Цифровой фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники.

Цель изобретения - повьшение быстродействия фазометра.

Указанная цель достигается за счет однократного измерения временного сдвига, равного сдвигу фаз между двумя колебаниями одной частоты и непрерывного формирования управляющих сигналов, позволяющих производить измерения с малым подготовительным временем.

На фиг.1 представлена структурная cxei-ia цифрового фазометра; на фиг.2 - временные диаграммы работы фазометра.

Цифровой фазометр включает первый и второй входные формирователи 1 и 2, генератор 3 образцовой частоты, первьш и второй блоки 4 и 5 управления счетом, первый и второй Управляющие триггеры 6 и 7, блок 8 совпадения, счетчик 9 импульсов, а входы установки в О триггера 6 и счетчика 9 соединены с шиной запу ка фазометра.

При этом входы фазометра через формирователи 1 и 2 присоединены к логическим вxoдa 5 блоков 4 и 5 управления счетом, тактовые входы которых соединены с генератором 3 образцовой частоты. Выходы блоков управления счетом соединены соотве гст венно с триггерами 6 и 7, инверсный выход триггера 6 соединен с вторым входом триггера 7, инверсшлй выход которого соединен с входом блока 8 совпадения, второй вход этого блока соединен с г енератором 3, а третий, вход с прямым выходом триггера 6, второй вход триггера 6 и второй вход счетчика 9 соединены с шиной запуска фазометра, а счетный вход счетчика 9 соединен с выходом блока8.

В состав первого блока 4 управления v .C4eTOM входят элемент Ю совпадения, триггер-делитель 11-частоты на два, счетчик 12 импульсов, линия 13 задержки, реверсивный счетчик 14, причем тактовый вход блока 4 управления счетом соединен с .одним из входов блока совпадения, а логиче51кий вход соединен с входом линии 13 задержки, с входом разрешения установки начального значения реверсивного счетчика 14 и с вто- ;рым входом элемента 10 совпадения, .выход которого соединен с входом об134322

ратного счета реверсивного счетчика 14 и со счетным входом триггера-делителя 11 частоты на два, выход которого соединен со счетным входом 5 счетчика 12 импульсов, вход установки в О которого подключен к выходу линии 13 задержки, а выходы соединены поразрядно с входами установки начального значения реверсив10 ного счетчика 14, выход переполнения по обратному счету которого является выходом блока 4 управления счетом.

Второй блок 5 управления счетом

15 полностью аналогичен первому блоку 4 управлениями в его состав входят элемент 15 совпадения, триггер- делитель 16 частоты на два, счетчик 17 импульсов, линия 18 задержки, и

20 реверсивньш счетчик 19.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

В исходном состоянии на шину запу-, ска фазометра, соединенную с входами ;

25 установки в О триггера 6 и счетчика 9 подается единичный сигнал, по которому устанавливаются в О триггер 6 и счетчик 9, причем единичный сигнал с инверсного выхода триггера

30 6 к входу установки в О устанав- лив ает в нулевое состояние триггер 7. На входы входных формирователей 1 и 2 подаются измеряемые - сигналы, (фиг.2а,&).

Входные формирователи 1 и 2 преобразуют входные сигналы в последовательность импульсов, причем положительному значению входных сигналов соответствуют единичные значения сиг-

Q налов на выходах формирователей 1 и 2, а отрицательному значению входных сигналов-нулевое значение сигналов на выходах формирователей и2(фиг.23,г) .

Сигйал с выхода входного рователя 1 поступает на логический вход блока 4. управления счетом, а сигнал с выхода формирователя 2 - на логический вход блока 5 управле-я 1шя счетом, причем с выхода генератора 3 образцовой частоты импульсы t периодом следования Тд(фиг.2д) поступают на тактовые входы блоков 4 и 5 управления счетом, и на один из входов элемента 10 совпадения,

па выходе которого в исходном состоянии -нулевой сигнал, так как на его второй вход подается нулевой „ сигнал с прямого выхода триггера 6.

Блок 4 управления счетом работает следующим образом.

При появлении на его логическом входе единичного сигнала импульсы с периодом следования Т с выхода генератора 3, поступакицие на тактовый вход блока 4 управления счетом, проходят на выход . элемента 10 совпадения и поступают на вход триггера-делителя 11 частоты на два с выхода которого последовательность импульсов с периодом следования 2Тд поступает на счетный вход счетчика 12. Счетчик 12 устанавливается в О нулевым сигналом и с приходом на логический вход блока 4 управления счетом единичного сигнала, который через некоторое время вносимое линией 13 задержки, поступает на вход установки в О счетчика 12, последний начинает счет. Величина времени задержки i Тд, поэтому задержка не влияет на точность счета. В течение времени следования единичного сигнала на логическом входе блока 4 управления счетом счетчик 12 сосчитает количество импульсов, пропорциональное половине этого интервала, так как на его счетный вход импульсы поступают с периодом следования 21 . При переходе сигнала на логическом входе формирователя 1 из 1 в О по отрицательному фронту этого сигнала, который поступает на вход разрешения установки начального значения реверсиного счетчика 1.4 .число, записанное в счетчике 12, переписывается в счечик 14, а через время задержки t счетчик 12 устанавливается в О по нулевому сигналу, поступившему на его вход установки в О через линию 13 задержки. По приходу следующего импульса на логический вход формирователя 1 счетчик 12 рабтает аналогично, а реверсивный счетчик 14 начинает обратный счет, так как на его вход обратного счета начинают поступать импульсы с периодом следования Т, с выхода элемента И 10. Так как в счетчике 14 записано число, пропорциональное половине времени следования единичного сигнала на логическом входе формирователя 1, а обратный счет начинает- ся по приходу следующего единичного сигнала и ведется импульсами с

, .

13432Л

периодом Т, реверсивный счетчик 14- достигает нулевого состояния в момент времени, соответствующий се- единичного сигнала на логиче5 ском входе блока 4 управления счетом, то есть в момент наибольшего значения сигнала, поступающего на входной формирователь 1. В этот момент на выходе переполнения по

10 обратному счету реверсивного счетчика 14 появляется короткий управляющий импульс, по времени совпадающий с моментом достижения наибольшего значения сигнала на входе

15 формирователя 1.

Таким образом, в установившемся режиме на выходе блока 4 управления счетом формируются короткие импульсы в каждый момент достиже20 ния измеряемым сигналом на входе , формирователя 1 максимальной величи-- ны (фиг.2е).

Блок 5 управления счетом работает аналогично, и в установившемся режи25 ме на его выходе формируются короткие импульсы в моменты достижения из меряемым сигналом на входе формирователя 2 максимального значения (фиг.2ж), причем промежуток времени между импульсами на выходах блоков 4 и 5 управления счетом соответствует фазовому сдвигу измеряемых сигналов.

В исходном состоянии в моменты появления управляющих импульсов на вы- ходах блоков 4 и 5 управления счетом на входы установки в 1 и входы установки в О управляющих триггеров 6 и 7 одновременно поступаиот логические единицы,что является запрещенной комбинацией входных сигналов для RS-триггеров с прямым управлением, к типу которых относятся первый и второй управляющие триггеры 6 и 7. Однако сбоев в работе фазометра не

происходит, так как если в результате переключений триггеров 6 и 7 на два входа блока 8 совпадения с их выходов поступят одновременно сигналы, соответствующие логич с- ким единицам, в результате чего на счетный вход счетчика 9 импульсов может поступить импульс с выхода генератора 3, счетчик 9 .останется в нулевом состоянии, так как 55 на его вход установки в О подается в исходном состоянии управляющий сигнал логической единицы :шины запуска фазометра.

30

50

Для измерения фазы на шину запуска фазометра подается нулевой сигнал фиг.2 з), который поступает на входы установки в О триггера 6 и счетчика 9, после чего счетчик 9 готов к работе по счетному входу, а триггер 6 - по входу установки в 1. После подачи сигнала на начало измерения с приходом первого импульса с выхода блока 4 управления счетом управляющий триггер 6 устанавливается в единичное состояние при этом единичный сигнал с его прямого выхода поступает на один из входов блока 8 совпадения, а нулевой сигнал с инверсного выхода - на вход установки в О триггера 7.

В результате счетчик 9 на шна- ет подсчитывать число импульсов (фиг.2и) 5 поступающих на его счетный вход с выхода генератора 3 через блок б совпадения, так как на два остальных его входа поданы единичные сигналы с прямого выхода триггера 6 и инверсного выхода триггера 7, который остается в нулевом состоя ши по окончании единичного сигнала на его входе установки в О. При поступлении уп- равляющего импульса с выхода блока 5 управления счето 5 на вход установки в 1 управляющего триггера 7 последний устанавливается в единичное состояние, и нулевой сигнал с его инверсного выхода поступает на один из входов блока 8 совпадения, после чего счетчик 9 прекращает счет импульсов, при этом в счетчике 9 записывается число,пропорциональ- кое временному интервалу между импульсами на вькодах блоков 4 и 5 управления счетом, то есть фазовому сдвигу между измеряемыми сигналами. В этом состоянии счетчик 9 находится до подачи на шину запуска фазометра единичного сигнала, который устанавливает триггеры 6 и 7 счетчик 9в нулевоеiисходное состояни

Формула изобретени

I. Цифровой фазометр, содержащий два входных формирователя, генератор опорной частоты, первый управляющий триггер, отличающий- с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два блока управления счетом, второй управляющий триггер, блок совпадения, счетчик импульсов, причем тактовые входы первого и второго блоков управления счетом соединены с выходом генератора опорной частоты, логические входы подключены соответственно к выходам первого и второго входных формирователей, а выходы подсоединены соответственно к входам установки в 1 первого и второго управляющих триггеров, причем прямой выход первого управляющего триггера соединен с одним из входов блока совпадения, а инверсный выход соединен с входом установки в О второго управляющего триггера, инверсный ход которого соединен с вторым входом блока совпадения, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, а третий вход подключен к выходу генератора опорно частоты.

2. Фазометр по п.1, отличающийся тем, что каждый из блоков управления счетом содержит элемент совпадения, триггер, счетчик импульсов, линию задержки, реверсивный счетчик, причем тактовый вход блока управления счетом является одним из входов элемента совпадения, а логический вход является входом линии задержки, входом разрешения установки начального значения реверсивного счетчика и вюрым входом элемента совпадения, выход которого соединен с входом обратного счета реверсивного счетчика и со счетным входом Триггера, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, вход установки в О которого подключен к выходу линии задержки, а выходы соединены поразрядно с входами установки начального значени реверсивного счетчика, выход переполнения по обратному счету которого является выходом блока управления счетом.

Фиг.2

Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет повысить быстродействие фазометра. Фазометр содержит входные формирователи 1 и 2, генератор 3 образцовой частоты, блоки 4 и 5 управления счетом, триггеры 6 и 7, блок 8 совпадения и счетчик 9 импульсов. Блоки 4 и 5 управления счетом аналогичны и содержат элемент 10 (15) совцадения, триггер-делитель 1