Устройство преобразования фазового сдвига в цифровой код Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

(54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА В ЦИФРОВОЙ КОД

1

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в измерительных приборах для преобразования фазового сдвига в цифровЬй код.

Известно устройство для измерения углов сдвига фаз между двумя электрическими сигналами, содержащее два датчика нуля, счетчик, индикатор, схему сравнения, схему реверсирования и схему сброса 1.

Недостатком этого устройства является невозможность измерения фазных углов между электрическими напряжениями при наличии узкополосного шума.

Известно устройство преобразования фазового сдвига в цифровой код, содержащее два нуль-органа, триггер, ключ, генератор и счетчик 2.;

Недостаток этого устройства - значительная погрешность преобразования фазового сдвига в цифровой код при наличии узкополосного шума.

Цель изобретения - повышение помехозащиты.

Указанная цель достигается тем, что устройство преобразования фазового сдвига в цифровой код, содержащее триггер.

один из входов которого соединен с выходом первого нуль-органа, а выход с одним из входов первого ключа, второй вход которого присоединен к генератору опорной частоты, в выход - со входом первого счетчика и второй нуль-орган, введены компаратор, блок определения порога, первый, второй и третий формирователи импульсов, дополнительный триггер, элемеит совпадения, инвертор, второй ключ, первая и вторая группы вентилей и второй счетчик, причем первый вход компаратора соединен с входом второго нуль-органа и одним из входов блока определения порога, выход которого подсоединен к второму входу компаратора, выход которого соединен с вторым входом трнггера, выход второго нуль-органа соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, выход первого формирователя присоединен к первому входу элемента совпадения, второй вход которой соединен с выходом генератора через инвертор, а выход - с первыми входами дополнительного трнггера н первой группы вентилей, вторые входы которых соединены с выходом первого счетчика, а выходы - к установочиошу входу второго счетчика, выход второго формирователя импульсов соединен с вторым входом дополнительного триггера, выход которого присоединен к первому входу второго ключа, второй вход и выход которого соединены соответственно с первым входом первого и вторым входом второго счетчика, выход второго счетчика подсоединен к первым входам второй группы вентилей, вторые входы которых соединены через третий формирователь импульсов с выходом триггера. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит первый нуль-орган 1, триггер 2, первый ключ 3, генератор 4 образцовой частоты, первый счетчик 5, блок 6 определения порога, компаратор 7, инвертор 8, первую группу вентилей 9, второй нуль орган 10, первый и второй фор мирователи 11 и 12 импульсов, элемент 13 совпадения, дополнительный триггер 14, второй ключ 15, второй счетчик 16, вторую группу вентилей 17, третий формирователь 18 импульсов. Устройство работает следующим образом В момент перехода через нуль опорного сигнала, поступающего на первый вход устройства, нуль-орган 1 формирует на своем выходе импульсный сигнал, кот6|эый устаналивает триггер 2 в состояние «1 на его выходе. При этом ключ 3 открывается сигналом на его первом входе и импульсы образцовой частоты, поступающие с выхода генератора 4 на второй вход ключа 3, подаются на вход счетчика 5 и на второй вход ключа 15. На второй входустройства поступает сигнал, представляющий собой смесь полезного сигнала и узкополосного шума. При переходе сигнала через нуль срабатывает нуль-орган 10. При этом в зависимости от направления .этого перехода срабатывает либо формирователь 11, либо формирователь 12. Так, при переходе сигнала через нуль «снизу-вверх сигнал на выходе нуль-органа 10 из состояния «О переходит в j ocTOHHne «1. При этом на выходе формирователя 12 импульсов появляется импульсный сигнал, который устанавливает триггер 14 в состояние «О на его выходе и закрывает тем самым ключ 15. Поступление импульсов образцовой частоты на вход счетчика 16 прекращается, и в счетчике 16 фиксируется число импульсов, отсчитанных за интервал времени между переходом через нуль опорного сигнала, и переходом через нуль сигнала на втором входе устройства. При этом на вход счетчика 5 продолжают поступать импульсы образцовой частоты. При переходе сигнала на входе устройства через нуль«сверху-внйз сигнал на вьКодё нуль-органа 10 из с,остояния «1 переходит в состояние «О. При этом на выходе формирователя 11 импульсов появляется импульсный сигнал, который поступает на

726489 первый вход элемента 13 совпадения, на второй вход которого через инвертор 8 поступают иМпулБСы с выхода генератора 4. В результате чего в паузе между импульсами опорной частоты осуществляется перепись в счетчик 16 через вентили 9 кода числа импульсов, поступивших к данному моменту на вход счетчика 5, а также установка триггера 14 р состояние «1 на его выходе. При этом сигналом на его первом входе ключ 15 открывается и импульсы опорной частоты. поступающие на его второй вход, подаются на вход счетчика 16. В счетчике 16 производится подсчет импульсов с выхода генератора 4 до очередного перехода сигнала, поступающего на вход устройства. Процесс повторяется до тех пор, пока не появится полезный сигнал. При появлении полезного сигнала происходит фабатывание компаратора 7, который осуществляет сравнение текущего значения сигнала на его первом входе с порогом, поступающим на его второй вход с выхода блока определения порога 6. Значение порога представляет собой предельное значение узкополосного шума, определяемое блоком 6. Блок 6 представляет собой стробируемый пиковый детектор, измеряющий максимальное значение сигнала в течение строб-импульса, поступающего на третий вход устройства. При срабатывании компаратора 7 триггер 2 устанавливается в состояние «О на его выходе и блокирует импульсы, поступающие на второй вход ключа 3. При этом в счетчике 5 фиксируется код числа импульсов, поступивщих на его вход за интервал времени от перехода через нуль опорного сигнала, до перехода через пороговое значение сигнала на втором входе устройства. В коде, полученном на выходе счетчика 5, содержится методическая погрешность, определяемая временным интервалом между моментом перехода через нуль «снизу-вверх сигнала и последующим моментом перехода этим сигналом порогового значения. Величина этой погрешности возрастает с понижением частоты колебаний сигнала, а также с уменьшешем срртнр111ения «сигнал/шумя; Погрешность исключается с помощью счетчика 16, на выходе которого фиксируется код временного интервала, образованного моментами перехода через нуль опорного и полезного сигналов. При опрокидывании триггера 2 из состояния «1 в состояние «О срабатывает формирователь 18 импульсов, импульсный сигнал, на выходе которого разблокирует группу вентилей 17, в результате чего цифровой код фазового сдвига с выхода счетчика 16 выдается на выход устройства. Работа устройства при отсутствии узкополосного шума отличается от описанной тем, что величина порога на выходе блока 6 равна нулю и что код истинного фазового сдвига сигналов фиксируется