Фазометрическое устройство Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании фазометров высокой точности, в частности с цифровым отсчетом.

Известно фазометрическое устройство, содержащее смесители, фазовый детектор, делители частоты, генератор импульсов, блоки ключей, логику управления и индикатор ij

Недостатком данного устройства является малая точность измерения из-за погрешностей, вносимых фазовым детектором.

Известно также фазометрическое устройство, содержащее первый блок фазовращателей с первым блоком ключей и пёрвьм регистром памяти, второй блок фазовращателей, триггер,генератор импульсов, фазовый детектор, логику управления и индикатор 2.

В этом устройстве используется блок фазовых детекторов, которые вносят значительные погрешности в результат измерения фазового сдвига. Эти погрешности увеличиваются в слу,чае непостоянных амплитуд сигналов на входах ФД.

Таким образом, недостатком упомянутого фазометрического устройства

является малая точность измерения разности фаз двух сигналов, обусловленная погрешностями ФД.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерен ия.

Данная цель достигается тем,что в устройство, содержащее блок управления, соединенный через первый регистр памяти и первый блок ключей .с первым

to блоком фазовращателей, второй блок фазовращателей, индикатор, генератор импульсов и триггер, соединенный с блоком управления, дополнительно введены первый и второй усилители-огра15 ничители, выходы которых через триггер соединены с дополнительно введенными первым и вторым, элементом совпадения, первый и второй счетчики, соединенные входами с первым и вторым

20 элементами совпадения соответственно и выходами через дополнительно вве- . денный логический компаратор с блоком управления, последовательно соединенные второй регистр памяти и второй блок ключей, через которые блок управления соединен со вторым блоком фазовращателей, и арифметический узел, соединенный с входом индикатора и с выходами первого и второго регистров

30 памяти, причем выходы первого и второго блоков фазовращателей соединены .с первым и BTOpbJM усилителями-ограни чителями соответственно, выход генератора импульсов соединен с первым и вторым элементами совпадения и с бло ком управления, при этом первый, вто рой и третий командные выходы блока управления соединены с первым и вторым регистрами памяти и с арифметиче ским узлом соответственно, четвертый командный выход блока управления соединен с первым и вторым счетчиками и логическим компаратором. Кроме того, первый и второй блоки фазовращателей выполнены в виде линий задержки с отводами на приборах с зарядовой связью. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Фаэбметрическое устройство состоит из первого и второго блоков фазовращателей 1 и 2, первого и второго усилителей-ограничителей 3 и 4, триг гера 5, первого и второго элемент ов совпадения б и 7, первого и вторсэго счетчика 8 и 9, логического компаратора 10, блока управления 11, первого и второго регистров памяти 12 и 13, первого и второго блоков ключей 14 и 15, арифметического узла 16,индикатора 17 и генератора импульсов 18. Работает устройство следующим образом. Входные напрядения U и Uj, сдвиг фаз Чх / ме;аду которыми предстоит из мерить, подаются на первый и второй блоки 1 и 2. В исходном состоянии первый и второй регистры памяти 12 и 13 включены так, что блоки 1 и 2 фазового сдвига не вносят, счетчики 8 и 9 обнулены, С выходов блоков 1 и 2 напряжения поступают на усилители-ограничители 3 и 4. Выходные Напряжения И и U усилителей-ограничителей 3 и 4 управ ляют работой триггера 5, выходные напряжения которого несут информацию о сдвиге фаз .ЗЬОО; I (.ЪЬO tn - временные интервалы мегде t;, жду нулевыми значениями напряжений U, Unr Т - период напряжений U,и, Напряжения Uj, Uj, управляют работой первого и второго элементов совпадения 6 и 7 соответственно, на .которые подаются также импульсы опорно частоты fо от генератора 18. Импуль. сы с частотой fo заполняют, временные интервалы t, и t, подсчитываются сче чиками 8 и 9 соответственно. Получен ные в двоичном коде числа N°. Ng сра вниваются логическим компаратором 1 Если N N (напряжение опережает по фдзе и,, то блок управления 11 в первом такте через арифметический узел 16 вьщает на индикатор 17 знак +, через второй регистр памяти 13 и второй блок ключей 15 включит старший разряд О второго блока фазовращателей 2, первый блок фазовращателей 1 блокирует командой запрета, а счетчика 8,9 сбросит в нуль. При этом Временные интервалы |t и t изменятся, в счетчики 8,9 гзапишутся числа Nj, N, причем, если М, 7 N;j , то старший разряд.ф, выключается; если N{ Ng , то старший разряд Р, останется включенным до конца измерения, блок управления 11 через второй регистр памяти 13 и ;второй блок, ключей 15 включит второй разряд 1 второго блока фазовращателей 2 и начнется второй такт. Алгоритм работы устройства во втором и последующих тактах аналогичен описанному выше. Если N 7 N( напряжение U отстает по фазе от U, то блок управления 11 в первом такте через узел 16 выдает на индикатор 17 знак -, через первый регистр памяти 12и первый блок ключей 14 включит старший разряд Р первого блока фазовращателей 1, второй блок фазовращателей 2 блокирует командойзапрета, а счетчики 8,9 сбросит в нуль. Далее работа устройства аналогична случаю, когда Nf N. По окончании последнего такта по команде из блока 11 узел 16 производит вычисление: vl 9o«-bi4,. (j, где aj, 0; 1 - коэффициенты, записанные в первом регистре памяти 12 при знаке -, или .во втором регж:тре памяти 13 при знаке (. - величина i -го разряда первого и второго блоков фазовращателей 1,2; п - количество разрядов. Величина Фх из узла 16 выдается на индикатор 17, на этом измерение .заканчивается. Результат измерения в ;виде знака и величины Фх может быть считан с индикатора 17. Погрешность измерения предлагаемого устройства Складывается из двух составляющих: (f rvp+vp где Р - погрешность измерения,обусловленная дискретизацией ,j блоков фазовращателей; Ф - погрешность измерения,обусловленная конечной разряд ностью m счетчиков; () Величина (2 -1) определяет количество импульсов опорной частоты f0 , прошедших за период времени Т: foT Для случая распределения разрядов блоков фазовращателей по двоичному з акону величина определяется млад шим разрядом: . vp-i&0°/2 С.учетом (3), (5)выражение примет вид . асРгьо 2 1Im { Из выражений (4), (б)- очевидно, что, увеличивая количество разрядов в счетчиках и блоках фазовращателей, а также увеличивая опорную частоту f(j , погрешность измерения можно сделать как угодно малой , что HeocsTueствимо в известных ранее устройствах Кроме того, предлагаемое устройство не требует постоянства амплитуд вход ных, сигналов, что расширяет его возможности . Предлагаемое устройство легко реализуется в микроэлектронном исполнении в виде полупроводниковой микро схемы, выполненной по стандартной МОП-технологии. Блоки фазовращателей выполняются в виде лини задержки с отводами на приборах с зарядовой связью (ПЗС), а вся остальная частьна МОП-транзисторах. Точность градуировки фазовраицателей такой микросхемы обеспечивается тем, что каж|дый разряд (дискретный фазовращатель содержит наперед заданное количество элементарных звеньев задерх ки на ПЗС Формула изобретения 1. Фазометрическое устройство,содерхсащее блок управления, соединенны через первый регистр памяти и первый блок ключей с первым блоком фазовращателей, второй блок фазовращателей, индикатор, генератор импульсов и триггер, соединенный с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устрЪйство дополнительно введены первый и второй усилителиограничители, выходы которых через триггер соединены с дополнительно введенными первым и вторым элементами совпадения, первый и второй счетчики, соединенные входами с первым и вторым элементами совпадения соответственно и выходами через дополнительно введенный логический компаратор с блоком управления, последовательно соединенные второй регистр памяти и второй блок ключей, через которые блок управления соединен со вторым блоком фазовращателей, и арифметиче ский узел, соединенный с входом индикатора и с вьтходами первого и второго регистров .памяти, причем выходы первого и второго блока фазовращателей соединены с первьлм и вторым усилителями-ограничителями соответственно, выход генератора импульсов соединен с первым и вторым элементами совпадения и с блоком управления, при этом первый, второй и третий командные выходы блока управления соединены с первым и вторым регистрами памяти и с арифметическим узлом соответственно, четгертый командный блока управления соединен с первым и вторым счетчиками и логическим компаратором. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый и второй блоки фазовращателей выполнены в виде линии задержки с отводами на приборах с зарядовой связью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 336792, кл. Н 03 К 13/02, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 394729, кл. G 01 R 25/08, 1971.