Преобразователь фазового сдвига в интервал времени Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании цифровых фазометров. Известен преобразователь фазового сдвига в интервал времени,основанный на логической (цифровой) , фильтрации сформированного сигнала и содержащий формирующие устройства логические элементы, триггеры и уст ройства временной задержки в виде ждущих мультивибра торов или делителей частоты t13. Недостатки преобразователя большая погрешность смещения, обусловленная пмрокополосными шумами, и узкий диапазон преобразуемых фазовьпс сдвигов. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь фазового сдвига в интервал времени, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, блок вьщеления временного сдвига, два канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных входного формирователя, фо мирователя коротких импульсов, дели теля частоты (счетчика импульсов) и I) -триггера, J -вход которого со динен с выходом входного формирователя , выходы триггеров обоих канало подсоединены по входам блока вьщеле ния временного сдвига, а счетные вхо счетчиков - к выходу генератора импульсов эталонной частоты С2. Недостатком известного преобразо вателя является большая погрешность обусловленная широкополосными шумами. Цель изобретения - уменьшение погрешности, обусловленной широкопо лосными шумами. Поставленная цель достигается тем что в преобразователе фазового сдвига в интервал времени, содержащем ге нератор импульсов эталорной частоты блок вьщеления временного сдвига и два канала, каждый из которых содержит входной формирователь, счетчик и триггер, выходы триггеров обоих каналов соединены с входами блока вьще ления временного сдвига, а счетные входы счетчиков - с выходом генератора импульсов эталонной частоты, в каждом канале в качестве триггера использован .-IJS -триггер, а в качест счетчика - реверсивный счетчик импульсов, вход управления режимом работы которого соединен с выходом входного формирователя канала, выход переполнения - с входами установки 1 счетчика и триггера, а выход заема - с входами установки О счетчика и триггера. На фиг.1 показана блок-схема преобразователя фазового сдвига в интервал времени; на фиг.2 и 3 временные диаграммы его работы в отмеченных точках схемы. Преобразователь фазового сдвига в интервал времени содержит генератор 1 импульсов эталонной частоты, блок 2 вьщеления временного сдвига и два канала: канал 3, состоящий из входного формирователя 3.1, реверсивного счетчика 3.2 импульсов и CS -триггера 3.3, и канал 4, состоящий из входного формирователя 4.1, реверсивного счетчика 4.2 импульсов и PS -триггера 4.3. Выходы формирователей -3.1 и 4 .1 соединены с входами управления режимом работы соответственно счетчиков 3.2 и 4.2. Счетные входы счетчиков 3.2 и 4.2 соединены с выходом г нератора 1 импульсов эталонной частоты. Выходы переполнения счетчиков 3.2 и 4.2 соединены с входами установки 1 соответственно счетчиков 3.2 и 4.2 и триггеров 3.3 и 4.3. Выходы заема счетчиков 3.2 и 4.2 соединены соответственно с входами установки в О счетчиков 3.2 и 4.2 и триггеров 3.3 и 4.3. Выходы триггеров 3.3 и 4.3 соединены с входами блока 2 вьщеления временного сдвига. Входные формирователи 3.1 и 4.1 обеспечивают формирование прямоугольного напряжения по нуль-переходах входных сигналов. Реверсивные счетчики 3.2 и 4.2 имеют один счетный вход С и вход управления режимом работы. , то счетчик работает на сложение, и если V 0, то счетчик работает на вычитание. При поступлении сигнала на ii-вход все разряды счетчика устанавливаются в нулевое состояние, а на S ВХОД - в единичное состояние. RS-триггеры 3.3 и 4.3 изменяют свое состояние выходными сигналами счетчиков 3.2 и 4.2, причем сигнал переполнения устанавливает триггер в единичное состояние, а сигнал заема в нулевое состояние. Частота генератора 1. выбирается исходя из погрешности фазометра и может быть равна частоте квантования временных сдвигов, равных фаэовым сдвигам входных сигналов. Емкость реверсивных счетчиков 3.2 и 4.2 выбирается исходя из допустимой длительности помех во входных сигналах и частоты генератора 1 таким образом, чтобы время заполнения счетчиков до полной емкости не превьшало длительности импульса или паузы сформированного входного сигнала. Блок 2 выделения временных сдвигов может быть как однополупериодным, так и двухполупериодньм, т.е. выделять временные сдвиги между положительными и между отрицательны ми перепадами напряжений, снимаемых с выходов триггеров 3.3 и А.З. Преобразователь работает следующим образом. На счетный вход реверсивного счетчика 3.2 непрерывно поступают импульсы с генератора 1. Входной сигнал (фиг.2а) формируется по нул переходах формирователем 3.1. Сформированный сигнал (фиг. 2 (Г) подает ся на вход управления режимом рабо реверсивного счетчика 3.2. Изменение записанного в счетчике 3.2 числа показано на фиг.2е Импульс переполнения счетчика 3.2 (фиг.27 и заема (фиг.2д ) повторно устанав ливают счетчик в состояние полной емкости или нулевое состояние, вследствие чего такие процессы пов торяются до момента изменения счет чиком 3.2 режима работы. Первым импульсом переполнения триггер 3.3 устанавливается в единичное состояние, а первым импульсом заема - в нулевое состояние (фиг.2е ). Триггер 3.3 устанавливается в ед ничное состояние при возрастании н пряжения входного сигнала, когда суммарная длительность, пребывания сигнала выше нулевого уровня стане больше суммарной длительности пребы вания сигнала ниже нулевого уровня на время заполнения счетчика 3.2. Одиночные выбросы, длительность ко торых меньше времени заполнения счетчика, не могут изменить состояния триггера 3.3. Переключение триггера 3.3 в нулевое состояние при убывании напряжения входного сигнала осуществляется аналогично. Таким образом, с выхода триггера 3.3 на блок 2 подается сигнал, свободный от ложных нуль-переходов, вызванных флуктуационными помехами и выбросами. Работа второго канала происходит аналогично. Блок 2 вьделяет временные сдвиги между сигналами с учетом знака, которые подлежат квантованию в последующих узлах фазометра. Более подробно работа устройства при переходе исследуемого сигнала че рез нулевой уровень в случае воздействия высокочастотных помех иллюстрируется временными диаграммами, показанными на фнг.З. На диаграмме (фиг.За ) пунктиром показан чистьп исследуемый сигнал, а сплошной линией - его смесь с высокочастотным шумом. Диаграмма (фиг.ЗсГ) показывает сигнал на выходе формирователя 3.1, которьп ера батывает, когда суммарный входной сигнал превышает нулевой уровень, В случае чистого исследуемого сигнала в каждом канале преобразователя фазового сдвига создаются одинаковые фиксированные временные задержки , которые компенсируются в блоке 2 пьщеления временного сдвига (фиг.3 fc ). В реальных условиях (при нали.чии помех) временные задержки в каждом канале зависят от характеристик помех. Задержка t, в рассматриваемом преобразователе показана на фиг.Зг Задержка 72 в известном преобразователе показана на фиг.3q Как видно из временных диаграмм задержки в предлагаемом преобразователе меньше, чем в известном. Это объясняется тем, что в преобразователе реверсивный счетчик формирует выходные сигналы по разности дительностей положительных и отрицательных выбросов, что представляет собой быстродействующую фильтрацию входных сигналов. В известном преобразователе в начале каждого положительного и отрицательного выброса счетчик сбраI1сывается в нупевое состояние и контроль длительности выброса начинается сначала. Информахщя о предыдущих выбросах не учитывается при 9то(м. Предлагаемое устройство имеет меньшую погрешность из-за временных 8 задержек, обусловленных широкополосными шумами. Как видно из диаграмм (фиг.3г,А ) временные задержки в каналах преобразователя, зависящие от параметров помех, в предлагаемом устройстве меньше, чем в базовом объекте.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗОВОГО СДВИГА В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, блок вьделения временного сдвига и два канала, каяэдый из которых содержит входной формирователь, счетчик и триггер, выходы триггеров обоих каналов соединены с входами блока вьщеления временного сдвига, а счетные входы счетчиков с выходом генератора импульсов эталонной частоты, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, обусловленной широкополосными шумами, в каждом канале в качестве триггера использован Й5 -триггер, а в качестве счетчика-реверсивный счётчик импульсор, вход управления режимом работы которого соединен с выходом входного форьшрователя канала, выход переполнения - с входами установки 1 счетчика и триггера, а выход заема - с входами установки О счетчика и триггера.

ormnf

г