Двухполупериодный цифровой фазометр Советский патент 1982 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для построения широкодиапазонных цифровых фазометров. Известен цифровой фазометр, содер жащий в каждом канале последовательн соединенные формирователь и триггерделитель частоты на два, а также два управляемых триггера и электронных ключа, блок синхронизации триггеровделителей частоты на два генератор импульсов, времязадающий блок, элемент совпадений и счетчик импульсов с индикацией l. Диапазон частот, в котором обеспечивается автоматическое исключение мертвых зон в данном фазометре ограничивается частотой F 1/2С, где Тр - разрешающее время управляемого триггера. Более широкий диапазон рабочих ча тот имеет двухполупериодный цифровой фазометр с двумя триггерами-делителями частоты в канале, содержащий в каждом канале формирователь, первый элемент совпадений и последовательно соединенные первый триггер, второй элемент совпадений, второй триггер и третий элемент совпадений, причем вторые входы второго и третьего элементов совпадений соединены с входами соответствующих триггеров, подключенных выходами к входам первого элемента совпадений, соединенного также со вторыми выходами (|юрмирователя, а выходы триггеров второго канала соединены также с дополнительным элементом совпадений, соединенным -с выходом третьего элемента совпадений первого канала, к выходу дополнительного элемента совпадений подключен дополнительный триггер, соединенный вторым входом с первым выходом первого ({юрмирователя и выходом - с входом четвертого элемента совпадений, соединенного входом с первым выходом 3 9 первого формирователя, а выходом с входом первого триггера первого ка нала, первый выход второго формирователя соединен с входом соответствующего ему первого триггера второго канала, выходы первого и третьего элементов совпадений обоих каналов подключены к входам первого и второго управляемых триггеров, к выходам которых подключены соответствующие электронные ключи, соединенные через сумматор (элемент ИЛИ) и третий электронный ключ с входом счетчика с дешифратором, а вторыми входами с соответствующими выходами третьего формирователя импульсов, соединенног с генератором счетных импульсов и времязадающим блоком, подключенным выходом к второму входу третьего электронного ключа. Наличие триггерных делителей частоты в каналах данного фазометра обеспечивает автоматическое исключение мертвых зон и расширение верхней границы частотног диапазона 2j. Однако за счет деления частоты на чертеже возрастает свойственная цифровым фазометрам с постоянным измери тельным временем погрешность за счет некратности времени измерения и частоты сигнала, а также погрешность квантования, связанная с уменьшением числа усредняемых за время измерения фазовых (временных) интервалов. Цель изобретения - повышение точности измерения цифровых фазометров с триггерными делителями частоты в каналах. Эта цель достигается тем, что в двухполупериодный цифровой фазометр, содержащий в каждом канале формирова тель, первый элемент совпадений и по следовательно соединенные первый триггер, второй элемент совпадений, второй триггер и третий элемент совпадений, причем вторые входы второго и третьего элементов совпадений соединены с входами соответствующих триггеров подключенных выходами к входам первого элемента совпадений, соединенного также с вторым выходом формирователя, а выходы триггеров второго канала соединены также с дополнительным элементом совпадений, соединенным с выходом третьего элемента совпадений первого канала, к выходу дополнительного элемента совпадений подключен дополнительный 74 триггер, соединенный вторым входом с первым выходом первого формирователя и выходом с входом четвертого элемента совпадений, соединенного входом с первым выходом первого формирователя, а выходом с входом первого триггера первого канала, первый выход второго формирователя соединен с входом соответствующего ему первого триггера второго канала, выходы первого и третьего элементов совпадений обоих каналов подключены к входам первого и второго управляемых триггеров, к выходам которых подключены соответствующие электронные ключи, соединенные через сумматор и третий электронный ключ с входом сетчика с дешифратором, а вторыми входами с соответствующими выходами третьего формирователя импульсов, соединенного с генератором счетных импульсов и времязадающим блоком, подключенным выходом ко второму входу третьего электронного ключа, введены дополнительно шесть управляемых триггеров, шесть электронных ключей, а также две группы по три элемента совпадений в каждом канале, соединенные первыми входами соответственно с входом первого триггера и вторым выходом формирователя, вторым и третьим входами с прямыми и инверсными выходами первого и второго триггеров, а выходами - с входами дополнительных управляемых триггеров, которые соединены выходами с первыми входами дополнительных электронных ключей, соединенных вторыми входами с д полнительными выходами третьего формирователя импульсов, а выходами с дополнительными входами сумматора. Т.е в устройстве триггерные делители выполнены в виде счетчиков со сквозным переносом. На фиГо 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства в режиме синхронизации. Цифровой фазометр содержит первый и второй формирователи 1, 2 и два идентичных блока 3 и 4 деления частоты со сквозным переносом, содержащие последовательно соединенные первый триггер 5 (6), второй элемент 7 (8) совпадений и второй триггер 9 (10), а также две группы по четыре элемента (П-1М, (15-18) и (19-22),(23-26), совпадений в каждой соединенные с вторыми выходами формирователей 1 и 2, прямыми и инверсными выходами первог 5 (6/ и второго 7(8 триггеров и со входами первых 5 (6) триггеров, кото рые соединены с первыми выходами фор мирователей 1 и 2 непосредственно (для первого триггера 5) или через четвертый элемент 27 совпадений (для первого триггера 6 во втором канале) который соединен с дополнительным триггером 28, соединенным с дополнительным элементом 29 совпадений, вхо ды которого подключены к выходам пер вого 6 и второго 10 триггеров второго блока k деления частоты со сквозным переносом и выходу элемента 11 совпадений, а также восемь управляемых триггеров 30-37, соединенных с блоками 3 и 4 деления частоты со сквозным переносом восьми электронных ключей , соединенных с соответствующими управляемыми триггера ми 30-37 и выходами третьего формиро вателя 46 импульсов, соединенного с генератором 47 счетных импульсов и времязадающим блоком 48, выходы элек ронных ключей 38-45 через сумматор 4 и третий электронный ключ 50 соединены со счетчиком 51 с дешифратором 52, выход времязадающего блока 48 соединен с вторым входом третьего электронного ключа 50. Фазометр работает следующим образом. Входные гармонические сигналы, фа зовый сдвиг между которыми необходимо измерить, поступают на формирователи 1 и 2, где преобразуются в две последовательности импульсов, соответствующих переходам сигналов через |нуль с положительной и отрицательной производной. В блоках 3 и 4 деления частоты со сквозным переносом осу- .. ществляется деление на четыре частоты этих импульсов и формирование импульсов переноса(восемь импульсов переноса за четыре периода сигнала). рти импульсы поступают на управляемые триггеры 30-37, где формируется восемь фазовых интервалов за четыре периода сигнала, соответствующих положительным и отрицательным нуль-переходам входных сигналов. В электронных ключах(38-45) происходит квантование этих интервалов сдвинутыми во времени квантующими последовательностями с выходов третьего формирователя 46, который соединен с генератором счетных импульсов 47 и времязадающим блоком 48, определяющим время усреднения. Пачки импульсов с выходов электронных ключей (38-45) через сумматор (элемент ИЛИ) 49 и третий электронный ключ 50 поступают на счетчик 51 с дешифратором 52. Регистрируемое счетчиком 51 количество импульсов соответствует измеряемому фазовому сдвигу. С помощью элементов 27, 29 совпадений и триггера 28 осуществляется синхронизация блоков 3 и 4 деления частоты со сквозным:переносом. Если фазовый интервал оказывается больше ЗТ или меньше Т, то происходит пересинхронизация блоков деления частоты со сквозным переносом путем исключения одного или двух импульсов из входной последовательности первого блока 3. Этот процесс иллюстрируется временными диаграммами (фиг. 2). Так как t здесь превышает ЗТ, то на выходе элемента 29 появляется импульс синхронизации, который сбрасывает в нуль триггер 28 и закрывает элемент 27 совпадений. В результате следующий импульс не пройдет на вход блока 3 деления частоты со сквозным переносом и фаза его выходного сигнала сдвинется на ЗбО, что приведет к уменьшению фазовых интервалов до 2Т + Т. Одновременно этот импульс установит триггер 28 в исходное единичное состояние, открывающее элемент 27 совпадений для последующих входных импульсов. Таким образом, импульсы из входной последовательности исключаются при нарушении режима работы устройства и для его восстановления достаточно исключить один или два импульса. Таким образом, в предлагаемом фазометре за счет дополнительных элементов и связей не происходит потери части измерительной информации вследствие деления частоты входного сигнала, в результате чего уменьшается как низкочастотная погрешность (более чем в 20 раз), так и погрешность квантования (примерно в 2 раза) за счет увеличения числа усредняемых за время измерения фазовых интервалов. Формула изобретения Двухполупериодный цифровой фазометр, содержащий в каждом канале формирователь, первый элемент совпадений и последовательно соединенные первый триггер, второй элемент совпадений, второй триггери третий элемент совпадений, причем вторые входы второго и третьего элементов совпадений соединены с входами соответствующих триггеров, подключенных выходами к входам первого элемента совпадений, соединенного также с вторым выходом формирователя, а выходы триггеров второго канала соединены также с дополнительным элементом совпадений, соединенным с выходом третьего элемента совпадений первого канала, к выходу дополнительного элемента совпадений подключен дополнительный триггер, соединенный вторым входом с первым выходом первого формирователя и выходом с входом четвертого элемента совпадений, соединенного входом с первым выходом первого формирователя , а выходом с входом первого триггера первого канала, первый выход второго формирователя соединен с входом соответствующего ему первого триггера второго канала, выходы первого и третьего элементов совпадений обоих каналов подключены к входам первого и второго управляемых триггеров к выходам которых подключены соответствующие электронные ключи, соединенные через сумматор и третий электронный ключ с входом сетчика с

дешифратором, а вторыми входами с соответствующими выходами третьего формирователя импульсов, соединенного с генератором счетных импульсов и времязадающим блоком, подключенным выходом к второму входу третьего электронного ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него вве|дены шесть дополнительных управляе1мых триггеров, шесть дополнительных электронных ключей, а также две груп|пы по три элемента совпадений в каждом канале, соединенные первыми входами соответственно с входом первого триггера и вторым выходом формирователя, вторыми и третьими входами с прямыми и инверсными выходами первого и второго триггеров, а выходами с входами дополнительных управляюемых триггеров, которые соединены выходами с первыми входами дополнительны электрюнных ключей, соединеннных вторыми входами с дополнительными выходами третьего формирователя импульсов, а выходами с дополнительным входами сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i 1. Авторское свидетельство СССР № 257616, кл. G 01 R 25/0, 19692. Авторское свидетельство СССР № 40282, кл. G 01 R 25/08, 1972.