Преобразователь сдвига фаз вцифРОВОй КОд Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к измерению

электрических величин и предназначен для преобразования фазового сдвига синусоидального сигнала в цифровой код,

Известен преобразователь сдвига фаз в цифровой код, содержащий отсчетное устройство, распределитель, электронные ключи, фазовращатели и. фазочувствительный детектор l.

Недостатком известного устройства является недостаточйое быстродействие и точность.

Известное устройство для измере ния сдвига фаз, в состав которого входит преобразователь сдвига фаз в цифровой код,состоящее из смесителя ограничителя, счетчика, фазочувствительного элемента, генератора импульсов, делителей частоты и цифрового отсчетного устройства 2.

Недостатками устройства является низкая .разрешающая способность и точность за счет влияния высших гармонических составляющих в сигналах делителей частоты, а также последовательный ввод импульсов в делители частоты, что ограничивает его быстрдействие.

Цель изобретения - повышение точ-. ности и быстродействия.

Цель изобретения достигается тем, что преобразователь сдвига фаз в цифровой код, содержащий генератор импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно со входами делителей частоты, снабжен блоком суммирования, синхронным

0 детектором, перв.ым и вторым формирователями, управляемым генератором импульсов, блоком управления знаком, реверсивным счетчиком, блоком вентилей, первым И вторым преобразователями код-напряжен1 е, причем первый выход первого делителя частоты через первый формирователь соединен с первым входом блока вентилей, а второй его выход присоединен к входу

0 первого преобразователя код-напряжение, первый выход второго делителя частоты через второй формирователь соединен с первым входом синхронного детектора, а второй его выход через

5 второй преобразователь код-напряжение подсоединен к входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом синхронного детектора, выход которого соединен через блок управления знаком и управляемый генератор

импульсов соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика выход которого через блок вентилей соединен со вторым входом второго делителя частоты.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя сдвига фаз в цифроjBpft код.

Преобразователь сдвига фаз в цифровой код содержит блок 1 суммирования, первый преобразователь 2 кода в синусоидальный сигнал, синхронный детектор 3, первый формирователь 4, управляемый генератор 5 импульсов, реверсивный счетчик 6, блок 7 управления знаком, генератор 8 импульсов, первый и второй делители 9 и 10 частоты, второй преобразователь 11 коднапряжение, второй формирователь 12 и блок 13 вентилей.

Работает устройство следующим образом.

Входной синусоидальный сигнал U неизвестной фазы f подается на один из входов блока 1 суммирования, на второй вход которого подается компенсирующий сигнал и2 с выхода преобразователя 2 кода в напряжение. Йапряжение с выхода блока 1 суммирования поступает на вход синхронного детектора 3. На второй вход синхронного детектора 3 поступает через формирователь 12 напряжение, фаза первой гармоники которого сдвинута

на угол J относительно фазы напряжения Ug. Постоянная составляющая напряжения на выходе синхронного детектора 3, пропорциональная разности фаз между напряжениями 1)2 и U , преобразуется в пропорциональную частоту импульсов управляемым генератором 5 и в логические сигналы для управления знаком счета реверсивного счетчика 6 в блок 7 управления знаком. Реверсивный счетчик 6 в зависимости от знака разности фаз между напряжениями и 112 суммирует либо вычитает импульсы управляемого генератора 5 ,

Импульсы с генератора 8 импульсов высокой частоты F постоянно суммируются в делителях 9 и 10 частоты, выходные частоты последних триггеров в которых равны частоте f входного напряжения. Код делителя 9 частоты поступает на вход функционального преобразователя 2 кода в синусоидальное напряжение и на вход формирователя 4, который формирует импульсы частоты в момент изменения состояния всех триггеров делителя 9 частоты из логической единицы в логический нуль. Код, записанный в реверсивном счетчике б, через блок 13 вентилей по импульсу с формирователя 4 поступает на установочные входы делителя 10 частоты, устанавливая в последнем число, равное числу М в реверсивном

счетчике 6, тем самым сдвигается по фазе постоянно изменяющейся во времни код делителя 10 частоты относительно постоянно изменяющегося кода триггерного делителя 9 на величину, пропорциональную числу И в реверсивном счетчике 6.

Таким образом, синусоидальное напряжение с преобразователя 11, подключенного к выходам делителя 10 частоты, сдвинуто по фазе относительно синусоидального напряжения с выхода преобразователя 2 на величину, пропорциональную числу М, записанному в реверсивном счетчике 6. Реверсивный счетчик б суммирует, либо вычитает импульсы с управляемого генератора 5 до тех пор, пока напряжение Ug. с выхода функционального преобразователя 2 не станет в пртивофазе с входным напряжением Uy при этом постоянная составляющая напряжения на выходе синхронного детектора 3 равна нулю и поступление импульсов с управляемого генератора 5 на вход реверсивного счетчика б прекращается. Код в реверсивном счетчике б при равенстве нулю постоянной составляющей на выходе синхронного детектора 3 равен сдвигу фаз между входным напряжением U и опорным Uon

Любое 11зменение фазы входного сигнала Щ вызывает появление постоянной составляющей на выходе синхронного детектора 3, появление импульсов на входе реверсивного счетчика б, изменение кода в нем, сдвиг во времени постоянно изменяющегося кода делителя 10 частоты относительно кода делителя 9 -частоты и, соответственно,изменение фазы компенсирующего напряжения Uj, до тех пор, пока код в реверсивном счетчике б не будет соответствовать новому значению разности фаз между входным и и опорным и„р напряжениями.

Последовательное включение сумматора с синхронным детектором позволяет устранить влияние высших гармонических составляющих на точность преобразования фазового сдвига в цифровой код. Повышение бьастродействия обеспечивается параллельным вводом числа из реверсивного счетчика по сигналу первого делителя частоты. Применение управляемого генератора обеспечивает линейность и увеличивает диапазон допустимых скоростей изменения фазы входного сигнала.

Формула изобретения

Преобразователь сдвига фаз в цифровой код, содержащий генератор импульсов , первый и второй выходы которого соединены соответственно со входами делителей частоты, о т л и - , чающий -с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, он снабжен блоком суммирования, синхронным детектором, первым и вторым формирователями, управляемым генератором импульсов, блоком управления знаком, реверсивным счетчиком, блоком вентилей, первым и вторым преобразователями код-напряжение, причем первый выход первого делителя частоты через первый формирователь соединен с пер9ым входом блока вентилей, а второй его выход присоединен к входу первого преобразователя код-напряжение , первый выход второго делителя частоты через второй формирователь соединен с первым входом синхронного

детектора, а второй его выход через второй преобразователь код-напряже-. ние подсоединен к вхойУ сумматора, выход которого соединен со вторым входом синхронного детектора, выход ко- торого соединен через блок управления знаком и управляемый генератор импульсов соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика, выход которого через блок вентилей соединен со вторым входом второго делителя

0 частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Смирнов П.Т. Цифровые граэометры. Л., 1974, с.8-10.

2.Авторское свидетельство СССР 245914, кл.С 01 R 25/00, 1968.

f,fж