Цифровой фазометр Советский патент 1979 года по МПК G01R25/08 

(54) ЦИФРОВОЙ,ФАЗОМЕТР

чего передние фронты прямоугольных вы ходныхцк-шульсов, поступающих через формирователь на блок формирования

временного интервала, формируются с отстава1шем во времени от момента пе

рехода Входного сигнала через нуль, Ве личина этого отстава1та я зависит от амплитуды входного сигнала, что ири1зодит к по5Шленшо погрешности измерения разности фаз между опорным и фазомодулированным сигналами и ограничению динамического дианазона амплитуды последнего.

Обычно эта погрешность достигает нескольких градусов.

Например, если порог ограничения усилителя-ограничителя U 0,1 10 В, амплитуда опорного сигнала 2В, а амплитуда входного сигнала изменяется от 2 до 0,ОО2 В, возникает погреш ность измерения (fq 3 .

Уменьшение такой, погрешности ну- тем уменыйения или увел1гае1шя актлитуды входного сигнала ограничивается технической трудностью.

Цель изобретения - повыше ше точности измерения в широком динамическо диапазоне амплитуды фазомодулирован- ного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содердсаший источники опорного и измерительного сигналов, выходы .которых подзшючены ко входам первого и второго усилителейограничителей соответственно, блок формирования временного интервала, первый вход которого через первый формирователь импульсов связан с выходом первого усилителя-ограничителя, второй Вход блока формирования временного интервала подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход блока формирования временного интервала через ключ Соединен с первым входом счетчика ивдикаторного устройства, а также генератор импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа, введены блок .еьаделения i интервала генерации, элемент совпадения, счетнь1й триггер, блок управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик, причем выход блока вьщеления ин тервала генерации через элемент совпадения и триггер соединен с первым входом блока управления реверсивным счетчиком и непосредственно со входом второго формирователя импульсов и вто

рым входом блока управления реьерсив- пым счетчиком, выход генератора им-пульсоа подключен к синхро П зирую1цему входу второго усилптоля.ограничителя, первому входу блока выделения ннте;. вала генерации, второму входу элемента совпадения и третьему входу блока управления реверсив1Ш1м счетчик ом, четвер1Ъ1й вход которого подключен к выхо/ду первого формирователя импульсов, а выхо ды блока управления реверсивным счетчиком через реверсивный счегчик подшлючены к остальным входам счетчика ии- дикатордого устройства, выход второго усилителя -ограничителя подключен ко Второму входу блока вьщеления интер- вала генераш1И.н, кроме того, второй усилитель-ограничитель охвачен положительной обратной связью.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема цифрового фазометра; на фиг. 2 - схема блока вьщеления интервала генерации; на фиг. 3 - при1щипиальная электрическая схема цепи положительной обратной связи со входом для синхронизатдии от генератора им пульсов на фиг. 4 - временные диаграм мы, поясняющие работу фазометра.

Цифровой фазометр содержит усилитель-ограничитель 1, цепь положитель ной обратной связи 2, генератор импульсов 3, блок выделения интервала гене. рации 4, элемент совпадения 5, счетный триггер 6, блок 7 .управления реверсивным счетчиком 8, счетчик индикаторного устройства 9, усилитель-ограничитель 1О, форкдарователи импульсов 11 и 12, блок формирования временного интервала 13 и ключ 14.

Измерительный сигнал. поступает на усилитель-ограгшчнтель 1, который вследствие введения -цепи положительной обрат ной связи 2 работает в режиме автогенератора, синхронизируемого генерато ром импульсов 3. При превышений сиг налом и л порога ограничения усилительограничитель 1 входит в режим насьпцения, и генерация прекращается. Таким образом, при значениях входного сигнала от - и до и на выходе усилителяограничителя 1 возникает пачка импульсов, причем точка перехода входного сигнала через нулевое значение совпадает с серединой этой пачки импульсов.

Блок выделения интервала генерации 4 вырабатывает импульс, длительность которого равна длительности пачки импульсов, возшисающих при переходе сиг нала через нуль только на одной iiO;iftj носггн в другую (например, из о-трицатепьноГг в положнтелыгуто). Элемепе совпадения 5 выделяет пачку имтульсов, со ответствутощую данному кмпуяггюуу а сче иый триппер б делят но. два .число им пульсов, имеющихся в этой пачке, Имп-упъсы со счетного триггера 6; по тупающие через блок 7 в реверснвиъ : счетчик вынесут информашгю в чтгс.1ш. игупчульсном коде об пктервале времени от момента перехода входного сигнала через нуль до момента orpamnienim импульса с блока выделения интервала генерации 4 (т.е. до момента, когда входной сигнал достиг ает значения t Оп .,)д Формирователь импульсов 12 но заднем фронту этого ишхульса формирует корот кий импульс, поступающий в блок формн ровашш временного интервала 13, к&то рый открывает ключ 14. Получившийся в счетчике шщлкатор кого устройства 9 результат характеризует временной интвервал, соответствующий сдвигу фаз между сигналами, причем результат измерения фазы не зависит от амплитуды фазомодулированного сигнала. Необходимость в блоке ирйвлення реверсивным счетчикоь объясняется тем что/возможен случай, когда импульс с форШ1рователя 11 приходит во время действия импульса на входе блока выделения интервала генерашги 4, В этом случае реверсивный счетчик S далжен .складывать импульсы со счеачюго триггера 6 и одновременноБЫЧ1$тать импульсы с генератора 3, от момента прихода импульса с формирователя 11 до окончания действия импульса на входе блока выделения интервала генерации 4. Такой случай может возникнуть, если разность фаз между опорным и измерительным сигналами близка к иулао а измеритель ный сигнал имеет малую a 1плитyдy. Подобные устройства уиравяетш ре версивным счетчиком часто встречаются в периферийных устройствах цифровых вычислительных машин, а также в программных устройствах средств автоматизации. На фиг. 2 представлен один гиз йоа можных вариантов построешш блока выделения интервала генерации 4s, выде лшощего импултэС, длительность которо- го равна длительности пачюг иьшртьсов, пршцед101юс - на его вход при переходе входного сигнала через нуль из одной полярности в другую. На фиг. 3 продставлен один из возможных вариантов технической реализшдии цепи положительной обратной СВЯ.ЗИ для усилителя-ограшритепя, имеющей вход синхронизации. Если jKe для ПОС возникает необходимость в шшертировании сигнала, в эту цепь несэбходимо ввести инвертирующий элемент. Работа предлагаемого фазометра иллюстрируется временными диаграммами на фиг. 4, где на эпюре 4а представлегы входной синусоидальный фазонмодулировашпый сигнал и выходной сиг нал с усилителя-ограничителя 1, охва. чешюго положительной обратной связью на эпюре 46 - выходные импульсы блока выделеш1Я интервала генерации 4j на эпюре 4в - импульсы на выходе формирователя икшульсов 12; на эпюре 4г - икягульсы на выходе формирователя импульсов 11; на эпюре 4д - импульсы на выходах счетного триггера 6; на энюре 4е - импульсы на выходе ключа 14, Введегше. новых элементов и связей выгодно отличает ощюываемый Ш1фровой фазометр от прототипа, так как уменьшилась соста1Вляющая погрешности, обусловленная влиянием изменения амплитуды измерительного сигнала. В результате снижена суммарная погреишость прибора и расширен диапазон изменения амплитуды входного сигнала, что расширяет сферу применения данного фазометра, и следовательно, его техншсо-€КОН1 Mst4ecKjTo эффективность. Формула изобретения ШИФР ОБОЙ фазометр, содержащий ис- точншш опорного и измерительного си1 налов, выходы которых подключены ко входам первого и второго усилителейограннчитеяей соответственно, бпсж фО1 мирования временного нвтервала, первый вход которого через первый формирователь импульсов связан с выходом первого уснлпгелй-ограничитедя, агорой вход блока формирования временного интервала подключен к вьисоду второго формирователя импульсов, а выход блока формнровшоая временного интервала ч&рез к/поч соединен с первым входом счетчика юздикаторного устройства, а также генератор импульсов, выход котгхрого прд слючен к управляющему входу ютюча, отлич аюшийся тем.