Устройство цифрового сопровождения фазы периодического сигнала Советский патент 1982 года по МПК H03L7/00 

(S) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ФАЗЫ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА

1

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в фазометрах, регулирующих и управляющих устройства электрических и радиотехнических систем для получения информации о мгновенном текущем значении фазы периодического сигнала .

Известно устройство для измерения мгновенных значений периодически повторяющихся процессов, выполненное на электронной лампе, цепь в сетки которой включено импульсное устройство, например неоновая лампа, питаемая через фазовращатель переменным током частоты, равной частоте исследуемого процесса. В этом устройстве задание момента . измерения, т.е. формирование информации о текущей фазе исследуемого процесса, осуществляется с помощью времязадающей цепочки, собранной на конденсаторе и неоновой лампе. Запуск этой цепочки синхронизирован

, С измеряемым периодическим процессом.

Использование электронных времязадающих цепочек для формирования информации о текущей фазе периодического процесса обеспечивает большое быстродействие устройства и расширяет область его использования 11 и Ш.

Недостатком такого устройства является увеличение погрешности формирования сигнала сопровождения при отклонении частоты исследуемого периодического процесса от основной частоты, на которую настраиваются времязадающие цепочки.

Известно также устройство цифрового сопровождения фазы периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, сумматор импульсных последовательностей и счетчик импульсов, выход которого является выходом устройства, а также детектор нулей

периодического.сигнала, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу установки счетчика импульсов 33.

Однако известное устройство не обеспечивает достаточного быстродействия и точности цифрового сопровождения при изменении частоты периодического процесса.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности.

Для этого в известное устройство цифрового сопровождения фазы периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, сумматор импульсных последовательностей и счетчик импульсов, выход которого является выходом устройства, а также детектор-нулей периодического сигнала, вход которого является входом устройства, а .выход подключен к входу установки счетчика импульсов, введены последовательно соединенные измерительный счетчик импульсов, регистр памяти и параллельный сумматор-накопитель, при этом выход детектора нулей периодического сигнала подключен к управляющему входу регистра памяти и к входу установки измерительного счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход параллельного сумматора-накопителя подключен к другому входу сумматора импульсных последовательностей, выход которого соединен с входом стробирования параллельного сумматора-накопителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство цифрового сопровождения фазы периодического сигнала содержит генератор 1 импульсов, сумматор 2 импульсных последовательностей, измерительный счетчик 3 импульсов, детектор нулей периодического сигнала, счетчик 5 импульсов, регистр 6-памяти, параллельный сумматор- накопитель 7, вход 8 и выход 9.

Устройство работает следующим образом.

На вход 8 поступает периодический сигнал с периодом Т,Детектор 4 нулей периодического сигнала при переходе сигнала через нуль от - к + вырабатывает импульс, по которому содержимое измерительного счетчика 3 импульсов записывается в регистр 6 памяти, а затем измерительный счетчик 3 импульсов и счетчик 5 импульсов устанавливают в начальное, в данном случае в нулевое положение.

Таким образом, в этот момент содержимое счетчика 5 импульсов соответтвует нулевому значению фазы периодического сигнала.

Генератор 1 импульсов вырабатывает импульсную последовательность с частотой F, выбираемую, исходя из разрядности счетчика 3 импульса и допустимого отклонения периода выходного сигнала Т так, чтобы при

максимальном периоде измерительный счетчик 3 импульсов не был переполнен. В промежутках между импульсами установки счетчик 3 импульсов продвигается частотой F. Таким

образом, за период Т входного сигнала счетчик 3 импульсов принимает РхТ импульсов.

В регистр 6 памяти число из счетчика 3 импульсов записывается

в обратном коде

(1)

AS S - FxT

где S-емкость счетчика 3.

Импульсы частоты F с выхода генератора 1 импульсов поступают на первый вход сумматора 2 импульсных последовательностей и далее на счетный вход счетчика 5 импульсов

и стробирующий вход параллельного сумматора-накопителя 7. Одновременно на параллельный вход параллельного сумматора-накопителя 7, емкость которого равна емкости счетчика 3 импульсов, из регистра 6 памяти подается рассогласование &S. Следовательно, каждым импульсом частоты F величина накопленной суммы в параллельном сумматоренакопителе 7 увеличивается над5. При непрерывном стробировании параллельный сумматор-накопитель 7 переполняется, на его выходе переноса из старшего разряда вырабатывается

импульс, цикл заполнения возобнавляется. ИмпуЛ1;с переноса с выхода параллельного сумматора-накопителя 7 поступает на второй вход сумматора 2 импульсных последовательностей

и далее одновременно на счетный вход счетчика 5 импульсов и стробирующий вход паралле/ibHOro сумматора-накопителя 7. Таким образом, в момент перепол нения параллельного сумматора-макопителя 7 в него вводится начальная сумма, равная AS, которая является исходной при последующем цикле его заполнения. При наличии остатка в параллельном сумматоре-накопителе 7 в момент формирования импульса переполнения исходной величи ной является сумма остатка и л5. В. дальнейшем для упрощения понимания работы схемы описание дается без учета остатка. Количество импульсов, стробирую щих параллельный сумматор-накопитель 7 в очередном цикле накопления равно и еи1 где ent - целая часть выражения, . , стоящего в скобках; S-AS - емкость сумматора-накопителя 7 после введения начального числа Д5 . Период заполнения параллельного сумматора-накопителя 7 равен с учетом (1) При этом общее количество цикло переполнения параллельного суммато ра-накопителя 7 за период входного сигнала Т Таким образом, на второй вход су матора 2 импульсных последовательно тей и далее на счетный вход счетчика 5 импульсов за период сопровождаемого сигнала Т поступает AS дополнительных импульсов, что равно величине рассогласования в измери.тельном счетчике 3 импульсов. Общее количество импул.ьсов, поступивших на счетный вход счетчика 5 импульсо в течение периода Т входного сигнал равно N S S (6 И не зависит от величины этого периода и частоты при установившейся частоте входного сигнала. Таким образом, на выходе 9 устройства формируется цифровая развертка с постоянным количеством дискрет в течение периода входного сигнала, т.е.синхронизированная с началом и концом этого периода.Мгновенные значения этой развертки соответствуют текущим значениям фазы входного сигнала с погрешностью, не превышающей одной дискреты счетчика 3 импульсов. Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает предельное быстродействие, которое определяется только параметрами элементной базы. Формула изобретения Устройство цифрового сопровождения фазы периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, сумматор импульсных последовательностей и счетчик импульсов, выход которого является выходом устройства, а также детектор нулей периодического си1- нала, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу установки счетчика импульсов, ОТличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены последовательно соединенные измерительный счетчик импульсов, регистр памяти и параллельный сумматор-накопитель, при этом выход детектора нулей периодического сигнала подключен к управляющему входу регистра памяти и к входу установки измерительного счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход параллельного сумматора-накопителя подключен к другому ВХОДУ сумматора импульсных последовательностей, выход которого соединен с входом стробирования параллельного сумматора-накопителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство № 11083, кл. 6 01 R 19/0i«, 193. 2.Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В.Н. Шляндина. М., Энергия, 1972, с. 92-12Jt, рис. 3.21. 3.Бухвинер В.Е. Дискретные схемы в фазовых системах радиосвязи. М., Связь, 1969, с. 2, рис. 1.11 (прототип). .

Bxoff л g

П

Вь/ifoff