Цифровой фазометр Советский патент 1987 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к радиоизмерительной техникеги может быть ис пользовано при построении цифровых фазометров, предназначенных для измерения сдвига фаз гармонических сигна- лов на высоких частотах и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 1213436.

Цель изобретения - повьпиение точности измерения.

На фиг.1 приведена структурная схема цифрового фазометра; на фиг„2 - эпюры, поясняющие принцип его работы; на фиг.З - структурные схемы блока синхронизации и блока управления,

Цифровой фазометр содержит первый 1 и второй 2 формирователи, последовательно соединенные соответственно

Входные гармонические сигналы, : преобразованные формирователями 1 и2; в прямоугольные, импульсы со стандартными логическими уровнями (фиг.2а,в), поступают на блоки 3 и 4 целения частоты, на блок 3 непосредственно, а на блок 4 через второй элемент И 21, где осуществляется деление частоты . входных сигналов (фиг.2б,г). С блоков 3 и 4 деления частоты сигналы поступают на D-входы D-триггеров 5 и 6, где осуществляется привязка их фронтов и срезов к последовательности счетных импульсов генератора 12, по- . ступающих на входы синхронизации D-триггеров 5 и 6. Сигналы с выходов D-триггеров 5 и 6 поступают на блок 7 преобразователя фаза - интервалы времени. Интервалы времени (фиг.2е),

первый 3 -и второй 4 блоки деления

частоты и первый 5 и второй 6 D-триг- пропорциональные фазовому сдвигу геры, выходы которых соединены с вхо- входных сигнапов, поступают на блок дами блока 7 преобразователя фаза - интервалы времен и, а выходы последнего соединены с входами блока 8 квантования, выход которого через счетчик 9 кода фазы и вычислительный блок 10 соединены с индикатором 1 1, генератор 12, выходы которого соединены с входами синхронизации D-триггеров

25

В квантования, где производится их квантование задергканной с помощью элемента I4 задержки последовательностью счетных импульсов. Время задержки элемента 14 выбирается так, что нет наложез ия счетных импульсов на фронты и срезы квантуемых интервалов, это,необходимо для устойчиво5 и 6 и первого элемента И 13, соеди- го срабатывания пересчетных сХем уст- ненного через элемент 14 задержки со ройства. По окончании текущего време- счетчиком 15 времени измерения и с блоком 8 квантования, последовательни измерения (перепад -0, фиг.2д) с помощью дополнительных D-триггеров 18 и 19 и элемента И 20 с инвер- блок 17 синхронизации, который соеди- 35 сией формируется импульс, запираю- нен с первым элементом И 13 и счет- щий второй элемент И 2 на время.

но соединенные блок 16 управления и

чиком 15 времени измерения, а блок 16 управления соединен с вычислитель- ньм блоком 10, а также последовательно соединенные два дополнительных D-триггера 18 и 19, элемент И 20 с инверсией и второй элемент И 21, вы- - ход которого соединен с блоком 4 деления частоты, а вход совместно с входами синхронизации дополнительных D-триггеров 18 и 19 - с выходом формирователя 2, D-вход первого дополнительного D-тpиtгepa 18 соединен с выходом блока 17 синхронизации, а выход формирователя 1 - с блоком 3 деления частоты. Блок 16 управления включает в свой состав формирователь 22 пуска вычислительного блока 10. и формирователь 23 пуска времени изме40

45

50

равное периоду входного сигнала. За счет этого в паузе между измерениями из входной последовательности блока 4 деления частоты (фиг.2в) исключается один импульс сигнала, и начальная фаза сигнала на его выходе перед следующим циклом измерения смещается на период сигнала. На эпюрах показаны смещения начальной фазы на : выходе блока 4 деления частоты (фиг.2г,к,м) к соответствующие им временные интервалы блока преобразования фаза - интервалы времени для последовательности трех времен измерения (фиг.2е,л,н)„ Временные интервалы (фиг.2е,л,-н) при за три цикла измерения проходят все комбинации своих возможных значений, рения, а блок 17 синхронизации содер- 55 обусловленных начальной фазой блока жит управляемый триггер 24.д деления частоты. По окончании кажФазометр работает следующим обра- дого измерительного цикла код счет- зом,чика 9 фазы Мер; вводится в вычисли

Входные гармонические сигналы, : преобразованные формирователями 1 и2; в прямоугольные, импульсы со стандартными логическими уровнями (фиг.2а,в), поступают на блоки 3 и 4 целения частоты, на блок 3 непосредственно, а на блок 4 через второй элемент И 21, где осуществляется деление частоты . входных сигналов (фиг.2б,г). С блоков 3 и 4 деления частоты сигналы поступают на D-входы D-триггеров 5 и 6, где осуществляется привязка их фронтов и срезов к последовательности счетных импульсов генератора 12, по- . ступающих на входы синхронизации D-триггеров 5 и 6. Сигналы с выходов D-триггеров 5 и 6 поступают на блок 7 преобразователя фаза - интервалы времени. Интервалы времени (фиг.2е),

пропорциональные фазовому сдвигу входных сигнапов, поступают на блок

25

В квантования, где производится их квантование задергканной с помощью элемента I4 задержки последовательностью счетных импульсов. Время задержки элемента 14 выбирается так, что нет наложез ия счетных импульсов на фронты и срезы квантуемых интервалов, это,необходимо для устойчиво го срабатывания пересчетных сХем уст- ройства. По окончании текущего време-

0

5

0

равное периоду входного сигнала. За счет этого в паузе между измерениями из входной последовательности блока 4 деления частоты (фиг.2в) исключается один импульс сигнала, и начальная фаза сигнала на его выходе перед следующим циклом измерения смещается на период сигнала. На эпюрах показаны смещения начальной фазы на : выходе блока 4 деления частоты (фиг.2г,к,м) к соответствующие им временные интервалы блока преобразования фаза - интервалы времени для последовательности трех времен измерения (фиг.2е,л,н)„ Временные интервалы (фиг.2е,л,-н) при за три цикла измерения проходят все комтельный блок 10, а результат i-ro измерения вычисляется по формуле

Cf; 360

-t-,

где NT - код времени измерения;

- дробная часть числа х и хранится в вычислительном блоке 10

Вывод усредненного результата измерения на индикатор I } осзпцествля- ется после числа времен измерения и вычисляется по формуле N

;

Импульс времени измерения формируется блоком 17 синхронизации и управляет прохождением счетных импульсов через элемент И 13, Начало времени измерения определяется вводом предыдущей измерительной информации в вычислительный блок 10 со счетчика 9 блока фазы, его начальной установки и времени, требуемого на обработку начального сдвига блока 4 деления частоты. Сигнал окончания ввода из . вычислительного блока 10 поступает на формирователь 23 пуска времени измерения блока 16 управления. Последний формирует импульс Пуск на вход :установки S управляемого триггера 24 блока 17 синхронизации. Управляемый триггер 24 устанавливается в единичное состояние, определяющее начало времени измерения. Окончание времени измерения осуществляется сигналом Стоп, формируемым счетчиком 15 времени измерения. Момент окончания времени измерения выделяется формирователем 22 пуска вычислительного блока

flij-ijnji ij jTJTjnjij jijnjnjajnjn-r

5

0

5

0

5

10. По указанному сигналу последний производит ввод Новой измерительной информации.

Таким образом, использование новых элементов, а именно двух дополнительных D-триггеров, элемента К с инверсией и второго элемента И с соответствующими связями, позволяет за счет усреднения уменьшить уровень основной погрешности измерения, обусловленной паразитной взаимосвязью узлов фазометра на входные формирова- тели7 и обеспечить однозначность от счета фазового сдвига.

Формула изобретения

Цифровой фазометр по авт.св. № 1213436, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены -первьй и второй дополнительные D-триггеры, элемент И с инверсией и дополнительный элемент И, при этом D-вход первого дополнительного D-триггера соединен с выходом блока синхронизации, прямой выход - с D-входом второго дополнительного D-триггера, инверсный выход - с входом элемента И с инверсией, второй вход которого соединен с прямым выходом второго дополнительного D-триггера, С-вход которого соединен с С-входом первого дополнительного D-триггера, выходом второго формирователя, и входом дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента И с инверсией, а выход - с входом второго блока деления частоты.

S riJ J U LrLS lJ U Ln.

л

л

JL

t

Фиг. 2

А

W

ю

0

fO

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано при построении цифровых фазометров и является дополнительным к а.с. № 1213436. Цель изобретения повьшение точности измерения. Цифровой фазометр содержит формирователи 1 и 2, блоки 3 и 4 деления частоты,-В-триггеры 5 и 6, блок 7 преобразователя фаза - интервалы времени, блок 8 квантования, счетчик 9 кода фазы, вычислительный блок 10, индикатор 11 и-генератор 12. Кроме того, устройство включает элемент И 13, элемент 14 задержки со счетчиком 15 времени, блок 16 управления и блок 17 синхронизации. Использование D-триггеров 18 и 19, элемента И 20 с инверсией и элемента Н 21 с соответствующими связями позволяет за счет усреднения уменьшить уровень основной погрешности измерений и обеспечить однозначность отсчета фазового сдвига. 3 ил. b

Г7

й

Стоп

%ск

21

16

23

Редактор Н.Бобкова

Составитель М.Катаиова

Техред И.Попович . Корректор С.Шекмар

Заказ 885/48 Тираж 731 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная 4