Устройство преобразования фазовогоСдВигА B цифРОВОй КОд Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

,. 1 / Изобретение .относится к измерительной ..технике и может быть использовано для автоматизации измерений разности фаз периодических сигналов и одиночных радиоимпульсов. Известен автокомпенсационный фазометр с цифровым отсче.том, состоящий из отсчетного устройства, триггерного распределителя, электронного ключа , генератора ynpaajyiroiUHX импуль сов, ключей фазовращателей Недостатки фазометра - низкий динамический диапазон частот, на которых возможно проведение измерения, малая разрешающая способность, особенно в области высоких частот, слож ность структуры устройства и алгорит ма измерений для непосредственной индикации результата в градусах и-ми нутах. Известен цифровой измеритель разности фаз за один период, выполненны в виде триггера-селектора моноимпуль са, состоящий из обострителей входных сигналов, мультивибраторов задер жки, измерительного триггера, управляемого генератора пачки счетных импульсов и быстродействующего счетчика 2. Однако в устройстве фазовый сдвиг между сигналами измеряется .на фиксированной частоте 215-кГц, точность измерения очень низка и составляет приблизительно Ь°. Кроме того, невозможно получить информацию о фазе в грещусах и минутах с изменением частоты. . Цель изобретения - расширение частотного диапазона измерения, и получение информации о сдвиге, фаз в угловых единицах. Указанная цель достигается тем, что в устройство, преобразования фазового сдвига в цифровой код, со- . держащее блок вьщеления длительности импульса, равного сдвигу фаз, генератор счетных импульсов, элемент И и счетчик импульсов, вводится зарядно-разрядный элемент, блок выделения спада импульса, триггер линейного разряда и генератор тока заряда периода, при этом выход блока выделения длительности импульса соединен через блок выделения спада импульса о первым входом триггера линейного разряда и первым входом зарядно-разрядного элемента, выход которого соединен со вторым входом триггера линейного разряда, а второй вход - с

выходом генератора тока заряда периода , вход которого подключен к первому входу блока выделения длительности импульса, выход триггера линейного разряда соединен с третьим входом 9арядно-разрядного элемента и с одним из входов элемента И, вто.рой вход которого подключен к генератору счетных импульсов, а выход к счетчику импульсов.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из блока 1 выделения длительности импульса, равного сдвигу фаз, выход которого соединен с первым входом зарядноразрядного элемента 2 с накопительным конденсатором 3 и со входом блока 4 выделения спада импульса. Между входом блока 1 выделения длительности импульса и вторым входом зарядно-разрядного элемента 2 включен генератор 5 тока заряда периода с конденсатором 6. Выход зарядно-разрядного элемента 2 и выход блока 4 выделения спада импульса соединены соответственно с первым и вторым входами триггера 7 линейного разряда, выход которого и выход генератора 8 счетных импульсов подключены ко входам элемента И 9, а выход триггера 7 линейного разряда - к третьему входу зарядноразрядного элемента 2, выход элемента И 9 соединен со входом счетчика 10

Устройство работает следующим образом .

По сигналу ЗЛПУСК блок 1 выделяет интервал времени, равный .одному периоду опорного сигнала из напряженик УОП и формирует длительность импульса, равного сдвигу фаз за один период Сф . В течение длительности осуществляется заряд накопительного конденсатора 3, который прекращается сигналом, сформированным блоком 4 (спадом импульса Сф ), устанавливающим в единицу триггер 7 линейного разряда, после чего происходит стадия линейного разряда конденсатора 3 током, пропорциональным напряжению генератора 5 тока заряда периода, в котором уже содержится информация о периоде. В момент времени, когда конденсатор 3 разрядится примерно до нулевого уровня, зарядно-разрядный элемент 2 вырабатывает короткий импульс, возвращающий триггер линейного разряда в исходное (нулевое) состояние.

Таким образом, на выходе триггера 7 линейного разряда формируется импульс, длительность которого определяется временем разряда tp конденсатора 3, поступающий на один из входов элемента И 9, на его другой вход подаются счетные импульсы с генератора 8, количество которых на выходе подсчитывается счетчиком 10. Содержимое счетчика пропорционально фазовому

сдвигу за один период и представлено непосредственно в градусах и минутах.

Напряжение на выходе генератора тока заряда периода равно

Зп -г

и,

Сп

где Тц- период опорного сигналаЗп- ток заряда конденсатора 6. Ток разряда конденсатора 3 выражается соотношением

Jn TO

- UIL

to

RgC

где Ra - эквивалентное сопротивление, определяющее ток разряда.

Время разряда конденсатора tp связано с током Зр формулой

t - , ,

Р Зргде Уф - напряжение, до которого заряжается конденсатор 3 за длительность и 1IIyльca С

Раскрывая значеФ

ния U( и Зр, получим

f - . Зэф г - - Р Т, Зп п

5

где заряда конденсатора 3. Учитывая, что сдвиг фаз между опорным и измеряемым сигналами равен

Ч--21г(tф/TпX

получим окончательное выражение для

0 измеряемого сдвига фаз

On I vf ,2 -.---1„ 2ГС-Ь„к,

JT

где

-1

5

- ton,t

КVS

Зф

Из этого соотношения видно,- что tpпропорционально сдвигу фаз и не зависит от периода измеряемого сиг-,

0 нала.

Предлагаемое устройство nt eo6paзования фазового сдвига в цифровой код позволяет тем самым расширить динамический диапазон частот измерения сдвига фаз и получить информацию

5 о фазе в градусах и минутах.

Формула изобретения

Устройство преобразования фазового сдвига в цифровой код, содержа0щее блок выделения длительности импульса, равного сдвигу фаз,генератор счетных импульсов, элемент И и счетчик импульсов, отличающеес я тем, что, с целью расширения

5 частотного диапазона измерения и получения информации о сдвиге фаз в угловых единицах, оно снабжено зарядно-разрядным элементом, блоком выделения спада импульса, триггером

0 линейного разряда и генератором тока заряда периода, при этом выход блока выделения длительности импульса соединен через блок выделения спада импульса с первым входом триг5гера линейного разряда и первым входом зарядно-раэрядного элемента, выход которюго в свою очередь соединен со вторым входом триггера линейного разряда, а второй вход - с выходом генератора тока заряда периода, вход которого подключен к первому входу -блока выделения длительности импульса, выход триггера линейного разряда соединен с третьим входом зарядноразрядного элемента и с одним из входов элемента И, второй вход которого подключен к генератору счетных импульсов, а выход - к счетчику импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

278870, кл, G 01 R 25/04,24,12.68.

2.Авторское свидетельство СССР

578625, кл. G 01 R 25/00,23.06.72.

.