Цифровой фазометр среднего значения Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

4; о

4

СО

- со

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения среднего значения фазового сдвига между двумя - периодическими напряжениями.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

На чертеже представлена схема фазометра.

Цифровой фазометр среднего значения сдвига фаз содержит первьш 1 и второй 2 регулируемые усилители, первый 3 и второй 4 компараторы, формирующий блок 5, D-триггер 6, генератор 7 так-{5 товых импульсов, логический элемент 2И-НЕ 8, счетчик 9 импульсов, первый буферный регистр 10, первый сумматор 11,мультиплексор 12, второй сумматор 13, второй 14 и третий 15 буфер- 20 ные регистры, вход 16 опорного напряжения, вход 17 исследуемого напряжения, вход 18 управления мультиплексором, выход 19 цифрового фазометра. ,

Причем вход первого регулируемого

усилителя 1 является входом 16 опорного напряжения, а .вход второго регу- лируемрго усилителя 2 является входом .17 исследуемого напряжения цифрового фазометра, вход первого компаратора ЗЗО соединен с выходом первого регулируемого усилителя 1 и его выход с входом формирующего блока 5, выход которого оединен с установочными входами -триггера 6, счетчика 9 импульсов и 35 со счетными входами первого 10, втоого 14 и третьего 15 буферных регитров, первый вход второго компаратора 4 соединен с выходом второго регулируемого усилителя 2, вторые входы до компараторов соединены с общей шиной, выход компаратора 4 соединен со счетным входом D-триггера 6, информационный вход которого соединен с общей шиной, а его выход соединен с первым входом логического элемента 2И-НЕ 8, второй вход которого соединен с генератором 7 тактовых импульсов, а выход со счетным входом счетчика 9 импульсов, выходы разрядов последнего Q соединены с информационными входами первого буферного регистра 10, выходы которого соединены с первыми входами первого сумматора 11, вторые входы которого соединены с выходами второго буферного регистра 14, информационные входы мультиплексора 12 соединены с выходами сумматора 11, а выходы мультиплексора соединены с вторыми входами второго сумматора 13, выходы которого соединены с информационными входами второго 14 и третьего 15 буферных регистров, выходы третьего буферного регистра 15 являются выходами цифрового фазометра, причем входы управления мультиплексора 12 являются входами 18 управления, устанавливающими коэффициент усреднения результатов измерения.

Фазометр работает следующим образом.

На вькоде цифрового фазометра,измеряющего мгновенное значение сдвига фаз, применен цифровой фильтр, состоящий из двух двоичных Сумматоров,одного мультиплексора и двух буферных регистров. Цифровой фильтр работает по следующему алгоритму:

(n-H)(n+1)-Ncp,,

где Nj-p - среднее значение результатов измерений, полученных за п предьщущих циклов измерений;

N(.p(n+1) - среднее значение резуль- та.тов измерений, полученных в результате последнего измерения;

N(n+1) - результат измерений, полученных в последнем цикле измерений; F - коэффициент усреднения

(сглаживания).

Коэффициент усреднения связан с периодом исследуемого колебания Т и эквивалентной постоянной цепи сле- дуюшзим соотношением:

- Еп- зкв F-1

Из соотношения следует то, что для получения постоянного значения эквивалентной постоянной цепи, при изменении частоты исследуемого напряжения , необходимо изменять коэффициент усреднения.

Регулируемыми усилителями 1 и 2 устанавливается амплитуда напряжения, обеспечивающая нормальную работу компараторов 3 и 4. При превышении напряжением, поступающем с входа 16, нулевого уровня на выходе компараторов устанавливается высокий логический уровень (в дальнейшем 1). По фронту изменения выходного состояния компаратора формирующим блоком 5

3.140

формируются короткие импульсы. Импульсы поступают на установочные входы D-триггера 6, счетчика 9 и счетные входы буферных регистров 10, 1А и 15. С поступлением этих импульсов заканчивается один цикл измерений и начинается новый. Сформированный импульс, поступая на счетный вход буферных регистров 10, 14 и 15, записывает в них двоичные числа, поступающие к ним на информационные входы и, поступая на установочные входы, устанавливает на выходе D-трнггер 6 1, а на выходе всех разрядов счетчика 9 - низкий логический уровень (в дальнейшем О). Таким образом, 1, поступая с D-триггера 6 на первый вход логического элемента 2И-НЕ 8, разрешает поступать на счетный вход счетчика 9 импульсов импульсам с генератора 7 тактовых импульсов.

После того как исследуемый сигнал, поступающий на вход 17, превысит нулевой уровень, на выходе компаратора 4 установится 1 и, поступая на счетный вход D-триггера 6, запишет на его прямом выходе О. Этот сигнал поступая на первый вход логического элемента 2И-НЕ 8, установит на его выходе 1 и запретит прохождение так товьгх импульсов на счетный вход счетчика 9 импульсов. Следовательно, на выходах счетчика 9 импульсов записано двоичйое число, определяемое временем между переходами нулевого уровня напряжениями, поступающими на входы 16 и 17 цифрового фазометра. Полученный результат в начале каждого цикла записывается в буферный регистр 10, с выходов которого поступает на первые входы сумматора 11. На вторые входы этого же сумматора поступает проинвертированный результат, записанный в буферном регистре 14. Таким образом, сумматор 11 выполняет вычитание из полученного результата двоичного числа, полученного в результате предьщущих вычислений. Двоичное число, полученное на выходе сумматора 11 поступает на мультиплексор 12, который выполняет сдвиг на один, два или три разряда (деление на два, четыре, восемь). Полученное число на выходе мультиплексора поступает на вторые

входы сумматора 13, на.первые входы которого поступает двоичное число, записанное в буферном регистре 15 и полученное в результате предыдущих

34

циклов. Результат, полученный на выходе сумматора 13, является двоичное число, которое соответствует среднему значению измеренного сдвига фаз

за предыдущие п периодов (циклов). С приходом следующего импульса, сформированного формирующим блоком 5, полученный результат записывается в бу ферные регистры 14 и 15 и поступает на выход 19 цифрового фазометра.

На вход 18 подается двоичное число, определяющее сдвиг, выполняемый мультиплексором 12 (на какое число

делить), двоичного числа, получаемого на выходе сумматора 11.

Таким образом, предлагаемый фазометр позволяет повысить точность измерения за счет усреднения результа- TQB измерения за п предьщущих циклов измерений,получать постоянна-то информацию о результате измерений и изменении значений управляющего сигнала

на управляющем входе мультиплексора, быстро (оперативно) изменять усреднение результатов измерения как от

величины помех в исследуемом напря- женин, так и при изменении частоты

исследуемого напряжения.

Формула изобретения

Цифровой фазометр среднего значё- ния, содержащий первый и второй регулирующие усилители, выходы которых соединены с неинвертирующиш входами первого и второго компараторов, их инвертирующие входы соединены с общей

шиной, выход первого компаратора

соединен с входом формирующего блока, выход которого соединен с установочным входом D-триггера, установочным входом счетчика импульсов и счетным

входом первого буферного регистра, выход второго компаратора соединен со счетным входом D-триггера, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2PI-HE, второй вход логического элемента 2И-НЕ соединен с генератором тактовых импульсов, выход логического элемента 2И-НЕ соединен со счетным входом счетчика импульсов, выводы разрядов счетчика импульсов соединены с инфьрмационны- ми входами первого буферного регистра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два суммато-

5- 1404973 -6

pa, мультиплексор, второй и третийрого сумматора соединены с выхобуферные регистры, первые входы пер-дами третьего иуферного региствого сумматора соединены с выходамира, выходы второго сумматора соепервого буферного регистра, вторыединены с информационными входами втовходы соединены с выходами второго 5рого и третьего буферных регистров,

буферного регистра, выходы первогоа их счетные входы соединены с выхосумматора соединены с информационны-дом формирующего блока, причем входы

ми входами мультиплексора,выход кото-управления мультиплексором являются

рого соединен с первыми входами вто- входами управления цифрового фазорого сумматора, вторые входы вто-метра.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цифровой фазометр содержит регулируемые усилители 1 и Z, компараторы 3 и 4, формирующий блок 5, D-триггер 6, генератор 7 тактовых импульсов, элемент 2И-НЕ 8, счетчик 9 импульсов и буферный регистр 10. Введение сумматоров 11 и 13, мультиплексора 12 и буферных регистров 14 и 15 позволяет повысить точность измерения за счет усреднения результатов измерения за п предыдущих циклов измерений. Кроме того, устройство позволяет получать постоянную информацию о результате измерений и изменений значений управляющего сигнала на управляющем входе мультиплексора 12 и быстро изменять усреднение результатов измерения как от величины помех в исследуемом напряжении, так и при изменении частоты исследуемого напряжения. 1 ил. с (О