Фазовый цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных и угфавляющ системах для преобразования фазовых сдвигов в цифровой код. Известен фазовый цифровой преобразователь, содержащий фазовый детектор, генерато импульсов, распределитель импульсов, ключи , фазосдвигающие элементы и индикатор 1. Однако такой преобразователь недостаточн точен. Известен также цифровой преобразователь содержащий два фазовых детектора, первые входы которых соединены между собой непосредственно, а вторые входы - через фазосдвигатель, логическзто схему отфеделення квадранта фазы, входы которой подключены к выходам фазовых детекторов, а выходы - управляющим входам 1феобразователя кодкод, и преобразователь напряжение - код, вход которого подключен к выходу одного и фазовых детекторов, а выходы - ко входам преобразователя код-код (2. Недостатком зтого устройства является невысокая разрешающая способность, определяемая отношением длшп.1 а. участки фазовой оси, выбранного по результатам логического анализа полярностей выходных напряжений фазовых детекторов, к общему числу квантов q ( , где п - число разрядов гфеобразователя напряжение-код) , из-за большого значения параметра а (а 90°). Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет увеличения разрешающей способности фазового цифрового гфеобразователя. С этой целью в устройство, содержащее преобразователь нащ)яжение-код, выходы разрядов которого подключены ко входам преобразователя код-код, и два фазовых детектора, первые входы которых соединены между собой непосредственно, вторые входьг - через фазосдвнгающий элемент, а выходы фазовых детекторов подключены ко входам логического блока определения октанта фазы, введены логические элементы ИЛИ, ключи и блок кодовых уставок, выход которого подключен к установочному входу преобразователя код-код причем выходы фазовых детекторов соединены со входом преобразователя напряжение-код через ключи, а выходы логического блока определения октанта фазы - с управляющими входами ключей через первый и второй логические злементы ИЛИ, с управляющими входами преобразователя код-код через третий и четвертый логические злементы ИЛИ и со входами блока кодовых уставок непосредственно и через пяты шестой и седьмой логические элементы ИЛИ. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого фазового преобразователя; на фиг. 2 - график, иллюстрирующий закон изменения выходных на1фяжеш1Й фазовых детекто ров и принцип определения октанта фазы. Цифровой фазовый преобразователь содержит фазовые детекторы 1 и 2, первые входы которых соединены между собой непосредственно, вторые входы - через фазосдвигающий элемент 3, а выходы через ключи 4 и 5 связаны со входом преобразователя 6 напряжение-код, вьгходы разрядов которого подклю чены ко входам преобразователя 7 код-код, блок 8 кодовых уставок, выход которого под ключен к установочному входу преобразователя код-код, и логический блок 9 определения октанта фазы, входы которого соединены с выходами фазовых детекторов, а выходы - с управляющими входами ключей через логические элеметы ИЛИ 10 и И, с управляющими входами преобразователя код-код через логические злементы ИЛИ 12 и 13 и со входами блока кодовых уставок непосредственно и через логические элементы ИЛИ 14, 15 и 16. В состав блока 9 входят компараторы 17 и дешифратор 18. Устройство работает следующим образом. Входные напряжения Uj и Uj, фазовый сдвиг V между которыми измеряется, подаются на входы фазового детектора 1 непосредственно и на входы фазового детектора 2 непосредствен но (напряжение Uj) и через фазосдвигающий элемент 3, осуществляющий сдвиг фазы напряжения Uj на 90°, в результате чего выходная характеристика одного фазового детектора оказьшается смещенной относительно выходной характеристики другого фазового детектора на 90 (фиг.2). Анализ полярности и соотношения амплитуд выходных напряжений Ug и Ug фазовых детекторов 1 и 2 дает возможность разделения полного- диапазона изменения фазы (0-360°) на восемь участков (октантов) по 45° каждый (фиг.2). Признак того или иного участка определяется логическим блоком 9 определения октанта фазы, в состав которого входят компа раторы 17 и дешифратор 18. Два из трех компараторов 17 осуществляют анализ полярности напряжений Ug и Од , а третий - сравнивает амплитуды этих напряжений между собой. Дешифратор 18 каждой из возможных комбинаций состояний компараторов 17 ставит в соответствие определенный признак (в данном случае - высокий потенциал на одной из выходных шин), который соответствует одному из восьми октантов фазы. В зависимости от признака октанта фазы ко входу преобразователя 6 нагфяжение-код подключается выходное напряжение Ug или 1,4,5 и 8-ом октантах - UB, а во 2,3,6 и 7-ом октантах - Ua. Для этого соответствующие ши дешифратора блока 9 через логические элементы ИЛИ 10 и 11 подключены к управляющим входам ключей 4, 5 так, что в I, 4, 5 и 8-ом октантах замкнут ключ 5 и на вход преобразователя 6 подается напряжение Ug, а во 23)6 и 7-ом октантах замкнут ключ 4 и на вход преобразователя 6 подается напряжение Ua- Преобразователь 6 формирует код NI, соответствующий только абсолютной .величине выходного напряжения Ua(UB) в пределах выбранного октанта. Чтобы получить возможность однозначного измерения фазового сдвига f во всем диапазоне 0-360° его изменения, необходимо определенным значениям М (0°, 90°, 180° 270° и 360°) поставить в соответствие пять кодовых уставок N2,1- N2 2,1 и выполнить следующие математические операции: Для этого соответствующие шины дешифратора блока 9 подключены непосредственно и через логические элементы ИЛИ 14, 15 и 16 к блоку 8 кодовых уставок так, что последний в октанте I выдает код N 2.1 соответствующий , в октантах 11 и т - код N22, соответствующий , в октантах iV и V - код N23, соответствующий 180°, в октантах VI к VII - код Nj, соответствующий и, наконец, в октанте VIII - код N24, соответствующий М 360°. Этот код подключается к установочному входу преобразователя 7 код-код.