Двухканальный фазовый компаратор Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

(5) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ФАЗОВЫЙ КОМПАРАТОР

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для построения двухканальных компараторов фазы. Известен двухканальный фазовый компаратор, cqдepжalций в каждом канале преобразователь фазового сдвиг в постоянное напряжение, выходы которого подключены к резистивному блоку сравнения, соединенному с выс кочувствительным стрелочным индикатором гп. Однако известное устройство имее низкую точность. Наиболее близким rto.технической сущности к предлагаемому изобретени является двухканальный фазовый компаратор, содержащий в каждом из каналов преобразователь сдвига фаз в интервалы времени, содержащий два формирователя, усилители-ограничители, дифференцирующий элемент и тр гер, последовательно соединенные ло гический элемент И с подключенным к нему генератором импульсов и формирователь кодов, блок сравнения кодов, общий для обоих каналов и соединенный с обоими формирователями кодов, и с подключенным к нему цифровым вычислите11емГ23. Основным недостатком известного устройства является необходимость перестройки частот генератора импульсов при изменении частоты сигнала, вытекающая из условия N c),2TQ, что ограничивает его частотный диапазон и.затрудняет автоматизацию измерения, а также приводит к дополнительной погрешности за счет нестабильности и неточной установки частот генераторов импульсово Необходимость перестройки генераторов при f(j OQ. f о отсутствует в режиме усреднения за постоянное измерительное время tyijj ij При этом код N - приближенно равен суммарному коду периодов сигналов -1 где n t jM/Tj- целая часть отношения . Если нижняя граничная частота сиг нала удовлетворяет условию (JQO500)/t:,,,To коды N,Nqi, М(практиче ки не зависят от частоты сигналов и дополнительная погрешность за счет некратности времени измерения и пери ода сигнала будет достаточно мала С ростом частоты она быстро уменьшается -до нуля. Однако в этом случае :известный фазовый компаратор оказывается функционально избыточным, в частности, компарирование сдвига фаз может быть выполнено без таких сложных и дорогостоящих устройств, как блок сравнения кодов и цифровой выч слитель „ Цель изобретения - повышение надежности работы двухканального фазового компаратора. Поставленная цель достигается тем что а двухканальный фазовый компаратор, содержащий два преобразователя . сдвига фаз в интервале времени, последовательно соединенные генератор импульсов, и блок квантования, соединенный с выходом первого преобразователя сдвига фаз в интервалы времени, вход опорного канала которого подключен к источнику опорного сигнала, а вход измерительного канала - к источнику измерительного си|- нала, введенывремязадагащий блок, счетчик импульсов и соединенный с .ними блок управления, при этом счетчик импульсов соединен с выходом бло ка квантования, первый вход времязадаю1цего блока соединен с генератором импульсов, второй - с выходом блока управления, а выход - со входом блок квантования, соединенным с выходом Преобразователя сдвига фаз в интервалы времени, вход опорного канала.которого подключен к источник измерительного сигнала, а вход измерительного канала - к источнику опор ного сигнала. На чертеже приведена структурная схема двухканального фазового компаратора. Устройство содержит преобразователи 1 и 2 сдвига фаз в интервалы времени, подключенные выходами к бло ку 3 квантования, соединенные с блоком 3 квантования и между собой, генератор А импульсов и времязадающий блок 5 сметчик 6 импульсов, соедит ненный с блоком 3 квантования и бло84 КОМ 7 управления, соединенным также с времязадающим блоком 5. Устройство работает следующим образоМоНа входы первого преобразователя 1 сдвига фаз в интервалы времени поступают два сигнала с частотой F и заданным сдвигом фаз 4 , на входы второго преобразователя 2 сдвига фаз в интервалы времени .поступают сигналы частотой Р| и фазовым сдвигом /о, который нужно .сравнить с заданным, С помснцью, первого преобразователя 1 сдвига фаз в интервалы времени формируются временные фазовые интервалы, пропорциональные сдвигу jj)a3 . В отличие от первого преобразователя 1 вход опорного канала второго Преобразователя 2 сдвига фаз в интервалы времени подключен к источнику измерительного сигнала, а вход измеритального канала - к источнику опорного сигнала В результате на выходе преобразователя 2 формируются временные (фазовые) интервалы, пропорциональные разности (ЗбО-Ч), Сформированные фазовые интервалы поступают на блок 3 квантования, где заполняются импульсами частоты (j от генератора k импульсов и образующие пачки импульсов поступают на вход счетчика б импульсов. Так как фазовые интервалы с преобразователей 1 и 2 могут е блоке 3 квантования перекрываться ас времени, осуществляется временное разделение соответствующих пачек импульсов, обеспечивающее их раздельную регистрацию счетчиком 6 импульсов. Времязадающий блок 5, реализуемый на основе делителя частоты, сформирует время измерения (oV -10 -tg, выбираемое из условия непосредственного отсчета результата измерения в градусах фазы (Р - соответствует количеству фазовых интервалов за период сигнала) „ За это время измерения с блока 3 квантования на счетчик 6 импульсов поступит число импульсов Ncf « i,,. 10 NV () -10, а результирующий выходной код счетчика 6 импульсов равен t Nvf + (ЗбО Ч-, - ю . После исключения слагаемого ЗбО° вследствие переполнения счетчика 6 импульсов, этот код равен разности сравниваемого и заданного фазовых сдвигов первого и второго преобразователей 1 и 2. Блок 7 управления синхронизирует работу всех блоков устройства, и в частности, осуществляет его ручной или автоматический запуск, сброс сче чика 6 импульсов после завершения цикла измеренияJ подготовку времязадающего блока 5. Все блоки прибора реализуются на основе типовых интегральных микросхем. Таким образом, введение новых эле ментов и связей позволяет существенно повысить надежность работы двухка нального фазового компаратора без снижения его точности при работа вди пазоне частот от десятков герц до единиц мегагерц. Формула изобретения Двухканальный фазовый компаратор, содержащи два преобразователя сдвига фаз в интервалы времени, последовательно соединенные генератор импул сов и блок квантования, соединенный с выходом первого преобразователя сдвига фаз в интервалы времени. вход опорного канала которого подключен к источнику опорного сигнала, а вход измерительного канала - к источнику измерительного сигнала, о т /1 и чающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введены времязадающий блок, счетчик импульсов и соединенный с ним блок управления, при этом счетчик импульсов соединен с выходом блока квантования, первый вход времязадающего блока соединен с генератором импульсов, второй - с выходом блока управления, а выход со входом блока квантования, соединенным с выходом второго преобразователя сдвига фаз в интервалы времени, вход опорного канала которого подключен к источнику измерительного сигнала, а вход измерительного канала - к источнику опорного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 256863, кл, G 01 R 25/00,1969. 2 Авторское свидетельство СССР № 675372, кл. G 01 R 25/00, Т9б9 (прототип).