Цифровой фазометр

О Л И С А-П-:И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советсиик Социалистических Республик(53) М. Кл. С 01 В 25/08 Государственный коюнтет СССР по делаю иобретений н открытнй.,772(088.8) Опубликовано 2504.79, Бюллетень И 15 Дата опубликования описания 2504.79(71) Заявитель Красноярский политехнический институт(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к электрорадиоиэмерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых фазометров повышенных метрологических характеристик.5Известен цифровой фазометр, содержащий входные согласующие устройства, стробоскопические преобразователи на туннельных диодах, токовые ключи, логический элемент.Исклю- Ю чающее ИЛИф, генератор квантующих импульсов, времяэадающую схему из делителя частоты и триггера, а также логический элемент И и счетчик импульсов 1). 15,Существенным: недостатком этого устройства является очень узкий диапазон входного сигнала по причине небольшого размаха вольт-амперной характеристики туннельных диодов. И Расширение динамического диапазона путем введения обратной связи в каждом канале сопряжено с увеличением амплитудно-фаэовой погрешности.Целью изобретения является рас ширение динамического диапазона входных сигналов при малой амплитудно-фаэсвой погрешности.Это достигается тем, что предложенный цифровой фазометр 2,содержа- ж) щий два канала, каждый из которыхвключает в себя входные согласующиеблоки, выходы которых подсоединены кпервым входам стробоскопических преобразователей, ко ,вторым входам которых подсоединен выход генератораквантующих импульсов, выходы стробоскопических преобразователей подсоединены ко входам токовых ключей,логический элемент ИсключающееИЛИ, подсоединенный выходом к одному из входов элемента И, ко второму входу которого подсоединен выходвремяэадающей схемы, состоящей изпоследовательно соединенных делителя частоты и триггера, а ее вход подсоединен к выходу генератора квантующих импульсов, выход схемы совпадений подсоединен ко входу счетчикаимпульсов, снабжен в каждом каналемодулятором, зарядно-разрядной цепью,фаэовращателем на 90 и формирующимблоком, причем выход генератораквантующих импульсов подсоединен ктретьему входу элемента И, одинвход модулятора - к выходу токового ключа, а другой - .к выходу фазовращателя на 90 о, ко входу которогоподсоединен один иэ выходов эаряднораэрядной цепи, другой ее выход подсоединен ко входу формирующего блоки к третьему входу стробоскопического преобразователя, вход зарядно-разрядной цепи подсоединен к выходу модулятате работы схемы компенсации туннельные диоды в каждом такте устанавливаются в положение на грани сраба" тывания, а на выходе зарядно-разрядной цепи формируется напряжение, по форме совпадающее со входным сигналом или инвертированное относительно него. Цепь модуляции работает следующим образом, модуляции подвергаются импульсы с выхода токовых, ключей. При положительной максимальной крутизне входного сигнала длительность импульса должна быть максимальной, При отрицательной максимальной крутизне длительность импульса должна быть минимальной. При нулевых значениях крутизны длительность импульсов должна равняться среднему значению.Таким образом модуляция должна производиться по закону производной от входного колебания при условии,35 40 45 что преобразованная частота постоянна (для этой цели введены Фаэовращатели 9 и 10 на 90 ).Формирующие блоки 13, 14 преобразуют синусоидальную форму напряжений с выхода цепей 7 прямоугольной Форма. Логический элемент Исключающее ИЛИф 15 Формирует импульс, длительность которого пропорциональна измеряемому сдзигу ФазЭти импульсы квантуются и Элементе И 16 импульсамь генератора 20. Общее количество им пульсов просчитывается счетчиком 17 эа время, Формируемое времязадающей тора, а выходы формирующих блоковпервого и второго каналов подсоединены к первому и второму входам логического элемента Исключающее ИЛИНа чертеже показана структурнаясхема предложенного фазометра,Он состоит из входных согласующих блоков 1, 2, стробоскопических Юпреобразователей на туннельных диодах 3, 4, токовых. ключей 5, 6, зарядно-разрядных цепей 7, 8, фазовращателей 9, 10 на 90 С, модуляторов 11,12, формирующих блоков 13,14, логи- )5Ческого элемента Исключающее ИЛИ15, элемента И 16, счетчика импульсов 17, времяэадающей схемы, состоящей из делителя. частоты 18 и триггера 19, генератора квантующих импульсов 20.Работает Фаэометр следующим образом.Входные сигналы, сдвиг фаз междукоторыми предстоит измерить, поступают на входные согласующие блоки 1,2, На стробоскопические преобразователи на туннельных диодах 3 (4) поступают токи входного сигнала, токгенератора 20 и токи смещения от зарядно-разрядных цепей 7 (8). В резульсхемой из делителя частоты 18 и триггера 19Уменьшение амплитудно-фазовой погрешности происходит за счет того, что при срабатывании туннельногодиода формируется стандартный по длительности и амплитуде импульс, Накопительная емкость эарядно-разрядной цепи в отсутствии импульса туннельного диода непрерывно разряжается на определенную величину. В результате заряда накопительной емкости ток смещения туннельного диода увеличивается, т,е. рабочая точка на первой восходящей ветви вольт-амперной характеристики туннельного диода (ВАХ ТД) приближается к пику ВАХ ТД. В результате срабатывания туннельного диода рабочая точка несколько опускается по ВАХ. В целом это приводит к тому, что рабочая точка следит за изменениями сигнала, а на зарядноразрядной цепи Формируется напряжение, по форме повторяющее входной сигнал или инверсное по отношению к нему. Описанные процессы бстаются такими " же для случая, когда частота сигна" ла выше частоты квантующих импульсов.Поскольку процессы заряда-разряда накопительной емкости определяютсятолько параметрами схемы и не зависят от характера сигнала, в частности его крутизны, возможны значительные фазовые сдвиги первой гармоники преобразованного сигнала, зависящие от амплитуды входного сигнала. Всякое расширение динамического диапазона ,при постоянной преобразованной частоте связано с резким увеличением амплитудно-фаэовой погрешности.Для уменьшения этого явления в предложенном фаэометре используется модуляция длительности импульса туннельного диода. Формула изобретенияЦиФровой Фазометр, содержащий два канала, каждый из которых включает в себя входные согласующие блоки, выходы которых подсоединены к первьви входам стробоскопических преобразователей, ко втсрым входам которых подсоединен выход генератора квантующих импульсов, выходы стробоскопических преобразователей подсоединеныко входам токовых ключей, логический элемент Исключающее ИЛЙ ф,подсоединенный выходом к одному из входов элемента И, ко второму входу которого подсоединен; выход время- задающей схемы, состоящей из последовательно соединенных делителя ,частоты и триггера, а ее вход подсоединен к выходу генератора квантующих импульсов, а выход схемы совпадений, подсоединен ко входу счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я658500 Составитель . Л. Плетнева Кравцова Техред О.Андрейко Корректор И.Мус50/41 Тираж 1089 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 а ПППатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 л тем, что, с целью расширения динамического диапазона при малой амплитудно-фазовой погрешности, он снабжен в каждом канале модулятором,зарядно-разрядной цепью, фаэовращателем на 90 и формирующим блоком,причем выход генератора квантующих 5имгульсов подсоединен к третьему входу элемента И, один вход модулятора - к выходу токового ключа, адругой - к выходу фаэовращателя на90 , ко входу которого подсоединен Оодин иэ выходов эарядно-разряднойцепи, другой ее выход подсоединенко входу формирующего блока и к третьему входу стробоскопическогопреобразователя, вход эарядно-разрядной цепи подсоединен к выходу модулятора, а выходы формирующих блоковпервого и второго каналов подсоединены к первому и второму входам логического элемента ИсключающееИЛИ. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Авторское свидетельствоР 398887, 6 01 В 25/00, 1972.2. Авторское свидетельствоР 207997, а 01 В 25/00, 1967.