Цифровой фазометр Советский патент 1978 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано для построения циф ровых фазометров. Известен триггерный двухполуперио ный цифровой фазометр, основанный на преобразовании фазового сдвига в эквивалентный интервал времени по по ложительным и отрицательным нульпереходам исследуемых сигналов и регистрации счетных импульсов, количество которых пропорционально длительности временного интервала, содержащее формирующие блоки,элементы и три ггеры,ген ератор импульсов,делител частоты,коммутатор и счетчик импульсов 1J . Недостаток таких .фазометров - нал чие двух циклов работы, в каждом из которых осуществляется цифровое измерение длительности временных интер валов, соответствующих одной из пар исследуемых нуль-переходов первого и второго каналов, что приводит к ДО полнительной погрешности за счет неполной компенсации относительно быст рых уходов нулевой линии, соизмеримы со временем измерения. .Кроме того, применение реверсивного счетчика усложняет схему фазометра, а наличие коммутатора приводит к появлению дополнительной погрешности. Указанные недостатки устраняются в двух полупериодных фазометрах, имеющих один цикл измерения. Известны триггерные двухполупериодные цифровые фазометры с .преобразованием фазового сдвига в интервалы времени, использующие информацию о положительных и отрицательных нуль-переходах исследуемых сигналов и содержащие также задающий генератор, триггер, элементы совпадений,-элемент ИЛИ, суммирующий счетчик и времязадающий блок 12 . Формируемые в таких фазометрах временные интервалы, соответствующие положительным и отркцательньам нулевом переходам исследуемых сигналов, при углах больше 180° перекрываются во времени, что при использованиисуммирующего счетчика требует квантования указанных интервалов двумя сдвинутыми на 180° последовательностями счетных импульсов. Последнее приводит к снижению разрешающей способности фазометра и взаимному влиянию счетных импульсов обоих последовательностей после объединения их .по ИЛИ на пере-, крывающихся участках временных интервалов. При этом изменяются параметры счетных импульсов и динамический поро срабатывания счетчика, что приводит к дополнительной погрешности измерения. Цель предлагаемого изобретения повышение точности и разрешающей способности цифрового фазометра. . Она достигается тем, что в цифрово фазометр, содержащий преобразователь сдвига фаз во временной интервал, выходы которого подключены к первым вхо дам первого и второго элементов И, триггер, времязадаюЩий блок, элемент ИЛИ, выход которого подсоединен ко входу суммирующего счетчика импульсов и задающий генератор, введены два идентичных блока синхронизации, выход задающего генератора подключен ко BTOpfcJM входам элементов И, к первым входам блоков синхронизации и ко вхо ду триггера, прямой и инверсный выходы которого I подключены ко вторым входам соответственно первого и второго блоков синхронизации, третьи входы которых подключены к выходам первого и второго элементов И, выходы блоков синхронизации соединены со входами элемента ИЛИ. Кроме того, каждый блок синхрониза ции включа.ет в себя блок переноса, делитель частоты, электронный ключ, триггер, элемент И и управляемый триг гер, причем первый и второй входы блока переноса соответствуют соответственно первому и второму входам блока синхронизации, выход блока пере носа подключен через последовательно соединенные электронный ключ и триггер к первому входу элемента И и к управляющему входу управляемого триггера и непосредственно ко второму входу элемента И и ко входу времязадающего блока, четвертый вход элемента И соединен с выходом времязадающего блока, третьим входом блока синхронизации является вход делителя частоты, выход которого через управляемый триггер соединен с одним из входов электронного ключа и с третьим входом элемента И, выход кото рого является выходом блока синхронизации . На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого цифрового фазометра, На фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу фазометра. Фазометр содержит преобразователь 1 сдвига фаз в временной интервал, задающий генератор 2, триггер 3, эле менты 4 и 5 совпадения , элемент 6 ИЛИ суммирующий счетчик 7 импульсов, вре мязадающий блок 8,и два идентичных б ка 9,10 синхронизации,состоящих из д лителей 11 и 12 частоты триггеров 13 и 14, электронных ключей 15 и 16, бл ков 17 и 18 переноса, управляемых триггеров 19 и 20, элементов 21 к 22 совпадений. Выход триггера 3 через блок 17 переноса также подключается к времязадающему блоку 8, формирующему время змерения. Делители 11 и 12 частоты имеют одиаковый коэффициент, деления, удовлетворяющий условию . Импульс с выхода соответствующего делителя, например 11, устанавливает управляемый триггер 19 в состояние, открывающее электронный ключ 15. Возврат управляемого триггера в нулевое состояние осуществляется прямой последовательностью выходных импульсов блока 17 переноса. За счет деления частоты на 2 (счетный триггер 13) установка в нуль управляемого триггера 19 произойдет вторым с момента открытия электронного ключа 15 импульсом с выхода блока 17 переноса. Этот импульс, соответствующий регистрируемому, проходит через элемент 21 совпадений и элемент ИЛИ на вход суммирующего счетчика 7. Его временное положение жестко привязано к прягмой непрерывной последовательности импульсов триггера 3. Аналогично осуществляется синхронизация счетных импульсов по второму каналу сдвинутой на 180 последовательностью .импульсов того же триггера. В результате при квантовании временных интервалов от общего задающего генератора достигается раздельная регистрация счетных импульсов по Обоим каналам общим суммирующим счетчиком и необходимый разнос их во времени на входе счетчика. При этом исключается взаимное влияние пачек счетных импульсов, соответствующих временным интервалам ttp и tip- , существенно проявляющееся в фазомет pax, где квантование осуществляется сдвинутыми последовательностями счетных импульсов. При перекрытии пачек изменяется эффективная длительность счетных импульсов на выходе элемента ИЛИ в динамический порог срабатывания счетчика, что приводит к систематической погрешности измерения. Преобразователь 1 осуществляет, преобразование измеряемого Фазовозго сдвига в эквивалентные интервалы времени по положительным и отрицательным нуль-переходам исследуемых сигналов (tu).) и (-Ц).) .. В элементах 4 и 5 совпадений временные интервалы заполняются счетными импульсами от общего задающего .,генератрра 2 и поступают на блоки 9 и 10 синхронизации, -которые обеспечивают. - раздельную регистрацию счетных импульсов при перекрытии временных интервалов и исключеиот их взаимное влияние при регистрации общим ; уммирующим счетчиком. В состав этих блоков входят делители 11 и 12 частоты, блоки Г7 и 18 переноса, триггеры 13 и 14, электронные ключи 15 и 16, управляемые триггеры 19 и 20, элементы 21 я 22 совпадений5 , . 6 Триггер 3 производит деление на дв частоты счетных импульсов с выхода за дающего генератора и совместно с блоками 17 и 18 переноса,подключенными к выходу задающего генератора и прямому и инверсному выходам триггера 3, формируют две последовательности коротких импульсов, сдвинутых на 180 или во времени - на величину периода счет ных импульсов. Элементы 11,. 13, 15, 17, 19, 21 осуществляют синхронизацию суетных . импульсов, соответствующих интервалу I прямой непрерывной последователь ностью импульсов с выхода блока 17 переноса, подключенного к прямому вы ходу триггера 3. Элементы 12, 14, 16 18, 20, 22 осуществляют синхронизаци счетных импульсов, соответствующих интервалу tip- со сдвинутой на 180 последовательностью импульсов блока переноса 18, подключенного к инверсному выходу триггера 3. В данном, случае эта погрешность проявляется в виде скачка на фазовой характеристике в области 180. Ее можно найти по А«1 ЙЛЛСд частота сигнала; изменение эффективной длительности счетных импульсов. Тдк, при 1МГд,Д%в,, A«f «0.72. В фазометрах с повьвиенной точностыб такие погрешности являются .недопустимыми . Использование общей последовательности счетных импульсов для квантования временных интервалов, соответствующих положительным и отрицательны нуль-переходам входных сигналов при той же частоте квантолзания повыиает разрешающую способность фазометра в 2 раза. Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий пре образователь сдвига фаз во временной интервал, выходы которого подключены 8 к первым входам первого и второго элеентов И, триггер, времязадающий блок, элемент ИЛИ, выход которого подсоединен ко входу суммирующего счетчика импульсов, и задающий генератор, отличающийся тем, что, с целью повЕлшения точности и разрешаюей способности, в него введены два идентичных блока синхронизации, выход задающего генератора подключен ко вторым входам элементов И, к первым входам блоков синхронизации и ко входу триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены ко вторым входам соответственно первого и второго блоков синхронизации, третьи входы которых подключены к выходам первого и второго элементов И, выходы блоков . синхронизации ,.,соединены со входами элемента ИЛИ. 2. Устройство по п.1,отличающееся тем, что каждый блок синхронизации включает в себя блок переноса, делитель частоты, электронный ключ, триггер, элемент И и управляемый триггер, причем первый и второй входы блока переноса соответствьтот соответственно первому и второму входам блока синхронизации, выход блока переноса подключен, через последовательно соединенные электронный ключ и триггер к первому входу элемента Ник управляющему входу управляемого триггера и непосредственно ко второму входу элемента И и ко входу времязадакицего блока, четвертый вход элемента И соединен с выходом времязадающего блока, третьим входом блока синхронизации является вход делителя частоты, выход которого через управляегфай триггер соединен с одним из входов электронного ключа и с третьим входом элемента И, выход которого является выходом блока синхронизации . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР 359608, кл. Q01 Я 25/00, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 211655, кл. Q 01 R 25/08, 1969.