БИБЛНО^ Советский патент 1973 года по МПК G01R25/04 

Изобретение отиосится к области радиоизмерительиой техники и может быть использовано для измерения мгновенных значеиий электрических сигналов низкой и инфраиизкой частот.

Известиые цифровые фазометры-частотомеры, основаиные на преобразовании сдвига фаз в цифровой код иутем промежуточного преобразования во време 1иой интервал и заиолнеиия его имиульсами, частота которых пропорциоиальиа частоте измеряемого сигнала, содержащие генератор оиориой частоты, блок управления и ключи, обладают относительно низким быстродействием.

Для у еличеиия быстродействия и обеспече шя п-ифрового отсчета в единицах измеряемых параметров предлагаемое устройство снабжено дополнительным генератором опорной частоты, двумя дополнительными электронными ключами, схемой собирания, формиро15ателем импульсов, управляющим счетчиком и двумя двоичными умножителями, вход первого из которых соединен с выходом схемы собирания, его выход подключен к входу второго умножителя, а его выход через первый дополнительный ключ соединен со счетным входом управляющего счетчика, установочный вход которого через формирователь импульсов соединен с управляюихим входом первого дополнителЕягого ключа и выходом блока управле И1я, другой выход которого подключен к установочному входу второго умножителя, при этом выход дополнительного генератора опорной частоты через второй дополнительный

ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго триггера блока управления, подключен к одному из входов схемы собирания, а ее другой вход через первый электронный ключ соединен с выходом генератора

опорной частоты.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства, содержащего основной / и дополнительный 2 генераторы опорной частоть, ключи 3 и 4, схему собирания .5, двоичные

умножители 6 и 7, в каждый из которых входят счетчики 5 и 9 и системы ключей W и //, управляющий счетчик 12, обп;ий для обоих умножителей, формирователь 13 импульсов, ключ 14 и блок управления 15, состоящий из

ключа 16, трИПеров J7, 18 и формирователя 9 импульсов.

Фазометр-частотомер работает следуюи.1им образом.

На вход 20 ностуиают импульсы сигнала,

частоту и фазу которого необходимо измерять, на вход 2J поступают импульсы опорного сигнала. Цикл измерения состоит из двух тактов.

В иервом такте производятся формирование временного интервала, равного периоду измеряемого сигнала, и одновременное преобразование его в код частоты этого сигнала.

Во втором такте производятся формирование временного интервала, равного времени опережения измеряемого сигнала относительно опорного, и одновременное преобразование его в код разности фаз исследуемых сигналов.

Первый такт работы устройства начинается с прихода имлульса измеряемого сигнала на вход 20, от которого срабатывает триггер 17. При этом через время, равное минимальному периоду измеряемого сигнала, формирователь 13 вырабатывает импульс установки в управляющем счетчике 12 максимально возможного числа. Кроме этого, при срабатывании триггера 17 закрывается ключ /6 и открываются ключи 3 и 14.

Импульсы с генератора / с частотой FQ поступают через открытый ключ 3 и схему собирания 5 на вход двоичного умножителя 6. Импульсы с выхода двоичного умножителя 6 поступают на вход двоичного умножителя 7, а с его выхода через открытый ключ 14 на счетный вход управляющего счетчика 12. Каждый из импульсов, пришедших на вход этого счетчика, уменьшает в нем код на одну единицу. С приходом следующего импульса измеряемого сигнала на вход 20 триггер 17 возвращается в исходное состояние. При этом открывается ключ 16, формирователь 19 вырабатывает импульс установки счетчика 9 умножителя 7 в «нулевое положение, закрываются ключи 3 }1 14, -к срабатывает триггер 18, который открывает ключ 4.

На этом первый такт работы заканчивается и начинается второй такт.

Число импульсов rt(0 появившихся на выходе двоичиого умножителя 7, определяется уравнением

n(t} F(t}dt,(1)

где /2(0 -частота сигнала на выходе умножителя 7. В свою очередь, частота сигнала F2(t определяется выр:аи ением

F,(,( .(2)

где Fi(t -частота сигнала на выходе умноЛСителя 6;

А - максимально-возможное число, записываемое Е управляющий счетчик 12 перед каждым циклом измерения;

N - емкость каждого из счетчиков 5 и 9. Аналогично, частота сигнала F(t) определяется как

f: tn-F -( F (/) - /-оj -

из выражений (1) - (3) находим

;У2

Л-я(Тл. ) -p-f .V Го

где п(Т, ) - число импульсов, поступивших на вход управляющего счетчика 12 за период Г л- ;

частота измеряемого сигнала.

П

Таким образом, за время одного периода Т х измеряемого сигнала в управляющем счетчике 12 формируется код числа NFx А-п(Т. ), пропорционального частоте этого сигнала.

Второй такт работы устройства начинается с момента возвращения триггера 17 в исходное состояние, при котором срабатывает триггер 18, открывая ключ 4, и счетчик 9 устанавливается в «нулевое положение. При этом импульсы с дополнительного генератора 2, частота которых выбирается в К раз больше частоты генератора /, через открытый ключ 4 и схему собирания 5 поступают на вход умножителя 6. Импульсы с выхода умножителя 6 поступают на вход умножителя 7, в котором в данном такте работы используется только счетчик 9, так как ключ 14 закрыт. Код в управляющем счетчике 12 в данном такте не изменяется.

С приходом импульса опорного сигнала на вход 21 заканчивается второй такт работы устройства, а следовательно, и цикл измерения. Этот импульс, пройдя через открытый ключ 16, возвращает триггер 18 в исходное положение. При этом закрывается ключ 4. В момент возвращения триггера 18 в исходное положение в устройстве вырабатывается команда на съем информации со счетчиков 12 и 9.

С приходом импульса измеряемого сигнала на вход 20 начинается новый цикл измерения значений частоты F.c и фазы ф л- этого сигнала. Число импульсов N-fjf , поступивших на вход счетчика 9 во время второго такта работы устройства, а следовательно, и код числа в нем за этот такт определяется выражением N,, t .F,(5)

где ix -время опережения измеряемого сигнала относительно опорного сигнала; Л

-частота сигнала на выходе умножителя 6 во втором такте работы.

В свою очередь

с-1 г ,(6)

где F()K - частота сигнала дополнительного генератора 2.

Из выражений (5) и (6) получим

,V,, t. -K-N-F,-(7)

Если выбрать /v-.,6-10 , где m - любое целое число, то код числа в счетчике 9 к концу второго такта работы будет

N,., 3,6-10 -/-д- ,

т. е. пропорционален фазе измеряемого сигнала, а отсчет фазы выражен в единицах градуса и его долях.

Таким образом, за время, равное двум периодам измеряемого сигнала, в устройстве формируются код частоты и код фазы измеряемого сигнала, причем и тот и другой могут быть выражены в удобных для отсчета единицах.

Предмет изобретения

Цифровой фазометр-частотомер, содержащий генератор опорной частоты, электронный ключ и блок управления, выполненный из формирователя, второго электронного ключа и двух триггеров, на вход первого из которых подается исследуемый сигнал, к одному из его выходов подключен управляющий вход первого ключа, а к другому - вход формирователя, один из входов второго триггера и управляющнй вход второго ключа, через который на другой вход второго триггера подается импульсный опорный сигнал, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и обеспечения отсчета в единицах измеряемых параметров, он снабжен дополнительным генератором опорной частоты, двумя дополнительными электронными ключами, схемой собирания, формирователем импульсов, управляюUUIM счетчиком и дгзумя двоичными умножителями, вход первого из которых соединен с выходом схемы собирания, его выход подключен к входу умножителя, а его выход через первый дополнительный ключ соединен со счетным входом управляющего счетчика, установочный вход которого через формирователь импульсов соединен с управляющим входом первого дополнительного ключа и выходом блока управления, другой выход которого подключен к установочному входу второго умножителя, при этом выход дополнительного генератора опорной частоты через второй дополнительный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго триггера блока управления, подключен к одному из входов схемы собирания, а ее другой вход через первый электронный ключ соедииен с выходом генератора опорной частоты.