Устройство для измерения сдвига фаз Советский патент 1985 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к радиоизме рительной технике и может быть использовано для измерения сдвига фаз с высокой точностью и помехоустойчивостью. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение стоимости устройства для измерения сдвиг фаз за счет уменьшения количества корпусов микросхем, используемых в счетчиках. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - блок управления, вариант; на фиг. 3 - фор мирователь опорных импульсов, вариант Устройство для измерения сдвига фаз содержит ограничитель 1, гене-ратор 2 опорного напряжения, формиро ватель 3 опорных импульсных последовательностей, логические элементы 4,5, 6-1, ..., 6-п, 7-1, ..., 7-П, блок 8 управления, суммирующие счетчики 9-1 ..., 9-П, 10-1, ..., 10-п, 11, генератор 12 импульсов, вычислительный блок 13 и постоянный запоминающий элемент 14, причем генератор 2 опорного напряжения соединен с входом формирователя 3 опорных импульсных п следовательностей и входом блока 8 управления, выходы счетчиков 9 и 10 импульсов соединены с соответствующими входами вычислительного блока 13 блок 8 управления соединен с входом постоянного запоминающего блока 14, выход которого соединен с входом вычислительного блока 13, входы первой группы логических элементов 4, 5 соединены с выходами ограничителя 1 измеряемого сигнала и генератора 2 опорного напряжения, входы второй группы логических элементов 6,7 - с выходами-первой группы логических элементов 4, 5 и выходами формироват ля 3 опорных импульсных последовательностей, а выходы - с входами измерительных счетчиков 9, 10, другие входы которых соединены с генератором 12 импульсов, счетный вход дополнительного счетчика 11 подключе к генератору 12 импульсов, управляющий - к блоку 8 управления, выходы к вычислительному блоку 13 и блоку 8 управления. Блок 8 управления содержит последовательно соединенные элемент 15 совпадения, триггер 16, элемент 17 совпадения и триггер 18, а также фор мирователь 19 импульсов, причем перые входы элементов 15 и 17 совпадеия подключены к генератору 2, второй ход элемента 15 совпадения - к выхоу триггера 18, на первый вход котоого подается сигнал Пуск, а второй - подключён к выходу счетчика 11, ыход триггера 16 подключен к счетчикам 9-11 и формирователю 19 импульсов, выход которого подключен к блоку 13 и блоку 14. Формирователь 3 содержит последовательно соединенные умножитель 20 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 2,. делитель 21 частоты и дешифратор 22, а также блок 23 синхронизации (сброса) делителя 21 частоты, вход которого подключен к входу умножителя 20, а выход к делителю 21 частоты. Устройство работает следующим образом. Входной измеряемый сигнал поступает на ограничитель 1, с выхода ограничителя 1 снимаются ограниченные прямоугольные импульсы. Эти импульсы подаются на логические элементы 4 и 5. Опорный сигнал формируется генератором 2, причем генератор 2 формирует квадратурные составляющие ограниченного опорного сигнала. Прямоугольные импульсы, соответствующие синусоидальной составляющей поступают на логический элемент 5, а импульсы, соответствующие косинусоидальной составляющей - на логический элемент 4. С выходов логических элементов 4 и 5 снимаются две последовательности прямоугольных импульсов, у которых логические единицы соответствуют промежуткам совпадений полярностей входных импульсов,импульсные последовательности с выхода логического элемента 4 подаются на входы логических элементов 6-1, 6-h, с выхода логического элемента 5 - на входы логических элементов 7-1,..., 7-П. На дополнительные входы логических элементов 6-1, ..., 6-пи 7-1, 7-п импульсные последовательности подаются с формирователя 3. Данные импульсные последовательности характеризуются следующим: период опорно- го сигнала разбивается на Р интервалов. С привязкой к данным интервалам формируются симметричные прямоугольные импульсные последовательности. Сигналы с выходов логических элементов 6-16-п, 7-1

3.1 7-П поступают на управление счетчиков 9-1 9-п. 10-110-п на

счетные входы которых подаются счетные импульсы от генератора 12. Счетчики 9-1,..., 9-п, 10-1, ..., 10-П осуществляют подсчет числа импульсов поступивших на вход в моменты действия на его управляющих входах импуль сов с выходов логических элементов 6-1, ..., 6-п, 7-1,...,7-п. Подсчет импульсов производится в течение ограниченного времени измерения, определяемого блоком 8. По окончании измерения коды чисел со счетчиков 9-1, ..., 9-п, 10-1, ..., 10-Г} поступают На вычислительный блок 13. В вычислительном блоке 13 осуществляется центрирование результатов, снимаемых со счетчиков 9, 10, перемножение на весовые коэффициенты, коды которых поступают с блока 14 и вычисление фазового сдвига по арктангенсу.

Для осуществления центрирования (операции, заменяющей реверсивный подсчет импульсов) подсчитывается общее число импульсов за время измерения счетчиком 11. Код числа импульсов по окончании времени измерения поступает на вычислительный блок 13.

Блок управления работает следующим образом. Сигналом по цепи Пуск триггер 18 переводится в состояние 1, которым открьтается элемент 15 совпадения и закрывается элемент 17 совпадения. После этого очередным импульсом от генератора 2 через открытый элемент 15 совпадения

618944

триггер 16 переводится в состояние импульс с триггера 16 поступает на счетчики 9, 10, 11 и открывает их по счетным входам. Через некоторое 5 время, равное базовому времени измерения, которое определяется счетчиком 11, со счетчика 11 на триггер 18 поступает импульс. Этот импульс возвращает триггер 18 в ис- .

10 ходное состояние О. При этом закрывается элемент 15 совпадения и открывается элемент 17 совпадения. После этого очередным импульсом от генератора 2 через элемент 17

15 совпадения триггер 16 также возвра- щается в исходное состояние О. Как указывалось, импульс с выхода триггера 16 открывает счетчики 9-11 по счетньм входам. Кроме того, по

20 окончании импульса с выхода тригг,е- ра 16 формируется импульс, поступающий к блокам 13 и 14.

Формирователь 3 опорных импульсов работает следующим образом.Сигнал

25 измеряемой частоты умножается умножителем 20 в Р раз, затем делится делителем 21 также в Р раз. Дешифратор 22 осуществляет формирование Р прямоугольных импульсов, равных Т/Р, где Т - период измеряемого сигнала. Блок 23 предназначен для сброса делителя 21 в нуль в начале . периода. Сброс целесообразно осуществлять перед началом времени измерения.

Предлагаемое устройство надежнее и дешевле за счет уменьшения количества корпусов микросхем счетчиков.

8i

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ, содержащее ограничитель измеряемого сигнала, генератор опорного напряжения, формирователь опорных импульсных последовательностей, измерительные счетчики импульсов, постоянный запоминающий блок, блок управления, вычислительньй блок, две группы логических элементов и генератор импульсов, причем генератор опорного напряжения :оединен с входом формирователя опорных импульсных по спедовательностей и входом блока управления, выходы измерительных счетчиков импульсов соединены с соответствующими входами вычислительного блока, блок управления соединен с входом постоянного запоминающего блока, выход которого соединен с входом вычислительного блока, входы первой группы логических элементов соединены с выходами ограничителя измеряемого сигнала и генератора опорного напряженияJ входы второй группы логических элементов - с выходами первой группы логических элементов и выходами формирователя опорных импульсных последовательностей, а выходы - с входами измерительных счетчиков, другие входы которых соедине(Л ны с генератором импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения стоимости, оно снабжено дополнитель§ ным счетчиком, счетный вход которого подключен к генератору импульсов, управляющий - к блоку управления, Эд а выход - к вычислительному блоку и блоку управления, при этом в качестве измерительных счетчиков использоэо ваны суммирующие счетчики.

t--9i

.L

2

-«

-9

Й7-/

M

-2

1ft

От гонг

«V

X

tA A J I I

I I

N I I

i-il

2/