Двухканальный фазовый компаратор Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ФАЗОВЫЙ КОМПАРАТОР

Изобрегение относится к радиоизмерительной технике и можег быть использовано для построения широкодиапазонных двухканальных компараторов фазы. Известно устройство для компарирова ния сдвига фаз, содержащее в каждом канале преобразователь фазового сдвига в постоянное напряжение, выходы которого подключены к резистивному блоку сравнения, связанному с высокочтествитель- ным стрелочньш индикатором L . Однако устройство имеет большую погрешность. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемомурезультату является устройство , содержащее в каждом канале преобразователь сдвига фаз в интервалы времени, включающий в себя два формирователя, усилителя-ограничителя, дифференцирующий эле мент и триггер, последовательно соединен вые логический элемент И с подключенным к нему генератором импульсов и фор мирователем кодов, блок сравнения кддов о&ций для обоих каналов, связанный с формирователями кодов и с вычислительным Jблoкoм Г В логическом элементе И данного компаратора осуществляется квантование временных (фазовых) интервалов, поэтому в дальнейшие этот узел целесообразно назьгоать блоком квантования. Пачки импульсов с блоков квантхэвания в формирователях кодов :преобразуют ся в цифровой код, пропорциональный измеряемому сдвигу фаз. Непосредственное сравнение (вычитание) сформированных кодов в блоке сравнения возможно только при одинаковом для обоих каналов значении fo-tf-i огТагде первого и второго генераторов импульсов, Tj-f f jT -l/ti периоды сигналов. Данное условие требует перестройки частот генераторов импульсов при изменении частоты сигнала, что представляет определенные трудное- ти в широком диапазоне частот, а также приводит к дополнительной погрешности 360 за счет несгабильносги частот генераторов. Постоянное время измерения устройства обуславливает погрешность, вызванную некратностью времени измерения и периода сигнала, особенно значительную в области низких частот. Эта погрешность ограничивает частотный диапазон двухканального фазового компаратора. Цель изобретения - повышение томвости измерения и расширение частотного диапазона двухканального фазового компаратора. Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный фазовый компаратор, содержащий в каждом канале последовательно соединенные преобразователь фазового сдвига в интервалы времени, входы которого являются входами устройства, блок квантования и формирователь кодов и общий для обоих каналов блок сра внения кодов, первый вход которого соединен с выходом вычислительного блока первого канала, генератор импульсов, вы ход которого соединен со вторыми входами первого и второго блоков квантования, введены второй вычислительный блок блок управления и два времязадающих блока, соединенных первыми входами соответственно с выходами первого и второ го преобразователей -сдвига фаз в интервалы времени, а вторыми входами - с выходом генератора импульсов, причем первые входы времязадающих блоков соединены с третьими входами блоков кван- тования, а вторые - с первыми входами вычислительных блоков, вторые входы ко торых соединены с выходами соответствующих формирователей кодов, а выход вычислительного блока второго канала соединен со вторым входом блока сравнения кодов, выход которого соединен со входом блока управления, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами формирователей кодов и третьими входами времяаадающих и вьгчисли тельньрс блоков. На фиг. I приведена структурная схе: ма компаратора фазы; на фиг. 2 - струк туркая схема времязацающего блока. Компаратор фазы (фиг. I) содержит два измерительных канала I и 2, содержащих последовательно .соединенные преобразователи 3 и 4 сдвига фаз в интервалы времени, блоки 5 и 6 квантования подключенным к ним генератором 7 импу льсов, времязадающие блоки 8 и 9, форм . рователи Ю и It кодов, вычислительные 44 блоки 12 и 13 и связанный с ними блок 14 сравнения кодов, а также блок 15 управления, связанный с блоками 8-14. Устройство работает следующим образом. На вход измерительного канала 1 поступают два сигнала с частотой F и заданным сдвигом фаз , на вход канала 2 поступают сигналы с частотой F и фазовым сдвигом Чс I который нужно сравнить с заданным, С помощью преобразователей 3 и 4 фазовых сдвигов в интервалы времени формируются эквивалентные временные интервалы, которые затем в блоках 5 и 6 квантования заполняются счетными импульсами частот fg ге- нератора 7 импульсов и образующиеся пачки импульсов, регистрируются формирователями 10 и 11 кодов. Времязадающие блоки 8 и 9 формируют для каждого канала время измерения, рав- ,ное целому числу периодов сигнала и определяемое из условия: -fc ит,м-СЬизМотЗ )T+лT::ИT, где т - период сигнала (T, -f |Р -или Tu f/F-2. ), -tигмо - некоторое базовое время измерения, одинаковое для обоих каналов , /Т целая часть отношений -Ь /т .На частотах свыще (/Ь| яц время измерения в диапазоне частот изменяется в пределах лТ , а в области частот Р 1/-Ьие Мооно определяется периодом сигнала. Из-за этого исключается погрешность за счет некратности времени измерения и периода сигнала, свойственная измерителям с постоянным: временем измерения и расширяется диапазон рабочих частот компараторов фазы. За время измерения- в формирователях 10 и II кодов -ф умируются коды 4 Xil-i4 ii)/to vX -t4 iiO/to,a во времязадакнцих блоках 8 и 9 формируются коды V-(.|;T,J/t,(.|:T2 ) /ioЭти коды вводятся в вычислительные блоки 12 и 13, выполняющие деление кодов Мц) I N т и . умножение на масштабный множитель 36О. Результаты вычисления соответсгауют заданному и сравниваемому сдвигам фаз в градусах 360 К1ц) IN i 360 f2. Блок сравнения кодов осуществляет вычитание полученных кодов и Чг , т.е. формирует код Д.Ц 4 - соответствующий отклонению сравниваемого сдвига фаз от заданного. Этот блок может быть реализован как аппаратными, так и программными средствами. В последнем случае для этой цели можно ис- 590 пользовать один из имеющихся вьпшслительных блоков. Схема времязадающего блока, реализуюшего описанные функции (фиг. 2) соде{ жит триггер 16, D-триггер 17, элемент И 18 и времязадающий счетчик 19, Устройство работает следующим образом. По команде с блока управления 15 . -триггер 16 по входу 9 (а) устававливается в единичное состояние, Ближайщим по времени импульсом привязки к одному из нуль-переходов входного сигнала с преобразователя фазовых интервалов в код 3(4), (б) -триггер также устанавливается в единичное состояние и открывает элемент И 18, через который от генератора 7 импульсов (в) на времязадающий счетчик 19 начинают поступать счетные импульсы частоты fg, К выходу N разряда времязадающего счетчика подключен второй вход RS-триггера 16 и в момент заполнения этого разряда, соответствующий времени Re -триггер 16 переключается в нулевое состояние. Ближайщим импульсом привязки с преобразователя фазового сдвига в интервал врилени 3(4) D-триггер 17 также установится в нуль и закроет элемент°И 18, что соответствует окончанию времени измерения. Код времязадающего счетчика 19, равный вводится в вычислительный блок 12 или 13 (д), а импульс с выхода элемента И 18 (г) длительностью-fc И,(Т или ЬмгМ2. i(2. управляет блоком квантования 51 6),

Формула изобретения

Двухканальный фазовый компаратор, содержащий в каждом канале последова-

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I, Двторское свидетельство СССР

№ 256863, кл. G 01 R 25/ОО, 1969,

2, Авторское свидетельство СССР № 675372, кл. Q 01 R 25/ОО, 1979. 46 гепьно соединенные преобразователь фазового сдвига в интервалы времени, входы которого являются входами устройства, блок квантования и формирователь кодов и общий для обоих каналов блок сравнения кодов, первый вход которого соединен с выходом вычислительного блока первого канала, генератор импульсов, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго блоков квантования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет измерения фазового сдвига в каждом канале за целое число периодов, опреде- ляемое стандартным временным интервалом, в него введены второй вычислительный блок, блок управления и два время- задающих блока, соединенных первыми входами соответственно с выходами первого и второго преобразователей сдвига фаз в интервалы времени, а вторыми входами - с выходом генератора импульсов, причем первые выходы времязадающих блоков соединены с третьими входами блоков квантования, а вторые - с первыми входами вычислительных блоков, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих формирователей кодов.а выход вычислительного блока второго кадала соединен со вторым входом блока сравнения кодов, выход которого соединен со входом блока управления, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами формирователей кодов и третьими входами времязадающих и вычислительных блоков.

V

Фиг.1

v

Фиг.2