Цифровое фазометрическое устройство Советский патент 1985 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может найти применение в фазометрйческих системах .i

Известно устройство, содержащее генератор счетных импульсов, счетный триггер, два компаратора, элементы совпадения, элемент ИЛИ и цифровой индикатор ГО. .

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения, обусловленная искажением величины измеряемого временного интервала в случае вариации параметров импульсов обеих последовательностей.

Известно также устройство, позволяющее производить измерение разности фаз между ДВУМЯ последовательностями резонансных импульсов, нечувствительное к изменениям крутизны фронтов и амплитуд импульсов, и содержащее блок стабилизации входных сигналов, генератор счетных импульсов, соединенньй со счетным триггером, R5-триггер, инвертор, три элемента И, элемент ИЛИ, два компаратора и счетчик с цифровым индикатором ..

Однако указанное устройство обес.печивает точное измерение разности фаз двух последовательностей резонансных импульсов только при большой величине отношения сигнал/шум, а при- уменьшении этой величины шум искажает форму резонансных импульсов и является источником существенной погрешности.

Цель изобретения - повышение точности измерения разности фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровое фазометрическое устройство, содержащее блок стабилизации входных сигналов, генератор счетных импульсов, счетный триггер, счетчик с индикатором и элемент ИЛИ причем вход счетного триггера соединен с выходом генератора счетных импульсов, введены распределитель сигналов с п выходами, элемент ИЛИ с 2 п входами и п групп, в каждой и которых содержатся первый и второй компараторы, лервый и второй R5 триггеры и первый и второй элементы И, выход ,первого компаратора каждой группы подключен к 5-входам обоих R5 -триггеров группы,а выход второго компаратора - к R-входам этих же триггеров, единичные выходы последних связаны через элементы И группы

5300 2

с входами элемента ИЛИ, выход кото- рого соединен с входом счетчика,вторые входы элементов И каждой группы подключены к выходу генератора счетных импульсов, третий вход одного из элементов И соединен с единичным, а другого - с нулевыми выходами счетного триггера, четвертые входы элементов И каждой группы объединены и подключены к соответствующему вькоду распределителя сигналов, вход которого подключен к единичному выходу счетного триггера, первые входы первьк компараторов всех групп соединены между собой и подключены к первому выходу блока стабилизации входных сигналов, первые входы вторых компараторов всех групп также соединены и подключены к второму вы0 -ходу блока стабилизации входных сигналов, вторые входы всех компараторов являются входами пороговых напряжений.

Наличие п групп, содержащих компараторы, RS-триггеры и элементы И совместно с распределителем сигналов обеспечивает параллельное измерение разности фаз при п различных пороговых напряжениях с одновременным умень0 шёнием результатов этих измерений, что позволяетсущественно уменьшить влияние шума на точность измерения разности фаз.

На фиг. 1 изображена функциональc ная схема всего устройства; на фиг.2функциональная схема распределителя . сигналов.

Устройство содержит генератор 1 счетных импульсов, счетный триггер 2,

0 группу элементов И 3-8, элемент ИЛИ 9, счетчик 10, индикатор 11, группу компараторов 12-17, группу RS -триггеров 18-23, распределитель 24 сиг-, налов, двоичный счетчик 25, дешифраторы 26-28, блок 29 стабилизации входных сигналов.

Выход генератора 1 счетных импульсов подключен к входу счетного триггера 2 и к первым входам элементов И 3-8, выходы последних через элемент ПНИ 9 связаны с входом счетчика 10, к выходу которого подключен индикатор 11. Компара торы .12-17,., R5-триггеры 18-23и элементы И 3-8 образуют п групп, в каждой из которых содержится по два компаратора, два RS -триггера и два элемента И. В каждой группе выход первого компаратора (соответственно 12, 14 и Г61 соелинен -с 5-входами с pS -триггеров группы (соответственно 18 и 19, .20 и 21, 22 и 23), а выход второго компаратора (соответственно 13, 15 и 17) подключен к R-входам RS-триггеров группы (соответственно 18 и 19 20 и 21, 22 и 23). .

Единичные выходы RS -триггеров 18-23 подключены к вторым входам элементов И 3-8 (каждый выход к одному входу элементов И той же группы) , Третьи входы первых элементов И 3, 5 и 7 всех групп соединены с единичным выходом счетного триггера 2, а третьи входы вторых элементов И 4, 6 и 8 всех групп - с его нулевым выходом.

Четвертые входы элементов И каждой группы (соответственно 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8) подключены к соответствующему выходу распределителя 24 сигналов, имеющего, п состояний. Вход распределителя 24 сигналов соединен с одним из выходов счетного триггера 2. Распределитель 24 сигналов(фиг.2) ;представляет собой двоичный счетчик 25 с депшЛраторами -, элементами И 26 27 и 28, причем количество последних равно п . Коэффициент пересчета этого счетчика также равен п.

Каждый депгифратор 2,6, 27 и 28 подключен к выходам триггеров счетчика 25 таким образом, чтобы на его выходе формировался единичный сигнал только при одном, определенном состоянии. При всех иных состояниях счетчика 23 (таких состояний п-1), на выходе данного деншфратора присутствует нулевой сигнал.

Первые входы компараторов 12, 14 и 16 соединены между собой и подключены к первому выходу блока 29 стабилизации входных сигналов, второй выход которого соединен с входами компараторов 13, 15 и 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все элементы И 3-8 заперты нулевыми сигналами с единичных выходов R5 -триггеров 18-23. На всех выходах распределителя 24 сигнгшов, кроме.одного, присутствуют нулевые сигналы, а на одном выходе - единичный. Распределитель 2А сигналов под воздействием счетных импульсов, .поступающих от генератора 1 счетных импульсов череэ

счетный триггер 2, непрерывно меняет свое состояние (с частотой-в два раза меньшей частоты счетных импульсов) , обеспечивая тем самым последовательное перемещение единичного сигнала с одного своего выхода на другой (по кольцу) .

Следовательно, все элементы И 38, кроме одной пары, оказываготся запертыми нулевыми сигналами с выхода распределителя 24 сигналов, а одна пара подготовлена к работе единичным сигналом с соответствующего выхода последнего. Поскольку единичный сигнал все время перемещается с одного выхода распределителя 24 сигналов на другой, все элементы И 3-8 попарно с разнесением во времени оказываются подготовленными к измерению требуемого временного интерт вала.

По переднему фронту прямоугольного импульса на выходе первого компат ратора (соответственно 12, 14 и 16) группы первый RS -триггер (соответственно 18, 20 и 22) группы переходит в единичное состояние и разрешает при этом: прохождение. счетных импульсов через первый элемент И (со(ответственно 3, 5 ) группы. Однако при этом вследствие подключения единичного выхода счетного триггера 2 к входу элемента И (3, 5 и 7) через указанньш элемент И на выход элемента ИЛИ 9 поступает только половин счетных импульсов, формирукяцихся на выходе генератора 1 счетных импульсов. Кроме того, распределитель 24 сигналов уменьшает количество счетных импульсов, появляющихся на выхо е первого элемента И (соответственно 3, 5 и 7) группы в 2п раз.

Следовательно, от момента появления прямоугольного импульса на выходе первого компаратора (соответст-венно 12, 14 и 16) группы, формирую-щего этот импульс из первой (опережающей) последовательности резонансных импульсов, до момента окончания указанного импульса через первый элемент И (соответственно 3, 5 и 7) каждой грутгпь на вход элемента ИЛИ 9 поступает чк1 ini счетных импульсов. Причем t и t,(, - моменты равенства напряжения порогового уровня напряжениям переднего и заднего фронтов ре-зонансного импульса первой (опережающей) последователь1и - аналогичные моности; t .--- - -- HzЧ менты для второй (йапаздьшающей) последовательности. В момент окончания импульса на выходе первого компаратора (соответственно 12, 14 и 16) грзтпы второй RS -триггер (соответственно 19, 21 и 23) группы также переключается в единичное состояние, разрешая при этом прохождение счетнЪк.импульсов через второй элемент И (соответственно А, 6 и 8) группы. Следовательно, с момента окончания импульса на выходе первого компа ратора (соответственна 12, 14 и 16) группы оба элемента И (соответственноЗи4,5и6,7и 8)группы работают в одинаковом режиме,пропуская на вход элемента ИЖ 9 по счетных импульсов каждая, с тем лиш отличием, что вследствие соединения третьего входа первого элемента И (соответственна 3, 5 и 7) с единичным выходом счетного триггера 2, а третьего входа второго элемента И (соответственно 4, 6 и 8) с нулевым выходом указанного триггера, через первый элемент И (соответственно 3, 5и 7) поступают нечетные, а через второй элемент И (соответственно 4, 6и 8) - четные импульсы, формирующиеся на выходе генератора 1 счетны импульсов. Таким образом, через элементы И (соответственно Зи4, 5и6, 7и8 каждой группы на вход элемента ИЛИ поступает количество счетных импуль сов, равное ) 2h По переднему фронту импульса на выходе второго компаратора (соответ ственно 13, 15 и 17) группы, формирующего этот импульс из второй (запаздывающей) последовательности резонансных импульсов, первый RSтриггер (соответственно 18, 20 и 22 группы возвращается в нулевое, исход ное состояние, и в teчeниe длительности указанного импульса на вход элемента ИЛИ 9 счетные импульсы пропускает только второй элемент И (соответственно 4, 6 и 8) группы. Таким образом, с учетом работы распределителя 24 сигналов каждая групп в течение указанного интервала обеспе чивает подачу на вход элемента ИЛИ 9 количества счетных импульсов, равного По окончании импульса на вькоде второго компаратора (соответственно 13, 15 и 17) группы второй R5-три:;гер (соответственно 19, 21 и 23) группы возвращается в нулевое исходное состояние. На этом процесс измерения временного интервала, соответствующего искомой разности фаз между двумя последовательностями резонансньк импульсов, заканчивается . Действительно, через элементы И (соответственно 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8) каждой группы на соответствующий вход элемента ИЖ 9 поступает количество счетных импульсов, равное i.-4.l{i,...i.. 1+1..... 1Иг iKI/ K2 JHl , причем благодаря работе распределителя 24 сигналов импульсы, поступающие с выходов элементов И каждой группы (соответственно 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8) во времени не совпадают друг с другом. Поэтому на вход счетчика 10 поступает сумма счетных импульсов, появляющихся на всех входах элемента. ИЛИ 9, равная (t, Благодаря разным величинам пороговых напряжений на входах компараторов (соответственно 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17) при достаточно большом значении п влияние шумов на результат измерения разности фаз двух последовательностей резонансных импульсов за счет статистической обработки результатов измерения устраняется. Предлагаемое фазометрическое устройство осуществляет измерения не на одном пороговом уровне, а на п уровнях и выполняет усреднение результатов измерений, что позволяет при малом отношении сигнал/шум обеспечить требуемую точность измерений разности фаз.

пдощ

ЦИФРОВОЕ ФАЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее блок стабилизации входных сигналов, генератор счетных импульсов, счетный триггер, счетчик с индикатором и элемент ШШ, причем вход счетного триггера соединен с выходом генератора счетных импульсов, отличающееся тем, 1то, .с целью повышения точности измерения раз.ности фаз, в него введены распределитель сигналов с п выходами, элемент ИЛИ с 2,п входами и h групп, в каждой из которых содержатся первый и второй компараторы, первый и второй fiS -триггеры и первый и второй элементы И, выход перво-i го компаратора каждой группы подключен к 5-входам обоих RS -триггеров I группы,а выход второго компаратора - к R-входам этих же триггеров, единичные выходы последних связаны через элементы И группы с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика, вторые входы элементов И каждой группы подключены к выходу генератора счетных импульсов, третий вход одного из элементов И соединен с единичным, а другого - с нулевыми выходами счетного триггера, четвертые входы элементов И каждой группы объединены и подключены к соответствующему выходу распределителя сигналов, вход которого подключен к единичному выходу счетного (Л триг;гера, первые входы первых компараторов всех групп соединены между собой и подключены к первому выходу блока стабилизации входных сигналов, первые входы вторых компараторов всех групп соединены и подклю. чены к второму выходу блока стабили( ел зации входных сигналов, вторые входы всех компараторов.являются входами со пороговых напряжений.