Цифровой фазометр с постояннымизМЕРиТЕльНыМ BPEMEHEM Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР С ПОСТОЯННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ БРЕМЕНЕМ

Изобретение относится к радиоизме рительной технике, а именно к фазовым измерениям,и может быть использовано для повышения быстродействия и точности цифровых фазометров при измерениях в широком диапазоне частот. Известен фазометр с времяимпульсным преобразованием, время измерения которого равно периоду измеряемого сигнала и содержащий формирующие устройства, управляемые триггеры, генератор квантующих иьтульсов, элементы совпадения и счетчик импульсов L1J Недостатком фазометра с измерением за период исследуемого процесса является увеличение погрешности дискретного преобразования (погрешности квантования) на высоких частотах. Известен также фазометр, в котором время измерения равно определенному заранее заданному количеству периодов входного сигнала. Этот фазометр содержит преобразователь фазаинтервал времени, счетчик, элементы совпадения, генератор частоты, триггер, схему вьщеления заднего фронта, переключатель и две пересчетнЫе схемы, одна из которых представляет собой счетчик периодов, позволяющий автоматически прекратить измерение после прохождения заранее заданного количества периодов входного сигнала. Данный фазометр работает в большем частотном диапазоне, чем фазометры с измерением за период 2. Недостатком фазометра является увеличение времени измерения на низких частотах или необходимость производить переключения коэффициентов деления пересчетных схем при изменении частоты сигнала. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является фазометр с постоянным измернт.епьным временем, содержащий первый и второйформирователи, управляющий триггер, элементы соэпа;п1ения, генератор счёт-. 3 ных импульсов, регистрирующий и вре-мязадающий счетчики (время измерения постоянно), формируется времязадакидим счетчиком и определяется моментом его переполнения импульсами генератора счетных импульсов. Отсчет фазы в таких фазометрах осуществляется непосредственно по индикатору и не зависит от частоты исследуемого сигнала з . Недостатком известнЪго фазометра постоянным измерительным временем является погрешность дискретного преобразователя, обусловленная некратностью времени измерения и периода сигнала. Эта погрешность проявляется на низких частотах. Для ее уменьшения в данном фазометре требуется существенное увеличение времени измерения. . Цель изобретения - повышение быст родействия и точности измерения в вгароком диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем что 9 цифровой фазометр с постоянным измерительным временем содержащий первый и второй формирователи импуль сов, выходы которых связаны со входа ми управляющего триггера, выход ,управлякицего триггера через последовательно соединенные первый элемент совпадения и регистрирующий счетчик подключен к первому входу арифметического блока, генератор счетных импульсов, выход которого через второй злемент совпадения и времязадающий счетчик подключен ко второму вхо ду арифметического блока, выход рторого элемента совпадения подключен ко входу первого элемента совпадени дополнительно введены два элемента совпадения и два триггера, первые входы дополнительных элементов совпадения соединены между собой, прямой и инверсный выходы первого дополнительного триггера подключены к вторым входам второго и первого дополнительных элементов совпадений, выход первого дополнительного элеме та совпадения подключен к первому входу второго дополнительного триггера, к единичн(му входу которого п ключен выход второго дополнительног элемента совпадения, вход первого дополнител-ьного элемента совпадения соединен с выходом второго формиров теля импульсов, выход второго допол нительного триггера подключен ко в,т ррму входу второго элемента совпаде 3 ния, а выход времязадающего счетчика оединен со входом первого дополнительного триггера. На чертеже изображена структурая схема фазометра. Фазометр содержит первый и втоой формирователи 1 и 2 импульсов, правлянмций триггер 3, второй и перый элементы 4 и 5 совпадения, генеатор 6 счетных импульсов, регистриующий счетчик 7, устройство 8 упавления, включакщее в свой состав ервый и второй дополнительные триггеры 9 и 10, первый и второй дополни тельные элемен-па 11 и 12 совпадения ремязадающий счетчик 13, арифметический блок 14.. Работает фазометр следующим образом. Исследуемые сигналы подаются на вход первого и второго формиройателей импульсов 1 и 2. Формирователи преобразуют входные последовательности в серию остроконечных импульсов, привязанных к периоду следования исследуе в)1х сигналов. Управлякхций триггер 3 с раздельным запуском формирует импульсы длительностью ty, пропорциональной разности фаз исследуемых сигналов. В момент времени, когда второй элемент совпадения 4 открыт, в первом элементе совпадения 5 происходит заполнение указанных импульсов импульсами высокой частоты f генератора 6 счетных импульсов. Полученные таким образом пачки импульсов поступают на регистрирующий счетчик 7, который подсчитывает число импульсов, поступивших на его вход за некоторое иэмеритепьное время. Импульс времени измерения формируется устройством 8 управления и подается на второй вход второго элемента совпадения 4. В началышй момент времени, до прихода внешнего импульса запуска фазометра на клемМу Пуск, первый и второй дополнительные триггеры 9 и 10 находятся в нулевом состоянии. С приходом сигнала Пуск первый дополнительный триггер 9 перебрасывается в единичное состояние, закрывая тем самым первый дополнителышй элемент 11 совпадения и открывая второй -дополнительный элемент 12 совпадения, через который синхроимпульсы второго формирователя 2 поступают на единичный вход второго дополнительного триггера 10. Первый импульс синхронизации, следующий после описанных переключений, переводит второй дополнительный триггер 10 в единичное состояние, формируя таким образом начало измерения. По достиже нии некоторого времени, определяемог заполнением времязадающего счетчика 13, с него на первый дополнительный триггер 9 поступает импульс сброса. Первый дополнительный триггер 9 перебрасывается в исходное состоя ше, закрывая второй дополнительньй элемент 12 совпадения и открывая первый дополнительный элемент I1 совпадения через который импульсы синхронизации поступают на сброс второго дополнительного триггера 10. Переброс второго дополнительного триггера в нуле . вое состояние завершает процесс измерения . Формируемое таким образом время измерения кратно периоду ис{Кледуемого сигнала и определяется по величине времязадающим счетчиком. Ве личина времени измерения практически постоянна во всем диапазоне рабочих частот и меняется лишь в пределах периода Т исследуемого сигнала. По окончании измерительного времени в регистрирумцем счетчике 7 содержится код, соответствующий . n.tj,f, где п - число периодов исследуемого сигиала за время измерения, а во вре мязадакщем счетчике 13 - код соответствующий времеш измерения. Далее коды обоих счетчиков поступают на арифметический блок 14, производя щий операцию , т.е. вывдслямщий искомое значение разности фаз Предлагае1«л фазометр позволяет произвйдить автоматизированиле измерения разнос-т фаз сигналов в широком да1апазоне частот от ин4фаш1зких до десятков мегагерц. Простота реали зации фазометра определяется использованием современной микроэлемеитной баз - арифметических блоков. Формула изобретения Цифровой фазометр с постоянным измерителышм временем, содержащий 736 первый и второй формирователи им.пульсов, выходы которых связаны со входами управляющего триггера, выход управляющего триггера через последовательно соединенные первый элемент совпадения и регистрирующий счетчик подключен к первому входу арифметического блока, генератор счетных импульсов, выход которого через второй элемент совпадения и времязадаклций счетчик подключен ко второму входу арифметического блока, выход второго элемента совпадения подключен ко входу первого элемента совпаде1ля, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения в широком диапазоне частот, в него дополнительно введе1д 1 два элемента совпадения, и два триггера, первые входы дополнительных элементов совпадения соединены между собой, прямой и инверсный выходы первого дополнительного триггера подключены ко вторым входам второго и первого дополнительных элементов совпадения, выход первого дополнительного элемента совпадения подключен к первому входу второго дополнительного триггера, к единичному входу которого подключен выход второго дополнительного элемента совпадения, вход первого дополнительного элемента совпадения соединен с выходом второго формирователя импульсов, выход второго дополнительного триггера подключен ко второму входу второго элемента совпадения, а выход времязадающего счетчика соединен со входом первого дополнительного триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1..Смирнов П.Т Цифровые фазометры. Д., Энергия, 1974, с. 16. 2.Авторское свидетельство СССР 216841, кл. GO R 25/00, 1968. 3« Автсфское свидетельство СССР 123617, кл. G 01 R 25/00, 1963.