Устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов Советский патент 1979 года по МПК G01R25/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в любой фазовой следящей , системе, как в качестве индикатора в бега из области допустимой фазовой ошибки, так и в качестве компенсатора ошибки отработки задания исполнительным элементом. Известно устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов, содержащее фазовый дискриминатор, подавляющий фильтр (интегратор), причем в этом устройстве в качестве носителя информации использован прямоугольный игнал 1. Однако это устройство имеет огра ниченные точность и быстродействие. Известно также устройство сравнения фагового сдвига прямоугольных периодических сигналов, содержащее фазовый дискриминатор, состоящий из триггера и двух форг гирователей,выхо дами соединенных с соответствующими входами триггера, а также интегратор и сумматор, один из входов которого соединен с выходом интегратора 12). Недостатками этого устройства являются неоправданная сложность и ограниченное быстродействие в тех случаях, огда оно используется в Качестве индикатора выбега из облас ти допустимой фазовой ошибки, а также в случаях его использования в качестве компенсатора ошибки отработки задания исполнительным элементом для более точного позиционирования, когда особое значение приобретает быстро- , действие. Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства. Это достигается тем, что в устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов, содержащее фазовый дискриминатор, состоящий из триггера и двух формирователей, выходами соединённых с соответствующими входами триггера, а также интегратор и сумматор,один ;тз входов которого соединен с выходом интегратора, введены элемент И, два ключа, триггер коммутации ключей, два нагрузочных резистора, две дифференцирующие цепочки, элемент задержки, два триггера расширения диапагзона измерения и два индикатора переворота фазы, при этом выходы формирователей подключены к входам элеVieHTa И, выход которого через элемент за,цержки соединен с единичными входами

двух триггеров расширения диапазона измерения и через триггер ко в 1утаци ключей - с одними входами ключей, другие входы которых подсоединены к соответствующим выходам триггера, входящего в фазовый дискриминатор, а выходы - к нагрузочным резисторам к входам интегратора и через соответствующие дифференцирующие цепочки - к нулевым входам двух триггеров раснирения диапазона измерения, единичные выходы которых соединены с входами сумматора, а нулевые - с двумя индикаторами переворота фазы.

. На фиг. 1 дана функциональная схема предлагаемого устройства сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов; на фиг. 2 диаграммы .напряжений, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Устройство содержит фазовый дискриминатор 1, состоящий из триггера 2 и двух формирователей 3 и 4, выходами соединенных с соответствующими входами триггера 2, а также интегратор 5 и сумматор б, один из входов Которого, соединен с выходом интегратора 5.

Кроме того, устройство содержит элемент И 7, два ключа 8 и 9, триггер 10 коммутации ключей 8 и 9, два нагрузочных резистора 11 и 12, две дифференцирующие цепочки 13 и 14, элемент 15 задержки, два триггера 16 и 17.расширения диапазона измерения и два индикатора 18 и 19 переворота фазы.

Выходы формирователей 3 и 4 подключены к .входам элемента И 7,выход которого через элемент 15. задержки соединен с единичными входами двух триггеров 16 и 17 расширения диапазона измерения и через триггер 10 коммутации ключей 8 и 9 - с одними входами этих ключей В и 9,другие входы которых подсоединены к соответствующим выходам триггера 2,входящего в фазовый дискриминатор 1,а выходы к нагрузочным резисторам 11 и 12, к входам интегратора 5 и через соответствующие дифференцируюпре цепочки 13 и 14 - к нулевым входам двух триггеров 16 и 17 расширения диапазона измерения, единичные выходы которых соединены с входами сумматора 6, а нулевые - с двумя индикаторами 18 и 19 переворота фазы.

Устройство работает следующим образом.

Прямоугольный периодический сигна задания j и обратной связи Ч .с поступают на формирователи 3 и 4 и далее на входы триггера 2, где фазы этих сигналов сравниваются. На диаграммах (см. фиг. 2 а, б, в, г) изображены случаи разных фазовых сдвигов: положительных, отрицательных, а также момент синфазности, а на диаграмме

(см. фиг. 2 д) показана работа фазового дискриминатора 1.

При сдвиге входных сигналов одного относительно другого на 180 импульсы на один из входов триггера 2 приходят ровно через полпериода после прихода каждого импульса на другой вход. В результате на обоих выходах триггера 2 будут сформированы прямоугольные имп. 1ьсы одинаковой формы со скважностью, равной двум.

Из диаграммы (см. фиг. 2 д) видно, что сдвиг фазы обуславливает формирование широтно-модулированных импульсов с длительностью, пропорциональной разности фаз входных сигналов.

Пусть триггер 10 коммутации ключей 8 и 9 имеет состояние, при котором обеспечивается открытое состояние ключа 8.Тогда интегратор 5,оказавшийся подключенным к выходу триггера 2 последовательно с резистором 12, выделит аналоговую составляющую, пропорциональную ошибке отработки задания исполнительным элементом, а средний ток icp будет протекать через интегратор 5 и нагрузочный резистор 12 в одном направлении (см. фиг. 2 е). Эта аналоговая, составляющая ошибки рассогласования заведена на сумматор 6,

Возникшая синфазность напряжений вызовет совпадение передних фронтов продифференцированных сигналов и это обусловит появление на выходе элемента И 7 импул.ьса, который вызовет срабатывание триггера 10. Ключ 8 закроется, а ключ 9 откроется. Допустим, что сигнал через открывшийся ключ 9 поступает не с инверсного выхода триггера 2 (правого), а с того же самого выхода, который соединен с ключом 8. Сопоставляя диаграммы (см. фиг. 2 а, б, в, г, д, е), убеждаемся, что возникший переворот фазы обусловил смещение ординаты диаграммы на UUP амплитудный уровень триггера 2 и фазовая ошибка V становится отрицательной. Это апроксимируется диаграммой (см. фиг. 2 е).

На фиг. 1 видно, что средний ток i(.p через интегратор .5 изменил направление, протекая по цепи, состоящей из клю1а 9, интегратора 5 и нагрузочного резистора 11.

Подключение ключа 9, как показано на фиг. 1, к инверсному выходу триггера 2 обеспечивает апроксимацию ми- нусового фазового сдвига (см. Ф1Г.2 ж, з). Из диаграммы (см. фиг 2 ж) видно, что сигнал фазового сдвига (плюсового и минусового) аппроксимируется диаграммой (см. фиг, 2 з) и не достигает Unp переворота фазы.

Сигналы с выходов интегратора 5, поступают на дифференцирующие цепочки 13 и 14, которые перебрасывают триггеры 16 и 17 по их нулевым входам в зайисимости от направления подхода. Срабатывание триггеров 16 и 17 5 фиксируется индикаторами 18 и 19 и изменяет потенциальны.1 уровень в сумматоре 6. Элемент 15 задержки через время Т перебрасывает триггеры 16 и 17 в исходное состояние. Таким образом, изменение фазово сдвига может измеряться предлагаемы устройством без потери информации при переворотах фазы,когда фазовый сдвиг превышает 180, т.е. устройст во обладает расширенным диапазоном измерения.. Формула изобретения Устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных- периодически сигналов, содержащее фазовый дискри минатор, состоящий из триггера и дв формирователей, выходами соединенны с соответствующими входами триггера а также интегратор и сумматор, один из . входов которого соединен с выходом интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены элемент И, два ключа, триггер коммутации

ЖТП7 9 ключей, два нагрузочных резистора, две дифференцирующие цепочки, элемент задержки, два триггера расширения диапазона измерения и два индикатора переворота фазы,- при этом выходы формирователей подключены к входам элемента И, выход которого через элемент задержки соединен с единичными входами двух триггеров расширения диапазона измерения и через триггер коммутации ключей - с одними входами ключей, другие входы которых подсоединены к соответствующим входам триггера, входящего в фазовый дискриминатор, а выходы - к нагрузочным резисторам, к входам интегратора и через соответствующие дифференцирующие цепочки - к нулевым входам двух триггеров расширения диапазона измерения, единичные выходы которых соединены с входами сумматора, а нулевые с двумя .индикаторами фазы. Источники информации-, принятые ВО внимание при экспертизе 1. Патент США № 3889186, кл. 324-83, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР 464865, кл. G 01 R 25/06, 11.0&.73.

inmium

-шшШiUiliJШЖШlШi Ш

-dHI