Фазочувствительный преобразователь напряжение-цифровой код Советский патент 1978 года по МПК H03K13/20 

363 Цель предлагаемого изобретения упрощение известной конструкции фазочувствительного преобразователя напряжение - цифровой код и увеличени ее надежности путем введения в устрой ство асинхронного счетчика импульсов. Она достигается тем, что в фазочувствительный преобразователь напряжение-цифровой код, содержащий зада ощйй генератор, подкт-юченный к формирователю ортогональных напряжений, автогенератор, измерительный частотный преобразователь, подсоединенный через смеситель частоты и два элемента И к двум счетчикам импульсов, введены делитель частоты,-триггеры и инвертор,, причем делитель частоты включен между автогенератором и смесителем частоты, управляющий вход делителя частоты через триггер соединен с выходом формирователя ортогональных напряжений, подключенным к входу одного из элементов И непосредствен/но, а к входу ..Другого элемента И через инвертор. На фиг, 1. дана структурная схема предлагаемого преобразователя; фиг, 2 иллюстрирует его работу. Фазочувствительный преобразователь содержит измерительный частотный преобразователь 1, смеситель 2 частоты, элемент И 3 и 4, счетчики 5 и б импульсов, автогенератор 7, делитель 8 частоты с переменным коэффициентом деления, инвертор 9, двоичные триггеры 10 и 11, формирователь 12 ортогональных напряжений, задаю1дий генератор 13. Вспомогательный триггер 10 необходим лишь длч пояснения функционирования устройства при определении например, характеристик четырехполюс ников.; При работе преобразователя на его вход подается напряжение U(S.t) Uj sin Csit-.if) (эпюра 14 (фиг. 2), где5грабочая частота; и фазовый угол между исследуе им напряжением и первой гармоникой опорного сигнала, вырабатываемого формирователем 12. Преобразователь 1 превращает напряжение и (Sit) в последовательност импульсов с частотой1о(Л t)u(5+ )1(sг.) {эпюра 15, фиг. 2). Здесь KUo и К - соответственно центральная частота и Крутизна модуляционной характеристики преобразователя 1. Формирователь 12 генерирует напря жение e(2Sl-fc) 25it( эпюра 16 фиг. 21, управляющее триггером 11 (использова но обозначение «:nz sig-coaz ). Выходной сигнал триггера snCSi-t )sigrns-tn( (эпюра 17, фиг..2) задает коэффициен деления делителя 8 частоты таким образом, что, например, при5м(а1+(ГМ на вход смесителя 2 подводится част та ut , а пои йп() О - часто (эпюра 18, фиг. 2). Пусть, например,Wo-ULi.,uj -;jyo(Ju iKu Torna частота tujCSJlt) выходного сигнала смесителя 2 зменяется во времени в соответствии эпюрой 19 Фиг. 2. С помощью элемента И 3, управляеого напряжениеме(2Я-Ь) из выходного игнала смесителя 2 вырезаются пачки мпульсов (эпюра 20, фиг. 2), поступающие затем на вход счетчика 5 импульсов . Приращение N i числа, накапиваемого счетчиком 5 за один период рабочей частоты -к/аic/4sz Nr J««jr«i)e(2ffit)(nt Г o-KU„sin()crt 3S-/4ft gKU S -vif зависит от искомой мнимой компоненту входного напряжения Un si V . В свою очередь элемент И 4 выделяет из сигнала :смесителя пачки импульсов с частотой 0,5tfi;(sil) . (l-Cn2sz-t) (эпюра 21, фиг. 2). Управление этим элементом производится потенциалом l-cn2fiit (эпюра 16, фиг. 2), вырабатываемым инвертором 9 из напряжения e(.2S2ty. Импульсная последовательность с выхода элемента 4 подается на вход счетчика 6. Число, накапливаемоесчетчиком 6, изменяется за период рабочей частоты на величину т/я з«-/4П Nt, J №iKbcn2Slt) ui,; оTI4Si ( -fg дКи соаЧ, одна из составляющих которой пропорциональна-реальной компоненте и Cos Ч преобразуемого сигнала. Если отношение j-t&o/- Si кратно емкости М счетчиков 5-6 и М( V2/fSZ)K« и , где У - количество периодов сигнала, в течение которых производится измерение, то первые слагаемые в выражениях для и Nj, обращаются в нуль. В этом случае результат фазочувствительного преобразования напряжения в цифровой код представляется формулами (Тт/2/ГЯ)ки 51пЧ, N sCY-rfS/trniKU cosip. Накопление величин Ц и N для М иллюстрируется соответственно эпюрами 22 и 23 фиг. 2. Процесс обработки сигнала, осуществляемый с помощью устройства, можно пояснить также и следующим образом. Смешение частот преобразователя 1 и делителя 8 1астоты эквивалентно умножению преобразуемого напряжения U(«i) на + 1 при SnCSit-cir/) О и на -1, если S«Cn.t + ir/4)-t 0. Выделение с помощью элементов И 3-4 пачек импульсов соответствует дополнительному умножению ) сигнала на функции О, 5 ( pft-fc) или 0,5 (1-сп2й-Ь). Таким образом, в канале преобразования реальной компонен ты входного напряжения производится умножение сигнала на изменяющуюся во времени величину ,5sn{ftt+ef4 )(.n2Sit)и последующее интегрирование продукта умножения счетчиком 6. По терминологии аналоговой техники назовем Q|. вектором коммутации упомянутого канала (эпюра 24, фиг. 2). Соответственно Q 0,5sn(at- -1tf4){1fcn29t)вектор коммутации канала преобразования мнимой компоненты сигнала {эпюра 25, фиг. 2). Процессы, происходящие в предлагаемом устройстве, с формальной стороны не отличаются от фазочувствительного выпрямления релейнь ми аналоговыми системами. Однако, 3 данном случае Фазочувствительное преобразование осуществляется совершенно иными, Золее совершенными техническими средствами.

Вспомогательный триггер 10 управляется вырабатываемым формирователем 12 сигналом +Sn2at (эпюра 26, фиг. 2), ортогональным напряжению ) . Шлходной триггера i cat Т (эпюра 27, фиг. 2) имеет рабочую частоту и используется для возбуждения исследуемого четырехполюсника в системе определения,,например, квадратурных составляющих его комплексного коэффициента передачи. Для устранения неоднозначности измерений один из выходов триггера 10 соединен с установочным входом триггера 11.

Предлагаемая модификация фазочувствительного преобразователя напряжение-цифровой код позволяет заменить реверсивный счетчик импульсов, при(с

«Т

сутствующий в составе известных устройств, суммирующим счетчиком импульсов. Благодаря этому существенно увеличивается надежность преобразователя и упрощаете) его конструкция.

Формула изобретения

Фазочувствительный преобразователь напряжение-цифровой код, содержащий задающий генератор, подключенный к формирователю ортогональных напряже-0НИИ, автогенератор, измерительный частотный преобразователь, подсоединенный через смеситель частоты и два элемента И к двум счетчикам импульсов, отличающийся тем,

5 что, с целью упрощения устройства и увеличения его надежности, введены делитель частоты, триггер и инвертор, причем делитель частоты включен между автогенератором и смесителем частоты,

0 управляющий вход делителя частоты через триггер соединен с выходом фор№1рователя ортогональных напряжений, подключенным к входу одного из элементов и непосредственно, а к входу

5 другого элемента И через инвертор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР 409366, кл. Н 03 К 13/20, 74.

t

2,Федоров И.М. Аппаратура для фаэочувствительных измерений в методе вызванной поляризации. Сб. Методы изучения поляризации горных пород перемещения током. Свердловск, РИСО, УНЦ АН СССР, 1974, с. 75-81, рис. I.

аг I

«I

fS IS i

Я1

W

3

i - R0

ев

d-1 1 1 1

л

Z:

2S

26 2