Цифровой фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоиэт мерительной технике и может быть использовано для построения цифровых фазометров с усреднением результата измерения, работакядих в широком диапазоне частот.

I

Известен фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий формирующее устройство, генератор счетных импульсов, а также цепь обратной связи, состоящую из триггерного счетчика импульсов, двухканального дешифратора, аналогового элемента И и схемы извлечения квадратного корня.

Недостатком такого фазометра является консервативность закона изменения частоты генератора счетных импульсов . Величина времени измерения в этом фазометре определяется нижней частотой рабочего диапазона исходя из требований к точности измерения, в связи с чем необоснованно ограничивается быстродействие измерений на повьш1енных частотах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержаний формирователи, управляемый триггер (в дапьнейшек. триггерный преобразователь фаза-интервалы времени), элемент совпадения (в дальнейшем- блок квантования), индикаторный счетчик, времязадакщий блок, включаюа91й элемент с синхронизацией, триггер пуска и делитель частоты; генератор счетных импульсов , элемент совпадения, дополнительный делитель частоты (в дальнейшем - делитель с переменным коэффициентом деления) и дешифратор.

В данном фазометре высокая точность измерения обеспечивается синхронным с входным сигналом уменьшением веса данных измерения. Достигается это уменьшением в процессе измерения частоты квантования, что одНовре менно приводит к растяжке остатка времени измерения и увеличению суммарного времени измерения. Поэтому для получения максимального быстродействия в данном фазометре момент подготовки к переходу на пониженную частоту, определяемый дешифратором по текущему состоянию делителя частоты времязадающего блока, должен формироваться как можно позже

однако не отстоять от конца времени измерения на величину, меньшую периода нижней частоты выбранного диапазона частот. При нарушении последнего условия может не наступить сам. переход, т.е. не происходит переключение делителя с переменным коэффициентом деления ввиду отсутствия импульса синхронизации. Жесткий выбор времени подготовки делает структуру данного фазометра консервативной и не оптимальной по быстродействию для верхних частот диапазона, одновременно предопределяя потерю работоспособности фазометра на частотах за нижней, границей диапазона..

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение

частотного диапазона работы цифрового фазометра.

Указанная цель достигается тем, что фазометр содержащий первый и второй формирователи, триггерный преобразователь фаза-интервал времени, блок квантования,индикаторный счетчик, элейент пуска с синхронизацией, триггер пуска, делитель частоты, генератор счетных импульсов, элемент

совпадения и делитель с.переменным коэффициентом деления, счетный вход которого через элемент совпадения подключен к генератору счетных импульсов, а выход к блоку квантования и делителю частоты, у которого выход переполнения подключен к первому входу триггера пуска, второй вход которого подключен к элементу пуска с синхронизащ1ей, а выход к второму входу элемента совпадения, выход второго формирователя подключен к входу элемента пуска с синхронизацией и второму входу триггерного преобразователя фаза-интервал времени, первый вход которого подключен к первому формирователю, а выход через блок квантования - к индикаторному счетчику, снабжен блоком сравнения кодов, счетчиком, первым регистром формирователем импульса сдвига, вторым регистроми формирователем импульса записи, при этом первые входы блока сравнения кодов и информационные входы второго регистра подключены к разрядным выходам делителя частоты, вторые входы блока сравнения кодов подклрочены к разрядным выходам второго регистра, вход управления сдвига которого через формирователь импульсов сдвига подключен к выходу блока сравнения кодов, дополнительно подключенному первому,входу счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента пуска с синхронизацией и первому входу формирователя импульсов записи, второйвход которого совместно со входом управления первого регист ра подключен к выходу второго форми рователя, информационный входы первого регистра подключены к разрядным выходам счетчика, а выходы - к входам управления делителя с переменным коэффициентом деления, выход формирователя импульсов записи подключен к входу управления записью . второго регистра. На чертеже приведена структурная схема цифрового фазометра. . Фазометр содержит первый и второй формирователи 1 и 2, последовательно подключенные триггерный преобразовав тель 3 фаза-интервалы времени, блок 4 квантования и индикаторный счетчик 5, последовательно подключенные генератор 6 счетных импульсов, элемент 7 совпадения, делитель 8 с пере менным коэффициентом деления, делитель 9 частоты, блок 10 сравнения кодов, счетчик 11, первый регистр 12 а также элемент 13 пуска с синхронизацией, связанный с триггером 14 пус ка и формирователем 15 импульсов записи,- связанные второй регистр 16 и формирователь 17 импульсов сдвига. Цифровой фазометр работает следующим образом. Исследуемые сигналы, между которыми измеряется фазовый сдвиг, посту пают на первый и второй формирователи 1 и 2, где они усиливаются и стан дартизуются по амплитуде. Далее указанные сигналы поступают на триггерный преобразователь 3 фа.за-интервалы времени, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы длительностью, определяющейся фазой и частотой входных сигналов В блоке 4 квантования происходит заполнение этих импульсов импульсами высокой частоты, поступающими от генератора 6 счетных импульсов через элемент 7 совпадения и делитель 8 с переменным коэффициентом деления. Элемент 7 совпадения управляется триггером 14 пуска, который формирует импульс, длительность которого 32,4 определяет время измерения. Начало его привязывается элементом 13 пуска с синхронизацией к импульсу входмоменту переполнения делителя 9 частоты. Начало измерения соответствует нулевому коду делителя 9 частоты. По истечении первого периода сигнала с момента начала измерения формирователь 15 импульсов записи считывает код разрядов делителя 9 частоты во второй регистр 16. В процессе измерения блок 10 сравнения кодов анализирует текущий код делителя 9 частс ы и код числа, записанного во втором регистре 16. При совпадении кода делителя 9 частоты с кодом, дополняющим код второго регистра 16 до числа, соответствующего переполнению делителя 9 частоты, блок 10 сравнения кодов срабатьшает, переключая счетчик 11. Этот момент является моментом подготовки к переходу на пониженную частоту квантования и соответствует времени, когда до конца измерительного времени остается интервал, равный периоду сигнала входной частоты. Сам переход на пониженную частоту осуществляется в момент поступления импульса синхронизации с второго формирователя 2 на вход зпправления первого регистра 12, выходы которого подключены к входам управления делителя с переменным коэффициентом делителя 8. Переключение блока 10 сравнения кодов одновременно вызывает срабатывание формирователя 17 импульсов сдвига, который в свою очередь сдвигал информацию второго регистра 16, осуществляет деление кода второго регистра на коэффициент, соответствутаций изменению коэффициента деления делителя 8 с переменным коэффигдиентом деления. Для 5т еныпенной частоты на входе делителя 9 частоты этот код вновь соответствует периоду сигнала. В дальнейшем процесс измерения повторяет описанные процессы вплоть до переолнения делителя 9 частоты. Таким бразом, на индикаторный счетчик 5 за время измерения проходит некотоое количество:пачек импульсов. Часота импульсов, заполняющих последюю неполную пачку имйульсов, разер которой определяется случайным оложением конца импульса времени изерения, невелика, поэтому результат

$ 1

измерения искажается меньше, чем в известном устройстве.

Таким образом, адаптивная по частоте взводных сигналов структура формирования моментов подготовки к переходу на пониженные частоты квантования позволяет производить переход на пониженные частоты квантования

2738326

в последнем периоде сигналов во всем диапазоне входных частот. В.результате этого времяизмерительный цикл на верхних частотах диапазона умень5 шается (в несколько раз), и устраняется потеря работоспособности фазометра на низких частотах за пределами рабочего диапазона номинальных частот.

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий первый и второй формирователи, триггерный преобразователь фаза-интервалы времени, блок квантования, индикаторный счетчик, элемент пуска с синхронизацией, триггер пуска, делитель частоты, генератор счетных импульсов , элемент совпадения и делитель с переменным коэффициентом деления , счетный вход которого через элемент совпадения подключен к гейератору счетных импульсов, а выход к блоку квантования и делителю частоты, у которого выход переполнения подключен к первому входу триггера пуска, второй вход которого подключен к элементу пуска с синхронизацией, а выход - к второму входу элемента совпадения, выход второго формирователя подключен к входу элемен та пуска с синхронизатдией и второму входу триггерного преобразователя фаза-интервалы времени, первый вход которого подключен к первому формирователю, а выход через блок кваитования - к индикаторному счетчику, отличаюцийся тем, что, с целью повьтення быстродействия и рассвиреиия частотного диапазона, он снабжен блоком сравнения кодов, счетчиком, первым регистром, формирователем импульса сдвига, аторьм регистром и формирователем импульса записи, при этом первые входы блока сравнения кодов и нифорнацнонные . входы второго регистра подключены к разрядные выходам делителя частоты, вторые входы блока сравнения кодов г подключены к разрядиъм выходам второго регистра, вход управления сдви(Л гом которого через формирователь с импульсов сдвига подключен к выходу блока сравнения кодов, дополнительно подключенному к первому входу счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента пуска с синхронизагщей и первому входу формирователя импульсов записи, второй вход которого совместно с входом управления первого регистра подключен к выходу второго формирователя, информационные входы первого регистра подключены к разрядн|9М выходам счетчика, а выходы - к входам управления делителя с переменным коэффициентом деления, выход формирователя импульсов записи подключен к входу управления записью второго регистра.