Цифровой фазометр мгновенных значений Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Фи.г.1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при измерении статических ха рактеристик флуктуации фазы сиг}чапа Цель изобретения - повышение точ ности измерения при одновременном упрощении цифрового фазометра. На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового фазометра Гггновен1шх значенийI на фиг 2 - временные диаграммы, поясняюиие р.аботу устройства5 на фиг. 3 - ф-ункциональ ная схема блока управления на фиг 4 функциональная схема блока вычитани кодов, Цифровой фазометр мгновенных зна чений содержит два входных Ьор; и:ро вателя 1 и 2, фор1 шровате,тгь 3 временных интервалов. дискрими ;:атор 4 опережения 5 генератор) 5,. злe seнты И 6 и 7, первый регистр 8 и второй 9регистры, два гтковых детектора 10и П, сумматор 12. индикатор 13 блок 14 управлеш-1я, блок 15 вь читания кодовJ инвертор 16 и RS-триггер 17, При этом выходы фор№{ровс1.телей I и 2 подключены к входам формировате ля 3 временных интерпалов и днскриминатора 4 опережения. Выход генератора 5 соединен с первыьж входами элементов И 6 и 7j вторые ЕКОДЫ у которых объединены к подключены к выходу форм1-1рователя 3 временных ин тервалов, а разделы-ю соединены у элемента И 6 с счетным входом первого регистра 8, у элемента И 7 с входом второго регистра 9. Информацион ше выходы гшковьпс де текторов 10 и 11 поразрядно соедине ны с соответствугощимн входами с.у гматера 25 выходы которого поразряд но подключены, к входам индикатора 13, Вход блока 14 управления соединен с выходом второго форьжропигеля 29 первьш его выход подключен к тре тьему входу элемента И 6, третий выход подключен к управляющему входу первого регистра 8 и двух STI-IKOвых детекторов 10 и i 1 , второй подключен к управляющему входу второго регистра 9 пятый выход под ключен к первым управляющи;- входам пиковых детекторов 10 и П ,. шестой выход подключен к управляюш.енл взсоду цифрового индикатора 13,, а четвертый .выход подключен к первог-П, входу HS-триггера 17, Выход триггера Г к.пючен к второму уп)авляюиему входу блока 5 Bbi4vrraHHH кодов, Ыорой тгход RS-триггера 17 объединен с втоphiM управляюиим входом блока 15 вычгггания кодов и подключен к выходу оп.нрежения. Первый ди а.то р а информационный вход блока 15 вычитания кодов поразрядно соединен с информационным выходом регистра 8, второй информационный вхОд которого поразрядно, соединен с информационными выходами регистра 9 выходы блока вычитания кодов поразрядно подключены к входам пиков1:.1Х детекторов 10 и 1 1 ,) а управляющий выход блока вычитания кодов подключен непосредственно к второму управляющему входу первого пикового детектора 10 и через йГ)Вертор i 6 к второму управляюи ему входу второго пиковото детектора 11, Каждый из пиковых детекторов 10 я; П. содержит регистр 8р блок 19 cpaв eнv{я кодов и элемент И 20, Перчый кодовый вход блока 19 сравнения ь:одов поразрядно объединены с информационным входом регистра IB, являоиц- мся информационным входом пикового детектора 10(11), второй информационный вход поразрядно объединен с вьгАОДом регистра, являющимся выходом пикового детектора 10(П), а блока сравнения кодов подключен к первому входу элемента И 20, выход которогО соединен с вторым управляющим входом регистра 18, а второй и 1ретий входы являются первым и вторь м управляющим входом цифрового П1п :ового де1ект.ора 10 (11), Цифровой фазометр работает следуюп.им образом. После включения цифровой фазометр устанавливается в исходное соетояпие, при котором элементы И 6 и 7 закрыты низким потенциалом с выхода формирователя 3 -временных интервалов, регистры 8, 9 и 18-(в пиковых детекторах Ю; П) находятся в нулевом состоянии. При этом на первом выходе блока I4 управления появляется высокий потенциал (фиг. 2к), который подготавлииает к открыванию элемент И 6, Цифровые пиковые детекторы 10, И и цифровой индикатор 3 заблокированы низким потенциалом с пятого и шествого выходов (фиг 2д и фиг 2з) блока 14 управления. На тактовом входе триггера 17 появляется низкий потенциал (фиг. 2л), поданный с четвертого выхода блока 14 управления.

При поступлении исследуемого U (фиг. 2а) и опорного U (фиг. 26) сигналов на выходе формирователя 3 временных интервалов появляется импульс положительной полярности (фиг. 2в). Этот импульс открывает элементы И 6 и 7, через которые импульсы генератора 5 поступают на входы регистров 8 и 9, Одновременно на информационный вход RS-триггера 17 и управляющий вход блока 15 вычитания кодов с выхода дискриминатора 4 опережения подается потенциал, величина которого соответствует знаку измеренного первого значения фазового сдвига.

По окончании первого импульса закрываготся элементы И 6 и 7. В регистрах 8 и 9 оказывается записанным первое значение фазового сдвига. После чего на первом и четвертом выходах блока 14 управления, на вход которого подаются прямоугольные импульсы типа меандр (фиг. 2г) с выхода одного из входных формирователей 1 или 2, происходит одновременное изменение потенциалов. На первом выходе блока 14 появляется низкий потенциал (фиг. 2к), который блокирует элемент И 6 до конца измерительного цикла, а на четвертом выходе высокий потенциал (фиг, 2л), в момен появления которого (перепадом из лог. О в лог. 1) в RS-триггере 17 осуществляется фиксация (также до конца измерительного цикла) знака первого значения фазового сдвига.

8результате того, что в регистрах 8 и 9 оказалось записанным одно и то же число с одним и тем же знаком на выходе блока 15 вычитания кодов формируется код разности равный нулю. Перед началом следующего измерения , по команде (фиг. 2е) с второго выхода блока 14 управления,- регистр

9обнуляется.

Б момент появления второго и последующих импульсов на выходе формирователя 3 импульсы генератора 5 периодически поступают на вход регистра 9, в результате чего в нем записываются числа, соответствующие текущим мгновенным значениям фазовых сдвигов за каждый период поступающих на вход фазометра сигналов Uy

и и . При этом на выходе блока 15 вычитания кодов периодически формируется код, соответствующий абсолютному значению разности между текущими значенияьш сдвига фаз, записываемыми в регистре 9, и первым значением фазового сдвига, зафиксированным в регистре 8 на время измерительного цикла. Знак текущей разности, формируемый на управляющем выходе блока 15 вычитания кодов, зависит как от знака первого значения фазового сдвига, поступающего на второй управляющий вход блока 15 с выхода RS-триггера 17, так и от знака текущих значений фазовых сдвигов, который формируется на выходе дискриминатора 4 опережения в моменты появления импульсов на выходе формирователя 3,

При этом в зависимости от знака сформированный за каждый период входных сигналов код текущей разности обрабатывается либо в пиковом детекторе 10, в котором за время измерительного цикла формируется код, соответствующий максимальному отклонению фазового сдвига от своего первого значения в сторону увеличения, либо в пиковомдетекторе 11, в котором за это время формируется код, соответствующий максимальному отклонению фазового сдвига от своего первого значения в сторону уменьшения.

Результат измерения, соответствующий ширине диапазона изменения пере.менной составляющей фазового сдвига, получается путем сложения полученных значений максимальных отклонений фазовых сдвигов в сторону, увеличения и в сторону уменьщения относительно первого значения в сумматоре

12, В конце измерительного цикла этот результат покоманде (фиг, 2з) переносится в регистр памяти индикатора 13,

По окончании-измерительного цикла по команде (фиг, 2и) с третьего выхода блока 14 управления регистры 8, 9 и 18 в пиковых детекторах . 10 и 11 сбрасываются в нулевое состояние и весь фазометр приводится в исходное положение.

Таким образом, преимущество предлагаемого фазометра перед известным заключается в более высокой точности измерения фазовых сдвигов, которая S достигается за счет исключения из его измерительной цепи коммутатора и достаточно сложного кодоуправляемого фазовращателя, вносящих довольно значительную погрешность, и введения более простого блока вычитания кодов. При этом упрощается устройст во фазометра, а уменьшается его аппаратурный объем и повышается надежность, Формула изобретени 1 ГЦифровой фазометр мгновенных зн чений, содержащий формирователь вре менных интервалов, входы которого соединены с входами дискриминатора опережения,. выход формирователя вре менных интервалов соединен с первыми входами первого и второго элемен тов И, вторые входы которых соедине ны с генератором, а выходы соответственно - с входами первого и второ го регистров, блок управления, соединенный первым выходом с третьим входом первого элемента И, а вторьш выходом - с входом управлени второго регистра, отлич аго щ и и с я тем, что, с целью повы шения точности измерения в него введены два формирователя, RS-триггер, блок вычитания кодов, два пиковых детектора, сумматор, индикатор и инвертор, при этом входы фазо метра соответственно соединены с входами первого, и второго формирова телей, выходы которых соответственно соединены с входами формирователя временных интервалов, вход блока управления соединен с выходом второ го формирователя, третий выход кото рого соединен с входами управления . первого регистра и первого и второго пиковых детекторов, четвертый

W-AAAAr

,

глг-лгхг

tpuf.Z 186 выход блока. управле 1ия соединен с ервым входом RS-триггера, второй вход которого соединен с выходом искриминатора опережения и входом правления блока вычитания кодов, второй вход управления которого соединен с выходом RS-триггера, инфорационные вьглоды первого и-второго егистров соединены соответственно с входами блока вычитания кодов, нформационные выходы которого соеинены с аналогичными входами первого и второго пиковых детекторов, управляющий выход блока вычитания кодов соединен непосредственно с первым входом первого и через инвертор - с аналогичным входом второго пиковых детекторов, вторые входа которых объединены и соединены с пятым выходом блока управления, информационные выходы пиковых детекторов соответственно соединены с входами сумматора, выходы которого соединены с информационными входами индикатора, управляюпщй вход которого соединен с шестым выходом блока управления. 2. Фазометр по п. 1, о т л и чающийся тем, что каждый пиковый детектор содержит регистр и блок сравнивания кодов, первый кодовый вход которого поразрядно объединен с информационным входом регистра, являющимся кодовым входом пикового детектора, второй кодовый вход блока сравнения кодов поразрядно объединен с выходом регистра, являющимся кодовым выходом детектора, ci выход подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с тактовым входом регистра, а второй и третий входь являются первым и вторым управляющими входами пикового детектора.

.fT

Ь ffC7

fr

f

.rztz:: j

.

1,

IT

Г1

U

M

,

/

/a

Cpus.S

Изобретение может быть использовано при измерении статических характеристик флуктуации фазы сигнала. Цель изобретения - повьппение точности измерения и упрощение цифрового фазометра. Устройство содержит формирователь 3 временных интервалов, дискриминатор 4 опережения, генера тор 5,. элементы И 6 и 7, регистры 8 и 9 и блок 14 управления. Введение входных фop «poвaтeлeй 1 и 2, пиковых детекторов 10 и 11, сумматора 12, индикатора 13, блока 15 вычитания кодов, инвертора 16, RS-триггера 17 и образование новых связей между элементами устройства позволило исключить из его измерительной цепи коммутатор и достаточно сложный кодоуправляеный фазовращатель, вносящие довольно значительную погреш§ ность, и уменьшить его аппаратурный объем. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. СО CZ