Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

формирователь импульсов состоит из последовательно соединенных стробкаскада, интегратора, инвертирующего усилителя постоянного тока и компаратора, формирователя строб-импульсов, синхронизированного генератора , пилообразного напряжения и блока управления, первый вход формирователя строб-импульсов соединен с выходом компаратора и с первым входом блока управления, а выход - с первым вхоцом строб-каскада и с вторым входом аервого управляемого триггера, выход синхронизированного генератора пилообразного напряжения соединен с вторым входом компаратора, а вход - с. выходом первого формирователя импуль сов и с вторым входом блока управления, второй,выход которого соединен с вторым входом формирователя стробимпульсов, а первый - с вторым входом инвертирующего усилителя постоян ,ного тока, а четвертый формирователь импульсов состоит из формирователя строб-импульсов, выход которого через последовательно соединенные стро каскад, интегратор и неинвертирую- щий усилитель постоянного тока соеди нен с первым входом компаратора, вто рой вход которого соединен с выходом синхронизированного генератора пилообразного напряжения,, а выход - с входом формирователя строб-импульсов выход которого соединен также с вто- рым входом второго управляемого триг гера, причем вход синхронизированного генератора пилообразного напряжения соединен с вторьзм входом, первого управляемого триггера, введен дополнительный усилитель-ограничитель, вы ход которого соединен с вторыми входами строб-каскадов третьего и четвертого формирователей, а вход - с второй входной клеммой устройства. На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства. Схема содержит усилители-ограничители 1 и 2, формирователи 3 и 4 им пульсов, управляемые триггеры 5 и б, синхронизированные генераторы 7 и 8 пилообразного напряжения, компараторы .9 и 10, формирователи И и 12 стр боскопических импульсов, строб-каска ды 13 и 14, интеграторы 15 и 16 уси лители 17 и 18 постоянного тока, бло 19 управления, элементы И 20 и 21,: элемент ИЛИ 22, счетчик 23 импульсов первый и второй формирователи 24 и 25 последовательностей счетных импуль сов со сдвигом 180°меи ду ними, элемент И 26, задающий генератор 27, делитель 28 частоты и триггер 29, третий ичетвертый формирователи 30 и 31 импульсов переходов через нуль. Устройство работает следующим образом. Опорный сигнал поступает на вход усилителя-ограничителя 1, после чего из этого сигнала формирователями 3 и 4 формируются импульсы в момент перехода через нуль как в положительную, таКи в отрицательную сторону. Сформированные импульсы поступают на рдни входы управляемых триггеров 5 и 6. С формирователя- 3 импульсы поступают на запуск генератора 7, где вырабатывается пилообразное напряжение с периодом, равным периоду входного сигнала. Это пилообразное напряжение сравнивается в компараторе 9 с постоянным напряжением, снимаемым с выхода усилителя 17. С выхода компаратора 9 сигнал поступает на формирователь 11, Этими импульсами в строб-каскаде 13 стробируется бинарный Ьигнал, представ.ляющий собой усиленную и ограниченную усилителем-ограничителем 2 смесь . сигнала и шума. Значение выстробированного сигнала (логические О или 1) запоминается до прихода следующего строб-импульса. Напряжение с выхода строб-каскада 13 интегрируется интегратором 15, после чего поступает на инвертирующий вход усиг лителя 17, Усилитель 17 - дифференциальный балансируется таким образом, чтобы равновесие третьего формирователя соблюдалось в случае, если время прихода строб-импульсов совпадает с моментом пересечения усиленного и ограниченного входного сигнала V без шума нулевого уровня. При использовании инвертирующего усилителя 17 точка устойчивого равновесия третьего формирователя 30 (рабочая точка) соответствует переходу через нуль чи-стого сигнала и с положительной производной, причем, если равновесия нет и время возникновения строб-импульсов соответствует положительной полуволне входного сигнала, то выходное напряжение усилителя 17 уменьшается, т.е. формирователь стремится к равновесному устойчивому состоянию в сторону уменьшения аргумента входного синусоидального сигнала, для отрицательной полуволны - в сторону увеличения аргумента. В связи с этим формирователь 30 может устанавливаться в устойчивое состояние (нерабочее), соответствующее максимальному напряжению с выхода усилителя 17 для измеряемой разности фаз Ч 180 .или минимальному напряжению с усилителя 17 для .80°. Если в этом случае изменить напряжение на выходе усилителя 17 на противоположное, то формирователь 30 автоматически установится в рабочую устойчивую точку равновесия. Для этого пределы изменения выходного напряжения с выхода усилителя 17 выбираются большими/ чем пределы изменения пилообразного напряжения. При установлении формирователя 30 в нерабочую точку на выходе компаратора 9 отсутствует сигнал. В этом случае на формирователь И строб-импульсов через блок 19 управления поступают импульсы с формирователя 2 и одновременно, посредством блока 19 управления, изменяется выходное напряжение с выхода усилителя 17 до противоположного напряжения, Аналогично работает четвертый формирователь 31, вырабатывающий импульсы в момент прохождения входного сигнала через нуль с отрицательной про. изводной. Для этого в формирователе 31 используется инвертирующий усилитель 18. Запуск генератора 8 осуществляется импульсами с выхода формирователя 11. В этом случае момент перехода входного сигнала через нуль с OT рицательной производной соответствует середине рабочего участка пилообразно го напряжения,снимаемого с выхода генератора 8. Пределы изменения выходного напряжения усилителя 18 могут быть выбраны меньшими, чем преде лы изменения пилообразного напряжения, например,с помощью ограничения. Тогда устойчивая точка будет одна она и есть рабочей устойчивой точкой На выходах триггеров 5 и б формируются импульсы, равные временным интервалам между переходами через нуль сигналов U и U с положительны ми и отрицательными производными. Им пульсы с триггеров 5 и 6 поступают соответственно на входы элементов И 20 и 21. На другие входы элементов И 20 и 21 с формирователей 24 к 25 импульсов поступают две последовательности квантующих импульсов, сдви нутых на 180° Задающий генератор 27 генерирует счетные импульсы, поступающие на вход элемента И 26. Делитель 28 частоты счетных импульсов и триггер 29 ограничивают время измерения.Таким образом,с элемента И 26 на формирователи 24 и 25 поступак)т колебания задающего генератора 27 в течение измерительного времени. Информация с выходов элементов И 20 и 21 через элемент ИЛИ 22 поступает в счетчик 23. При использовании усилителя-ограничителя уменьшается погрешность измерения сдвига фаз, обусловленнаяконечным коэффициентом усиления усилителем постоянного тока вследствие увеличения крутизны сигнала в области нуль-перехода. Таким образом, применение усилителя-ограничителя позволяет повысить точность измерения сдвига фаз. Формула изобретения Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительньм временем по авт. св. № 894596, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз за счет уменьшения погрешности измерения, обусловленной конечным коэффициентом усиления усилителя постоянного тока, в него введен дополнительный усилитель-ограничитель, выход которого соединен с вторыми входами строб-каскадов третьего и четвертого формирователей, а вход - с второй входной клеммой устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 894596, кл.-G 01 R 25/00, 07.01.80.