подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и с вторым входом блока элементов И-ИЛИ.

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий управлякадий триггер, первый и второй элементы ИЛИ, три элемента И, счетчик импульсов первого временного интервала, блок отсчета числа измерений, регистрирующий счетчик, генератор квантующих импульсов, триггер, первый и второй формирователи импульсов, входы которых подключены соответственно к измерительной и опорной шинам устройства, а выхо ды первого и второго формирователей импульсов соединены соответственнсэ с первым и вторым входами триггера, выход которого подключен к первым входам первого элемента И и , блока отсчета числа измерений, второй вход которого соединен с новочным входом регистрирующего счетчика и с пусковой шиной устройства, второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора квантующих импульсов и к первому входу второго элемента И, третий ; вход первого элемента И соединен с выходом блока отсчета числа измерений, а выход первого элемента И подключен к входу регистрирующего счетчика, выход второго элемента И соединен с входом счетчика импульсов первого временного интерва-. ла, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены триггер выделения первого временного интервала, блок элементов И-ИЛИ, запоминающий регистр, а счетчик импульсов первого временного интервала выполнен реверсивным, регистрирующий счетчик содержит делитель частоты, второй элемент ИЛИ и накопитель, причем вход регистрирующего счетчика соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с выходом третьего элемента И, а выход второго элемента ИЛИ подключен к входу накопителя, установочный, вход которого соединен с установочными входами делителя частоты и регистрирующего счетчика, выход триггера соединен с вторым входом (Л второго элемента И и первыми входами управляющего триггера и триггера с выделения первого временного интервала, второй вход которого ПОДКЛЮ-, чен к первому входу блока элементов И-ИЛИ, установочному входу триггера и пусковой шине устройства , инверсный выход триггера - к пусковой шине устройства, инверсный выход триггера выделения первого временного интервала соединен с первым управляющим входом блока элементов И-ИЛИ, выход триггера вы;о деления первого временного интервала подключен к управляющим входам СП управляющего триггера, блока отсчета 4ib числа измерений, счетчика импульсов первого временного интервала, к входу запоминающего регистра, к второму управляющему входу блока элементов И-ИЛИ, первые и вторые информационные входал которого соединены соответственно с шинами установки начального кода устройства и с выходами шпокшнающего регистра, а информационные выходы и выход блока элементов И-ИЛИ соединены соответственно с установочными входами и входом разрешения установки счетчи

Изобретение относится к электрическим и магнитным измерениям и мож быть использовано для измерения разности фаз между двумя гармоническими сигналами при наличии помех и возможном прерывании одного из сигналов.

Известно устройство для измерения разности фаз, содержащее фазоцифровой преобразователь, счетчик, цифровой накопитель, блок отсчета, блок коррекции l ,

Недостатком данного устройства является его конструктивная сложность, обусловленная необходимостью определения разности между результатами измерения разности фаз в первом периоде исследуемых сигналов II результатом, полученным в каждом последующем периоде, и сравнения кода, соответствующего абсолютной величине разности, с фиксированным кодом. Операции вычитания и сравнения параллельных кодов приводят к существенному усложнению аппаратуры

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой фазометр, содержащий первый и второй формиро ватели импульсов, входы которых подключены соответственно к измерительной и опорной шинам, триггер, .три элемента И, два элемента ИЛИ,; управляющий триггер, генератор тактовых импульсов, регистрирующий счетчик, блок выделения первого интервала времени, дополнительный счетчик 2 .

Недостатком известного устррйства является большое время измерения разности фаз, обусловленное формированием временных интервалов, пропорциональных разности фаз У+360, во всех случаях, когда длительность первого временного интервала больше половины периода следования опорного и приемного сигналов. Так как сдвигу фаз 360 соответствует времанной интервал, равный длительности периода исследуемых сигналов, то измеряемые временные интерваль, заполняемые квантующими импульсами, больше временных интервалов, про юрциональных разности фаз.;; , на величину длительности периода, что увеличивает общее время измерения в два раза..

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель Достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий управлякиций триггер, первый и второй элементы ИЛИ, три элемента И, счетчик импульсов первого временного интервала, блок отсчета числа измерений, регистрирующий ;счетчик, генератор квантующих импульсов, триггер, первый и второ формирователи импульсов, входы которых подключены соответственно к :измерительной и опорной шинам устройства, а выходы первого и второг формирователей импульсов соединены соответственно с первым и ВТОРЫМ входами триггера, выход которого подклю1ен к первым входам первого элемента И и блока отсчета числа измерений, второй вход которого соединен с установочным входом регистрирующего счетчика и с пусковой шиной устройства, второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора квантующих импульс и к первому входу второго элемента И, третий вход первого элемента И соединен с выходом блока отсчета числа измерений, а выход первого элемента И подключен к входу регистрирующего счетчика г выход второг элемента И соединен с входом счетчика импульсов первого временного интервала, введены триггер выделения первого временного интервала, блок элементов И-ИЛИ, запоминающий регистр, а счетчик импульсов первого временного интервалавыполнен реверсивным, регистрирующий счетчик содержит делитель частоты, второй элемент ИЛИ и накопитель, причем вход регистрирующего счетчика соединен с входом делителя частоты выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с

выходом третьего элемента И, а выход второго элемента ИЛИ подключен к входу накопителя, установочный вход которого соединен с устанЬвочными входами делителя частоты и регистрирующего счетчика, выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И и первыми входами управляющего триггера и триггера выделения первого временного интервала, второй вход которого подключен к первому входу блока элементов И-ИЛИ, установочному входу триггера и пусковой шине устройства, инверсный выход триггера - к пусковой шине устройства, инверсный выход триггера выделения первого временного интер-г вала соединен с первым управляющим входом блока элементов И-ИЛИ, выход триггера вьвделения первого временного интервала подключен к управляющим входам управляющего триггера, блока отсчета числа измерений, счетчика импульсов первого врел1енного интервала, к входу эапоминающего регистра, к второму управляющему входу блока элементов И-ИЛИ, первые -и вторые информационные входы которого соединены соответственно с шинами установки начального кода устройства и с выходами запоминающего регистра, а информационные выходы и выход блока элементов И-ИЛИ соединены соответственно с установочными входами и входом разрешения установки счетчика импульсов первого временного интервала, выход переполнения которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, а информационные выходы счетчика им-. пульсов первого временного интервала соединены с информационными входами запоминающего регистра, второй вход управляющего триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход управляющего триггера подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и с вторым входом, блока элементов И-ИЛИ.

На фиг. 1 изображена структурная схема цифрового фазометра; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Фазометр состоит из первого формирователя 1 импульсов, на вход которого поступает напряжение исследуемого сигнала, второго формирователя 2 импульсов, на е,го вход подается напряжение опорного сигнал триггера 3, Первого элемента И 4, регистрирующего счетчика 5, триггера 6 выделения первого временйо.го интервала, блока 7, отсчета числа измерений, генератора 8 квантующих импульсов, второго элемента И 9, блока 10 элементов И-ИЛИ, счетчика 11 импульсов первого временного интервала, запоминаквдего регистра 12, управляющего триггера 13, элемента И 14, первого элемента ИЛИ 15, делителя 1б частоты, второго 31лемента ИЛИ 17, йакопителя 18.

Временные диаграмма, иллюстрирующие работу фазометра, графически изображёцот: О - импульсы на выходе первого формирователя 1;

0 о - импульсы на выходе второго формирователя 2; в - импульсы на выходе триггера 3; - - сигнал на выходе триггера 6 выделения первого временного интервала; а - импуль-5сы на выходе первого элемента И 4; 6 - импульсы на выходе управляющеоо триггера 13; ; - импульсы на выходе третьего .элемента И 14; я - импульсы на выходе второго элемента И 9; и - импульсы на выходе перво0го элемента ИЛИ 15.

Устройство работает следующим образом.

Измерение разности фаз производится по k периодам исследуемых

5 сигналов, причем в делителе 16 частоты регистрирующего счетчика 5 фиксируется величина дробной части периода, а в накопителе 18 - целое число периодов.

0

Фо мирование временного интервала, пропорционального разности фаз, производится от импульса исследуемого сигнала до опорного импульса, а регистрирующий счетчик 5

5 является вычитающим. Прерывание исследуемого сигнала приводит к остановке счета и запоминанию промежуточного результата, а при появлении исследуемого сигнала измерение

0 продолжается. .

По сигналу Пуск триггеры 3,6 и управляющий триггер 13, накопитель 18, делитель 16 частоты и блок 7 отсчета числа измерений устанавливаются в исходное состояние и сиг5налом, поступающим с инверсного выхода триггера 6, разрешается прохождение кода с шин установки начального кода через блок 10 элементов И-ИЛИ -на установочные входы счетчика

0 11, на вход разрешения установки которого поступает сигнал Пуск, также прошедший через блок 10. В счетчик 11 записывается величина N/2. N определяется из условия

5

N T/t,

где ( N - 1) емкость счетчика 11; Т - период следования . опорного и исследуемого сигналов; t - период следования

0

квантующих импульсов.

По окончании сигнала Пуск короткие импульсы, сформированные по положительным переходам через нуль входных сигналов, с выходов

5 формирователей 1 и 2 (фиг, 2а,б) поступают на входы триггера 3, КО ТОРЫЙ вырабатывс-ет импульс первого временного интервала (фиг. 2в). Этот импульс открывает элемент И 9 и квантую1цие импульсы с выхода генератора 8 в течение интервала времени i - поступают на вход счетчика 11 (фиг. 2зЛ, работает на вычитание. После окончания импульса первого врекюнного интервала элемент и У закрывается, а в счетчике 11 фиксируется величина N/2-n, где П - количество квантующих импульсов, прошедших через элемент и 9 в течение первог временного интервала. По заднему фронту импульса, сформированного триггером 3, сраба тывает триггер 6, сигналом с инвер ного выхода которого запрещается прохлаждение через блок 10 сигналов поступаквдих по шине Пуск и по шинам установки начального кода Поло.чсительным перепадом с выхода триггера 6 (фиг. 2г) запускается блок 7 отсчета числа измерений, ко рый снимает блокировку с первого элемента И 4, и производится перепись содержимого счетчика 11 в запоминающий регистр 12. Потенциалом с прямого выхода триггера 6 разрешается работа управляющего триггер 13, счетчик 11 переключается для работы на сложение, а блок 10 элементов И-ИЛИ открывается для прохождения сигналов с выхода второго формирователя 2 и с информационных выходов регистра 12 на входы счетчика 11. Импульсом следующего временного интервала, формируемого триггером 3, открывается первый и второй элементы-И 4 и 9, и квантующие импульсы в течекие интервала вр мени i -14 фиг. (2д,з) поступают в счетчики 5 и 11. По переднему фронту импульса, поступающего, с выхода триггера 3 (фиг. 2в, момент времени 1а , срабатывает управляющий триггер 13 (фиг. 2е), открывая третий элемент И 14, который в момент времени t4 пропускает импульс с выхода второго формирователя 2 на входы первого и второго элементов ИЛИ 15 и 17 (фиг. 2ук . Коро кий импульс, прошедший через первы элемент ИЛИ 15 (фиг. 2и), возвраща ет управляющий триггер 13 в исходное состояние, и третий элемент И закрывается. По концу импульса временного интервала в момент времени г закрываются также первый и второй элементы И 4 и 9, срабатывает блок 7, который подсчитывает количество измеряемых временных интервалов, а в счетчиках 5 и 11 фиксируется количество квантующих импульсов, поступивших в течение временного интервала. Импульсом с выхода второго формирователя 2, прошедшим через блок 10 на вход разрешения установки счетчика 11, производится перепись содержимого запоминающего регистра 12 через блок 10 в счетчик 11, а импульс, прошедший через второй элемент ИЛИ 17, записывается в на сопитель 18, что эквивалентно добавлению к величине, зафиксированной в регистрирующем счетчике 5, числа, соответствугацего количеству квантующих импульсов, заполняквдих временной :интервал, равный периоду следования входных сигналов. Временной интервал t - t4 пропорционален разности фаз, близкой к нулю, а ин-гтервал 5 tt разности фаз, близ кой к 360°. В этом случае сигнал перелолнвния на выходе счетчика 1Г, появляющийся через время Т - (т/2 -t-n) Т/2 + t-nj относительно начала BpeNKHHoro интервала, вырабатывается раньше, чем приходит импульс с выхода второго формирователя 2, и ,yпpaвляюuvий триггер 13 возвращается в исходное состояние импульсом переполнения, прошедшим первый э;г емент ИЛИ 15 в момент времени i (фиг. 2е), а добавление величины периода к отсчету в регистрирующем счетчике 5 не производится. После подсчета К измерительных временных интервалов блок 7 вырабатывает сигнал, блокирующий прохождение импульсов через первый элемент И 4 до поступления следующего сигнала Пуск, Таким образом, в предлагаемом фазометре время измерения разности фаз уменьшено в два раза. Повышение быстродействия достигается за счет формирования измерительных временных интервалов, пропорциональных СДВИГУ фаз cf (а не Ср + 360 как в прототипе), и осуществления коррекции отсчета непосредственно в регистрирующем счетчике.

UucCfl