Цифровой фазометр для измерения фазовых сдвигов между переменными напряжениями Советский патент 1975 года по МПК G01R25/00 

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

(54) ФАЗОВЫХ СДВИГОВ МЕЖДУ ПЕРЕМЕННЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ

Изобретение относитсд к области радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых соот нбшений в радиоэлектронной аппаратуре, а также в системах автоматического конт роля и управления, использующих фазовый способ представления информации. Известны фазометры, содержащие двух канальный преобразователь частоты, ип- дикатор нулевого фазового сдвига, диск ретные фазовращатели со схемой их управления, устройство смещения частоты входных напряжений. Известные фазометры характеризуются пониженным быстродействием и невозможностью работы в режиме слежения Цель изобретения - i. повыщение быстродействия и расширение функциональных возможностей фазометра. Поставленная нель достигается тем, Ч-1-О выходы формирователей коротких им пульсов подключены к раздельным входам триггера, выход которого через мостовую схему задержки связан с одним из входов управления ключевой схемы, вто- рой вход управления которой связан с вы ходом реверсивного счетчика, а импупьс ный вход подключен к выходу генератора импульсов, который также связан с первь1М входом реверсивного счетчика через временной селектор; второй вход временного селектора подключен к вьосоду мостовой схемы задержки, а вьгход ключевой схемы подключен ко второму входу реверсивного счетчика и к входу управляв мого дискретного фазовращателя; при этом между входом схемы совпадения, управляющей этим фазовращателем, и вьь ходом соответствующего формирователя коротких импульсов включен элемент задержки. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого фазометра,. Смесители 1 и 2 подключены к входам каналов фазомет ра. К одному из входов iсмесителя 2. подключено также устройство смещения частоты входных напряжений 3, выходы которого подключены ко вторым входам смесителей - 1 и 2. Кроме того, устройство смещения час тоты входных напряжений связано с вььходами дискретных фазовращателей - пересчетныгс схем 4, 5,- к входам которых через схему совпадения 6 подключён йм пульсный генератор 7. Выходы смесителей подключены через фииьтры 8 и 9 к форм ователям 1О, 11 коротких импуль сов по моментам переходов синусоидальных напряжений на входах фильтров через нулевые значения. Вход одной из пересчетных схем 5 через схему совпадения 12 и элемент задержки 13 связан с выходом формирователя 11. Выходы триг I геров этой пересчетной схемы подключены, к цифровому угсчетному устройству 1 Выходы формирователей 10, 11 подключены к схеме совпадения 15, связанной с симметричным триггером 16, а также к раздельным входам триггера 17. Триггер 16 подключен к схемам совпадения 12 и 18. Триггер 19 и одновибратор 20 подключены к выходу схемы совпадения 18, выход триггера 19-к схеме совпаден 16, выход одновибратора 2О-к триггерам 16 и 19. Выход триггера 17 подсоедивен к входу мостовой схемы задержки 2 вькод которой соединен с первьхм входом . схемы совпадения 22 и ключом 23. Вт « рой вход ключа 23 соединен с выходом реверсивного счетчика 24. Выход генератора 7 связан со вторым входом схемы совпадения 22; Выход ключа 23 под соединен к входу пересчетной схемы 5 и к Вычитающему входу реверсивного счетчика 24. Узлами фазометра являются двухканальный преобразователь (элементы 1, 2, 8, 9), устройство смещения частоты входнь,1Х напряжений 3, индикатор нулевого фазового сдвига (элементы 10, 11, 15), схема управления диск ратными фазовращателями (элементы 6, 7, 12, 16„18, 19, 20). Устройство работает следующим образом. Синусоидальные напряжения U, U фааовый сдвиг которых подлежит измерению, поданы на входы смесителей 1, 2 диухканального преобразователя частоты. Напряжение Ur, также подано на вход устройства смещения частоты входных напряжений 3, которое работает таким образом, что на вь1Ходах устройства, свя паиных со смесителями 1 и 2, формиру- I югся напряжения прямоугольной формы. частота которых отличается от частоты входных напряжений фазометра на величину , равнутО-аначению частоты выходных напряжений дискретных фазовращателей 4 и 5, Напряжения разностной частоты выделяются при помощи фильтров 8 и 9; формирователи 10 и 11 осуществляют формирование: , коротких импульсов в моменты перехода этих напряжений через нулев(ые значения. Короткие импульсы с выходов формирователей 10 и 11 подаются на входы схемы совпадения 15, на вход элемента задержки 13, а также на входы триггера 17. Формирующий импульс, длительность которого про- порциональна сдвигу фаз, поступает на вход мостовой схемы задержки 21, работающей таким образом, что на ее выходе имеется импульс, длительность которого равна разности между длительностями входного импульса и времени задержки, а передний фронт сдвинут по отнощению к переднему фронту входного импульса на время задержки. (Если входной импульс короче времени задержки, то импульс на выходе схемы отсутствует). Выходной импульс, снимаемый с мостовой схемы задержки 21, подается на схему совпадения 22, Импульсы с генератора 7 через схему совпадения 22 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 24. Задним фронтом импульса с мостовой схемы задержки открывается ключ 23 и через него поступают импульсы от генератора 7 на вььчитающий вход реверсивного счетчика и на пересчетную схему 5. После возвращения в исходное нулевое состояние реверсивный счетчик 24 закрывает ключ 23. Таким образом,импульсы, прощедшие через ключ 23, поступают на вход дискретного фазовращателя 5 и производят скачкообразное изменение фазы выходного напряжения этого фазовращателя по отношению к выходному напряжению другого фазовращателя. Путем соответствующего подбора времени задержки схемы 21 можно за один период разностной частоты уменьшить фазовый сдвиг между вь1ходными сигналами смес..--ителей 1 и 2 до достаточно малой величины, позволяющий за 1-2 периода разностной частоты полностьк скомпенсировать фазовый сдвиг, входных напряжений и получить отсчет.

Точное совпадение фаз выходных напряжений фазовращателей произойдет че рез несколько периодов разностной час оты. После совпадения коротких импульсов выходнь1х напряжений формирователей lO и 11 выходным импульсом схемы совпадения 15 опрокидывается триггер 16. запирается схема совпадения 12 и подготавливается схема совпадения 18. В момент заполнения дискретного фазовращателя 4 коротким импульсом, полученным на выходе схемы совпадения 18, опрокидывается триггер 19 и запуск тся дновибратор 20. Триггер 19 запирает схему совпадения 6 и прекращает подачу импульсов генератора 7 на входы дискретных фазовращателей. При этом значение кода, зафиксированное положениями триггеров фазовращателя 5, соответствует измеряемому фазовому сдвигу с,дискретностью, определяемой коэффициентом , пересчета схем фазовращателей. Визуальный отсчет фазового сдвига осуществляется с помощью цифрового отсчетного устройства 14.

Одновибратор 20 предназначен для вьщержки времени индикации. После возвращения одновибратора 20 в исходное положение задним фронтом его напряже- {ия производится установка в исходное положение триггеров 16 и 19, что соответствует началу нового цикла.

В режиме слежения за медленно меняющимся или постоянным сдвигом фаз после первого измерения фазы напряжений с формирователей 1О и 11 совпадают. Импульс формирователя 11 поступает на элемент задержки 13, который задерживает импульс на время, больще длительности прохождения того же импульса через схему совпадения 15 и триггер 16. За это время успевает закрыться схема совпадения 12, и импульс формиI рователя 11 не проходит на вход пересчетной схемы 5.

Рредмет иэобретения

Цифровой фазометр дла измерения фазовых сдвигов между переменными напряжениями, содержащий двухканальный преобразова.

тель частоты, устройство смещения частоты входных напряжений, индикаторов нулевого фазового сдвига, дискретные фазовращатели со схемой их управления, отсчетное устройство, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повыщения быстродействия и обеспечения работы в режиме слежения, он снабжен дополнительным триггером, мостовой схемой задержкой, временным селектором элементов задержки, ключевой схемой и счетчиком, причем раздельные входы дополнительного триггера связаны с выходами формирователей коротких импульсов индикатора нулевого фазового сдвига, а вьгход - через мостовую схему задержки связи с одним из входов управления ключевой схемы, второй вход управления которой соединен с вькодом ре. версивного счетчика, а импульсный вход I ключевой схемы соединен одновременно с вь1ходом генератора импульсов через временной селектор, вторым входом связанного с выходом мостовой схемы за держки и со вторым входом реверсивного счетчика, а выход ключевой схемы подключен ко второму входу реверсивного счетчика и ко входу управляемого дискретного фазовращателя, при этом меж-

ду входом схемы совпадения управляю щей дискретным фазовращателем : и выходом соответствующего формироватедю ксн ротких импульсов включен элемент задержки.

nm

I