Цифровой фазометр Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

о со ьо

4 ЬО Изобретение относится к технике измерения параметров сигналов, в частности разности фаз двух сигнало Известен фазометр, состоящий из двух усилителей-ограничителей , сое диненных соответственно с синусным и косинусным фазовыми детекторами, соединенными с блоком выделения модуля , причем выходы последних соединены с компаратором, кo шyтaтoром и блоком октантного управления, выходы которого соединены с входами постоянного запомршающего элемента, а другие выходы последнего через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок определения Arcsin сое динены с выходом коммутатора Г13. Недостатками этого фазометра являются низкие точность и разрешаю щая способность. Известен также фазометр, состоящий из двух усилителей-ограничителей, соединенных с входами синусного и косинусного фазовых детекторов, выходы которых через блоки вьщеления модуля соединены с входами компаратора, аналого-цифрового преобразователя, блока октантного управления и постоянного зaпo r Iнающего элемента (ПЗЭ), другие входы которого соединены с выходом блока октантного управления и входами KONfflaparopa и коммутатора,а также с выходами блока Arcsin входы которого соединены с выходами компаратора и аналого-щ1фрового преобразователя, управляющий вход которо го соединен с выходом KONfMyTaTopa 2 Недостатком данного фазометра йвлдется невысокое быстродействие, обусловленное тем, что для преобразования напряжений, пропорциональных синусу и косинусу разности фаз, необходима их коммутация на входы А1Щ, Это осуществляется коммутаторами, стоящими между выходам блоко вьщелевия модулей и входаш АЦП.Задержка коммутации, присущая реальны приборам и влияющая на быстродейств фазометра, не позволяет одновременн осуществлять сравнение напряжений компаратором и преобразование на АЦ Цель изобретения - повышение быстродействия фазометра. Цоставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий два усилит ел я-orранимителя синусный и косинусный фазовые детекторы, два блока выделения модуля компаратор, первьш аналого-цифровой преобразователь и постоянный запоминающий элемент,при этом выход каждого усилителя-ограничителя соединен с входами каждого из детекторов, выход калодого детектора соединен с входом соответствующего вьзделения модуля, первые вьсходы блоков выделения модуля соединены с входами компаратора и входами первого аналого-цифрового преобразователя ,а вторые выходы блоков выделения модуля, выход компаратора и вьгходы первого аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими входами постоянного запоминающего элемента, введен второй аналого-цифровой преобразователь,входы которого соединены с первыми выходами блоков выделения модуля, а выходы - с соответствующими входами постоянного запоминающего элемента. На фиг.1 приведена блок-схема устройства на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства. Цифровой фазометр содержит два усилителя-ограничителя 1 и 2, синусныр и косинусный фазовые детекторы 3 и 4, два блока 5 и 6 вьщеления модуля, компаратор 7, два АЦП 8 и 9,постоянный запоминающий элемент (ПЗЭ) 10. Выходы усилителей-ограничителей 1 н 2 соединены с входами синусного и косинусного фазовых детекторов 3 и 4, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков 5 и 6 выделения модуля, а первые выходы последних соединены с входами АЦП 8 и 9 компаратора 7, при этом выходы АЦП 8 и 9 5 компаратора 7 и вторые выходы блоков 5 и 6 выделения модуля соединены с соответствующими входаmi ПЗЭ 10. Измерение разности фаз происходит следующим образом. Сигналы усиливаются усилителяГШ-ограничителями 1 и 2, разность фаз {d4 их преобразуется синусным и косинусным фазовыми детекторами 3 и 4, затем в блоках 5 и 6 выделения модуля выходные биполярные напряжения преобразуются в униполярные напряжения, которые сравниваются компаратором 7 и поступают на входы первого и второго АЦП 8 и 9. Причем одно напряжение, пропорциональное |9in л Ч ) поступает на

первый вход первого АЦП 8 в качестве сигнального и на второй вход второго АЦП 9 в качестве опорного, а напряжение с другого блока 6 вьделения модуля, пропорциональное |со5Л /( , - на другие входы первого АЦП 8 и второго АЦП 9.

Таким образом, всегда в данном октанте один из АЦП, в котором в качестве сигнального проходит меньшее по а1«тлитуде напряжение, осуществляет преобразование, пропорциональное tgjaM. На выходах другого АЦП все разряды в этом октанте равны единицам (предполагается,что выходной код двоичный), так как в этом АЦП осуществляется преобразование большего напряжения относительно меньшего. Можно сказать,что в этом октанте АЦП находится в ограничении. Это свойство можно использовать при построении ПЗЭ. Выходные коды первого и второго АЦП 8 и 9, логические сигналы с вторых выходов блоков 5 и 6 вьщеления модуля и с выхода компаратора 7 поступают на входы ПЗЭ 10, в котором запомнена функция преобразования кодов такая, чтобы выходной код бып инеен в диапазоне от -180 до +180 эл. град., т.е. в ПЗЭ 10 сопрягаются коды АЦП 8 и 9, код с выходов 5 и 6 вьщеления модуля, код компаратора 7. Кроме того, если это необходимо для получения требуемой точности, код АЦП 8 и 9 преобразуется по зависимости Arctg.

Для оценки выигрыша в быстродействии рассмотрим варианты построения ПЗЭ, Из таблицы (фиг.2) -можно получить следующую логическую формулу для преобразования каждого из разрядов -уj выходного крда АЦП. у.АЦЩ.ЪС V Un2;bcV Li,n2 tfcNAl,ni.t-c,

Ь, с состояние компаргдеторов, соответствующее таблице на фиг . 2 i

АЦП 1, АЦП 2

выходные коды певого и второго АЩТ-,

знак инверсии ;

v знак логического сложения; - знак логического

умножения.

Каждый из разрядов АЦП до преобразования по закону функции Arctg проходит операции логического умножения и сложения.

В другом варианте, если, используя свойства АЦП, входить в ограничение, когда все разряды АЦП равны единице, возможно простое логическое перемножение соответствующих разрядов первого и второго АЦП 8 и

Таким образом, повышение быстродействия фазометра достигается путем исключения коммутатора и инвертора, являющихся последовательными звеньями в цепи преобразования и введения второго АЦП.

Количественная оценка, позволяющая оценить быстродействие фазометра в сравнении с прототипом по времени преобразования, показьшает,что быстродействие увеличивается за сче исключения коммутации примерно в 2 раза. При этом время, затрачиваемое на эту операцию, в несколько раз превьшает время прохождения сигнала через другие узлы.

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий два усилителя-ограничителя,синусньй и косинусный фазовые детекторы, два блока выделения модуля, компаратор, первый аналого-цифровой преобразователь и постоянньш запоминающий элемент, при этом выход каждого усилителя-ограничителя соединен с входами каждого из детекторов, выход каждого детектора соеди- . ней с входом соответствующего блока вьщеления модуля, первые выходы блоков выделения модуля соединены с входами компаратора и первого аналого-цифрового преобразователя, а вторые выходы блоков выделения модуля, выход компаратора и выходы первого аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими входами постоянного запоминакнцего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен второй аналого-цифровой преобразователь, входы которого соединены с первыми (Л выходами блоков вьщеления модуля, а с: выходы - с соответствующими входами постоянного запоминающего элемента.