Цифровой фазометр Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

У

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения, регистрации и контроля фазового сдвига между электрическими сигналами,в системах регулирования и автоподстройки частоты.

Известен цифровой фазометр, содержащий формирующие устройства, подключенные к входам триггера, выход которого через нормализующее устройство и фильтр подключен к входу цифрового вольтметра. Устройство отличается относительной простотой СИ.

Недостатки устройства заключающиеся в невысоком бвстродействии и относительно низкой точности за счетГ наличия фильтра и других аналоговых элементов„

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой фазометр, содержащий генератор квантующих импульсов, первый и второй формирующие блоки, первый, второй и третий электронные ключи, первый и , второй элементы И, делитель частоты, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй блоки элементов И, первый, второй, третий и четвертый счетчики и блок управления, при этом входы, формирующих блоков .соединены с входньами клеммами устройства, выход первого формирующего блока соединен с входами первого и второго ключей, выход второго формирующего блока - с вторым входом второго ключа, выход блока управления с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, а также с первым входом второго элемента И, выход первого ключа соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом генератора квантующих импульсов, выход второго ключа соединен с первым входом второго элемента И, второй вход последнего - с вторым вы:;одом генератора квантующих импульсов, выход второго элемента И соединен с входом второго счетчика, третий выход гене эатора квантующих импульсов с первым входом третьего ключа, выХод которого соединен с входсм третьего счетчика, выходы последнего соединены с входами первого и второго блоков элементов И, а вторые входы первого блока элементов И - с выходами первого счетчика, вход которого соединен с выходом первого элемента И, вторые входы второго блока элементов И соединены с выходами второго счетчика, выходы первого бло ка элементов И - с входами первого элемента ИЛИ, выход последнего через делитель частоты соединен с вторым входом третьего ключа, выходы второго блока элементов И - с входами вто

рого элемента НЛИ, выход которого соединен с входом четвертого счетчика L21.

1едостатки известного устройства заключаются в его относительно не- высоком быстродействии ввиду того, что процессы измерения и преобразования результата измерений разделены в недостаточно широком диапазоне рабочих частот Сот fmokf. ДО ,

2 где - ,число разрядов счетчиков ,

что требует разбивки всего диапазона рабочих частот на ряд поддиапазонов.;

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение диапазона рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем что в цифровой фазометр, содержащий формирователи, входы которых соеди |ены. с входными клеммами фазометра. генератор квантующих импульсов,счетчик и делитель частоты, введены первый и второй умножители частоты, реверсивный счетчик и триггер, причем выход первого формирователя соединен с входом установки триггера, входом сброса реверсивного счетчика и входом сброса счетчика, выход второго формирователя соединен с входом сброса триггера и входом установки реверсивного счетчика, прямой выход триггера соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, выход переноса реверсивного счетчика соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с управлякяцими входами делителя частоты, выходы реверсивного счетчика соединены с управляющими входами умножителей частоты, счетный вход первого умножителя частоты соединен с выходом делителя частоты, а выход первого умножителя частотысо счетным входом второго умножителя частоты., выход которого соединен с входом вычитания единицы реверсивного счетчика, выход генератора квантующих импульсов соединен с входоьл делителя частоты и входом прибавления единицы реверсивного счетчика.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит формирователи Ч и 2, триггер 3, реверсивный счетчик 5, умножители G и 7 частоты, делитель 8 частоты, генератор 9 квантую1цих импульсов.

Формирователи 1 и 2 подкльэчены к входам триггера 3, выход которого подключен к входу управления направлением счета счетчика 4, выход переполнения (выход последнего разряда которого подключен к счетному входу счетчика 5. Вычитающий вход счетчика 4 соединен через последовательно включенные умножители б и 7 частоты и управляемый делитель 8 с генератором 9 квантующих импульсов, который также подключен к cyfJiMHpyraщему входу счетчика 4. Выход формирователя 1 подключен к входу установки в О (сбросу) счетчиков 4 и 5. Выход формирователя 2 -ко входу установки 1 счетчика 4. Разрядные выходы счетчика подключены к управляющим входам умножителей 6 и 7, а разрядные выходы счетчика 5 к управляющим входам делителя 8. Устройство работает следукнцим образом. При появле 1ии сигнала на входе формирователя 1 на его выходе появится короткий иютульс., опрокидывающий триггер 3 и переключающий счетчик 4 на сложение. Одновременно от этого импульса сбрасываются Б О оба счетчика 4 и 5. По окончании, импульса счетчики 4 и 5 будут заполняться импульсами квантующей |частоты с генератора 9. до прихода входного сигнала йа формирователь 2. За это время между двумя входными сигналами в счетчике 5 будет накоплено количество импульсов P°t. jn 1 .где fо частота квантующих импульсов;временный сдвиг входных сигналов; число разрядов счетчика 4. Импульс с формирователя 2 опроки- 35 нет триггер 3, который переключит счетчик 4 на вычитание и одновременно установит его в состояние 1. После этого счетчик 4 будет списываться до прихода следующего сигнала на вход формирователя 1, т.е. до конца периода входной част.оты fgj импульсами частоты с выхода умножителя 6. В соответствии с принципами действия двоичных умножителей частоты (цифровых интеграторов с последовательным переносом), для которых справедливо общее выражение о J tftx - 1 где . и - соответственно частоты на выходе и входе умножителя; И - закодированное число на ег управляющих входах; tn - количество разрядов умножи теля. Можно записать выражение для зна чения частоты на выходе умножителя 6 в виде л NN 1 к; 2 2« где, к- - коэффициент деления управл мого делителя 8; ни сч ша ве с 4 и в сч на на ны ре л и м д и н N - текущее значение числа, записанного в счетчике 4 Учитывая ранее полученное выражедля К можно записать Приращение числа, записанного в етчике 4 на йЫ 1 на каждом 1-м ге счета за время д1, составляет личину Результат суммирования импульсов частотой следования для счетчика-может быть получен из выражения . ,f,KF. При достаточно большом значении можно считать предыдущее выражение можно записать виде N fdN -J.J24 J Н2 . В результате получим Таким образом, значение числа в етчике 4 в конце периода сигнала входе формирователя 1 пропорциольно фазовому сдвигу между входми сигналами. Устройство обладает высоким теотическим быстродействием, составющим один период входной частоты, превосходит по показателю огие известные цифровые фазометры. Для того, чтобы оценить рабочий апазон частот фазометра, можно, пользуя ранее полученные выражея для К и N, записать гп ц Тогда,учитывая, что максимальное значение . равно 2, отношение между максимальным . и шнимaль ным периодом входной,частоJru будет равно 2 /fo-2 Из полученного выражения видно, что диапазон рабочих частот предложенного фазометра гораздо шире, чем в известном устройстве (.i V уаз) . Например, при частоте квантующих импульсов 10 МГц и 12-разрядных счетчиках диапазон рабочих частот

51U688366

предложенного фазометра составляетТаким образом, предложенный фа2,5 - 1,, При этсяи погреш-зометр обладает большим быстродейстность измерения менее вием и широким диапазоном рабочих частот

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий формирователи, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, генератор квантующих импульсОв, счетчик и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повьиления быстродействия и расширения дигтаэона рабочих частот, в него введены первый и второй умножители частоты, реверсивный счетчик и триггер, причем вход первого формирователя соединен с входом уЬтановки триггера, входом сброса реверсивного счетчика и входом сброса счетчика, выход второго формирователя соединен с входом сброса триггера и входе установки реверсивного счетчика, прямой выход триггера соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, выход переноса реверсивного счетчика соединен со счетньви счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами делителя частоты, выходы реверсивного счетчика при этом соединены с управляющими входамр умножителей частоты, счетный вход первого умножителя частоты соединен с выходе делителя частоты, а выход первого умножителя частоты - со счетным входом второго умножителя § частоты, соединенного выходом с входом вычитания единицы реверсивного f счетчика, выход генератора квантующих,, импульсов соединен с входом делителя «,« частоты и входом прибавления единицы реверсивного счетчика.J