Формирующее устройство для фазометра Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 

1 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для построения фазометро инфранизкочастотного диапазона. Известен инфранизкочастотный фаз метр НФ-3, формирующие устройства которого содержат усилители постоян ного тока прямого усиления и индика торы прохождения входных напряжений через нуль f 1 J. Недостатком формирующих устройств такого типа является большая погреш ность привязки к нуль-переходам сигналов за счет дрейфа нуля и фликкер-шумов усилителя постоянного тока. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является формирующее устройство, используемое в низкочастотном фазометре, содержащее последовательно соединенные электрон ный ключ, формирующий ограничитель и фазовьй детектор, а- также высокочастотный генератор, соединенный с вторыми входами Электронного ключа и фазового детектора. Формирующее устройство вьшолнено по структуре усилителя МДМ-типа, характеризуемого малым уровнем дрейфа нуля и фликкер-шума С2 3. Однако известное устройство не обеспечивает максимально.точной привязки к нуль-переходам входных сигналов. Цель изобретения - повьппение точности измерения. Эта цель достигается тем, что в формир щее устройство для фазометра, содержащее высокочастотный генератор и формируодий ограничитель, введены двухполупериодный модулятор, два В-триггера, два формирователя ,д,в,а элемента ИШ, RS-триггер, делитель частоты, два элемента задержки и два элемента И, выходы которых подключены к С-входам соответственно первого и второго Г-триггеров, а первые входа - соответствен но к выходам первого и второго элементов задержки, вторые входы элементов И объединены и соединены с выходом высокочастотного генератора:, к которому подк гочен также вход делителя частоты, прямой выход которого соединен с входом первого элемента задержки И первым управляющим входом двухполупериодного модулятора, а инверсный - с входом второго элемента задержки и вторым управляю02щим входом двухполупериодного модулятора, вход которого соединен с входом устройства, первый выход двухполупериодного модулятора соединен с основным, а второй - с дополнительным входом формирующего ограничителя, выход которого подключен к 1 -входам первого и второго D-триггеров, сое-, диненных выходами с входами соответственно первого и второго формирователей, которые первыми выходами подключены через первьй элемент ИЛИ к R-входу RS-триггера, а вторыми выходами через второй элемент ИЛИ к S-входу Й5-триггера, выход Рз-триггера соединен с выходом устройства. Повьшение точности фиксации моментов переходов входного сигнала через нуль достигается за счет исключения потери части информации о мгновенных значениях сигнала в ключевом модуляторе и вьщеления с высокой точностыо истинных нуль-переходов выходного сигнала в процессе его демодуляции. На фиг.1 показана структурная схема формирующего устройства для фазометра-, на фиг.2 - возможная схема двухполупериодного модулятора-, на фиг.З - временные диаграммы работы. Устройство содержит высокочастотный генератор 1 и соединенный с ним делитель 2 частоты, с которым соединены первый 3 и второй 4 элементы задержки, первый 5 и второй 6 элементы И, соединенные с высокочастотным генератором 1 и элементами 3 и 4 задержки, последовательно соединенные двухполупериодный модулятор 7, соединеиный с делителем 2 частоты, и формирующий ограничитель 8, выход которого соединен сD-входами первого 9 и второго 10 -триггеров соединенных С-входами с первым 5 и вторым 6 элементами И, а выходйми - с первым 11 и вторым 12 формирователями, которые через первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ соединены с РЭ-триггером 15. Устройство работает следующим образом. Входной гармонический сигнал (4мг.За ) в двухполупериодном модуляторе 7 дискретизируется по времени с помощыо двух импульсных последователыюстей (фиг.35, в), сдвинутых по фазе на 180 и управляющих соответственно ключами 1, 3 и 2, 4 двухполупериодного модулятора 7 Сфиг.2).

3

Эти модулируемые по амплитуде последовательности с частотой о формируются от генератора 1 путем деления его частоты р делителем 2 частоты, имеющим прямой и инверсный выходы. Сигналы Сфиг.Зг, )с выходов т, и Э (фиг.2) двухполупериодного модулятора 7 поступают на дифференциальные входы формирующего ограничителя 8, обеспечивающего усиление и симметричное двухстороннее ограничение разностного сигнала СфиГ.З) ; сохраняющего информацию о всех Мгновенных значениях сигнала, в том числе и о моментах переходов его через нуль. На выходе формирующего ограничителя 8 образуется стандартизованный по амплитуде сигнал, уровни логического нуля и логической единицы которого соответствуют пребыванию входного разностного сигнала ниже или выше нулевого уровня (фиг.Зе). Инфо1рмация о нуль-переходах сигнала при этом определяется длительностью и фазой выходных импульсов. Этот сигнал подается на D-входы D-триггеров 9 и 10, на С-входы которых поступают пачки тактовых импульсов с выходов элементов И 5 и 6, которые во времени совпадают с последовательностями управляющих импульсов двухполупериодного модулятора 7 (фиг.З, ). Они образуются путем задержки этих последовательностей в элементах 3 и 4 задержки на время, равное запазДьюанию сигнала в двухполупериодном модуляторе 7 и формирующем ограничителе 8 и заполнения их импульсами частотой ff. с выхода -.генератора I в элементах И 5 и 6.

При изменении знака сигнала (лот гического уровня ) на D-входе D-триггеров 9 и 10 в момент действия на С-входе пачки тактовых импульсов на его выходе формируется логический перепад (фиг.3и,к). В результате на

32804

выходах D-триггеров 9 и 10 образуются импульсные последовательности с частотой сигнала, фронты и спады которых содержат информацию о нуль- переходах входного сигнала. При этом точная привязка к соотйетствующему нуль-переходу с погрешностью дискретизации, определяемой частотой заполнения демодулирующих импульсов,

10 соответствует опережающему по-времени фронту или спаду D-триггера 9 или 10.

С помощью форг4ирователей П и 12 по фронтам и спадам выходных сигна - лов Г-триггеров 9 и 10 формируются короткие импульсы (фиг. ЗА-.), которые через элементы ИЛИ 13 и 14 управЛяют RS-триггером 15. На выходе КЭ-триггера 15 получается сигнал, фронты и спады которого соответствуют нуль-переходам входного сигнала (фиг. 3 р ). Максимальная погретность привязки при этом составляет Д rtaкc 360F/fr. Так как частота заполнения демодулирующих импульсов г ограничивается только быстродействием цифровых зленентов может быть выбрана достаточно высокой, то погрешность предлагаемого устройства получается существенно меньше,

чем у известного. Так при - 2 МГц

0,018. При

и F 100 Гц, AV.

м«кс

измерении с усреднением имеет место дополнительное уменьшение погрешности.

Таким образом, благодаря исполь зованию новых элементов и связей без повышения частоты коммутации ключевого модулятора , которая

ограничивается быстродействием ключей и возрастанием дрейфа нуля усилителя ЬЩМ-типа, достигается уменьшение погрешности измерения, связанной с преобразованием входного сигнала, более чем в 100 раз.

ФОРМИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОМЕТРА, содержащее высокочастотHbifi генератор, формирующий ограничитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены двухполупериодный модулятор, два D-триггера, два формирователя, два элемента ИЛИ, :Я5-триггер, делитель частоты, два элемента задержки и два элемента И, выходы которых подключены к С-входам соответственно первого и второго О-триггеров, а первые входы - соответственно к выходам первого и второго элементов задержки, вторые входы элементов И объединены и соединены с выходом высокочастотного генератора, к которому подключен также вход делителя частоты, прямой выход которого соединен с входом первого элемента задержки и первым управляющим входом двухполупериодного модулятора, а инверсный - с входом второго элемента задержки и вторым управляющим входом двухполупериодного модулятора, вход которого соединен с входом устройства, первый выход двухполупериодного модулятора соединен с основным, а второй - с дополнительным входом формирующего ограничите ля, выход которого подключен к (Л D-входам первого и второго Г-триггеров, соединенных выходами с входами соответственно первого и второго формирователей, которые первыми выходами подключены через первый элемент ИЛИ к R-входу S-триггера, а вторыми выходами через второй элемент ИЛИ - к S-входу RS-триггера, выход Re-триггера соединен с выходом устройства.