Устройство цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига

373 б 43 Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства Л.Кл, С 01 г 25/00 влсно 28.Ч 1,197 674711/18-10) присоединением заявки Ле -Коктитет оо делам изобретений и открцти лри Совете Министров СССРиоритет -ДК 0 317 772 (088 ублнковано 12,.1973. Вюллсснь Ь" Дата опубликовавя описания 8 Л 11.1973 Авторыизобретения кий, А. Г, Рыжевский, А. А. Скорляков, Ю. А, Смагин и В. М, Шляндин ого енский политехнический институт 3 аявител ОИСТВО ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА 1 зоорстенне относится к области цифровой электронзмернтельной техники.Известны устройства цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига, работа которых основана на последовательной компенсации измеряемого фазового сдвига между двумя исследуемыми сигналами. Недостатком таких устройств является низкое быстродейстне и узкий днапазон измеряемого фазового сдвига, 10Предлагаемое устройство цифрового пзътерешгя фазового сдвига позволяет повысить точность измерения и расширить диапазон измеряемого фазового сдвига благодаря тому, что оно снабжено фазосдвнгающими цепочками с отводами и ключами по числу оцениваемых разрядов, схемами сборки, формирователями н триггерами, причем фазосдвигающие цепочки через соответствующие ключи соединены с источником одного из исследуемых напряжений, пх отводы через схемы сборки и формирователи подсоединены к единичным входам соответствующих триггеров, нулевые входы которых связаны с выходом усилителя-ограничителя, а выходы - с блоком запоминающих регистров.Кроме того, предлагаемое устройство для снижения требований к постоянству фазового сдвига в фазосдвигающих цепочках снабжено блоком поправок, состоящим из триггера с зо)раздельным запуском, схемы задержки и ключа, причем единичный вход триггера соединен с источником опережающего сигнала, нулевой вход - с выходом калиброванного фазовращателя и с одним из входов ключа, второй вход которого через схему задержки связан с единичным выходом упомянутого триггера, а выход кгноча подсоединен к блоку управления.Устройство см. фиг, 1) содержит блок поправок 1, калиброванный фазовращатель 2, усилитель-ограничитель 3, блок управления 4, ключи 51-;-5 набор фазосдвигаютцих цепочек 6, 7, 8 для оценки каждого десятичного разряда схемы сборки 9, формирователя 101-; - 109, сравнивающие элементы в виде триггеров 11, - 119 с раздельными запусками, блок запохншающих регистров 12, блок И цифроой индикации.Принцип действия предлагаемого устройства удобно рассмотреть на примере измерения123 оВ исходном состоянии ключ 51 открыт, а ключи 52 - 5 закрыты, В первом такте работы устройства происходит оценка старшего десятичного разряда измеряемого фазового сдвигаНапряжение Уз подается на усилительограпичнтель т через калиброванный фазовращатель 2, а напряжение 111 поступает через открытый ключ 51 на фазосдвгающую цепочку 6 с тремя отводами, на выходе каждого изкоторых это напряжение сдвигается по фазе на 100, Выходные сигналы этих цепочек через схемы сборки 9 подаются на формирователи 10, - :10 которые как и усилитель-органичитель 3 выделяют управляющие импульсы в моменты прохождения мгновенных значений напряхкений через нуль. Эти импульсы устанавливают по единичным входам соответствующие триггеры 11 - ;11 З в единичное состояние, последовательно начиная с триггера 11 г. Напряжение г 1 г, сдвинутое по фазе на величину г, относительно напряжения е 1 ь возвращает сработавшие триггеры в нулевое состояние. Последний сработавший триггер заносит в блок запоминающих регистров 12 число, соответствующее весу этого триггера. Одновременно калиброванный фазовращатель 2 сдвигает по фазе напряжение Уг в сторону уменьшения разностного фазового сдвига на значение, соответствующее коду, записанному в блок регистров 12, При этом в блоке цифровой индикации высвечивается соответствующая цифра старшего разряда.После этого блок управления 4 закрывает ключ 5 и открывает ключ 5. для оценки следующего разряда величишя гс,; . Напряжение е 1 г через ключ 5. поступает на фазосдвигающую цепочку 7 с девятью отводами, па выходе каждого из которых оно сдвигается по фазе на 10. Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично как и при оценке старшего разряда, Таким образом, процесс повторяется до получения требуемой точности измерения.Схема блока поправок представлена на фиг. 2,Она содержит триггер с раздельным запуском 14, схему задержки 15 и ключ 16.Импульс напряжения Уг, опережающего по фазе напряжение юг, подается па единичный запуск триггера 14. Последний перебрасывается в едиггичвое состояние и своим выходным сигналом закрывает ключ 16. Импульс напряжения е 1 г, отстающего по фазе от напряжения У, подается на второй вход закрытого ключа 16 и, естественно, не проходит через него. Одновременно импульс напряжения г.,гг поступает на нулеьой вход триггера 14, возвращая его в первоначальное состояние. Через время задержки, создаваемое схемой 15, откоывается к;гюч 16, Таким образом, при опережении напряжения У по фазе напряжения юг через ключ 16 не проходит ни один импульс.Если в процессе работы устройства произошла перекомпенсация по фазе, т. е. папряжеггпе 1 стало отставать по фазе от напряжения е г, то через открытый предыдущим нм 5 10 15 20 25 зо 35 -ю 4 г 50 55 пульсом напряжения г 1 г ключ 16 проходит импульс напряжения Уг на блок управления 4. Последний изменяет состояние калиброванного фазовращателя в сторону уменьшения фазы напряжения е 1 г и соответственно состояние блока цифровой индикации.Как видно, на оценку каждого разряда требуется один период исследуемого сигггала. Например, для получения требуемой точности измерения в 0,1 требуется только четыре периода входного сигнала. Следовательно, предлааемое устройство при высокой точности измерения обеспечивает высокое быстродейстьие при диапазоне измеряемого фазового сдшгга от 0 до 360.Предлагаемое устройство можно использовать в качестве лабораторного измерительного прибора, а также в качестве измерительного блока в цифровых системах обработки информации и автоматического контроля и может быть выполнено на обычных элементах дискретной техники,П р едм ет и зоб ретен и я1. Устройство цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига, содержащее усилитель-ограничитель, калиброванный фазовращатель, блок управления, блок запоминающих регистров и блок цифровой индикации, отлггчагощееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемого фазового сдвига, оно снабжено разосдвигающими цепочками с отводами и ключами по числу оцениваемых разрядов, схемами сборки, формирователями и триггерами, причем фазосдвигающпе цепочки через соответствующие ключи соединены с источником одного из исследуемых напряжений, их отгзоды через схемы сборки и формирователи:годсоединепы к единичным входам соотвстстззующих триггеров, нулеьые входы которьгх связаны с выходом усилителя-ограничителя, а выходы - с блоком запоминающих реисгров., Устройство по и. 1, отлггчагощееся тем, что, с целью снижения требований к постоян.гву фазового сдвига в фазосдвигающих цезочках, оно снабжено блоком поправок, со.тоящим из триггера с раздельным запуском, хемы задержки н ключа, причем единичный вход триггера соединен с источшгком оперекагощего снгггала, нулевой вход - с выходом калиброванного фазовращателя и с одним из входов ключа, второй вход которого через схему задержки связан с единичным выходом упомянутого триггера, а гзыход к,поча подсоединен к блоку чправлепия.: Редакт Заказ 2519 Изд.1280 Тираж 755ЦНИИПИ Комитета по делаь изобретений н открытий прп Совете МинистрМосква, Ж.35, Раушская наб д. 4/5 дписное Обл. тпп, Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли