Фазовый цифровой преобразователь

(51)М. Кл. 6 01 й 25/08 Гввудврстаеикыв квинтет СССР ав делам изобретений в вткрытвй(72) Авторы изобретения Р. М. Мирсалимов и В. Б. Ибрагимов Азербайджанский институт нефти и химии им. М, Азизбекова(54) ФАЗОВЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬИзобретение относится к области измери. тельной техники и может быть использовано в информационно-измерительных и управляющих системах для преобразования фазовых сдвигов в цифровой код.Известен фазовый цифровой преобразователь, содержащий фазовый детектор, генератор импульсов, распределитель импульсов, ключи, фаэосдвигающие элементы и индикатор 1,Однако такой преобразователь недостаточноточен,Известен также цифровой преобразователь,содержащий два фазовых детектора, первыевходы которых соединены между собой непосредственно, а вторые входы - через фазо 15сдвигатель, логическую схему определенияквадранта фазы, входы которой подключенык выходам фазовых детекторов, а выходы - куправляющим входам преобразователя "кодкод, и преобразователь "напряжение - код",вход которого подключен к выходу одного изфазовых детекторов, а выходы - ко входампреобразователя "код-код" 121 . Недостатком этого устройства является невы.сокая разрешающая способность, определяемаяотношением длины й участка фазовой оси,выбранного по результатам логического анализаполярностей выходных напряжений фазовыхдетекторов, к общему числу квантов ц (о=2гле и - число разрядов преобразователя "напря 1жение-кодиз-за большого значения параметра а (а =90 ).Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет увеличения разре.шающей способности фазового цифрового преобразователя,С этой целью в устройство, содержащеепреобразователь "напряжение-код", выходы разрядов которого подключены ко входам преоб.разователя "код.код", и два фазовых детектора, первые входы которых соединены между собой непосредственно, вторые входы - черезфазосдвигающий элемент, а выходы фазовыхдетекторов подключены ко входам логическогоблока определения октанта фазы, введены логические элементы ИЛИ, ключи и блок кодовыхуставок, выход которого подключен к установоч,з (180)+й йг,Й й г(9 3 72176 ному входу преобразователя "код.код", причем выходы фазовых детекторов соединены со входом преобразователя "напряжение-код" через ключи, а выходы логического блока определения октанта фазы - с управляющими входами ключей через первый и второй логические элементы ИЛИ, с управляющими входами преобра. эователя "код-код" через третий и четвертый логические элементы ИЛИ и со входами блока кодовых уставок непосредственно и через пятый 10 шестой и седьмой логические элементы ИЛИ,На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого фазового преобразователя; на фиг. 2 - график, иллюстрирующий закон изме. кения выходных напряжений фазовых детекторов и принцип определения октанта фазы.Цифровой фазовый преобразователь содер жнт фазовые детекторы 1 и 2, первые входы которых соединены между собой непосред. ственно, вторые входы - через фаэосдвигающий.элемент 3, а выходы через ключи 4 и 5 связаны со входом преобразователя б "напряжение-код", выходы разрядов которого подклю чены ко входам преобразователя 7 "код.код", блок 8 кодовых уставок, выход которого под. ключен к установочному входу преобразовате. ля "код-код", и логический блок 9 определе; ния октанта фазы, входы которого соединены с выходами фазовых детекторов, а выходы - с управляющими входами ключей через логические элемепы ИЛИ 10 и 11, с управляющими входами преобразователя "код-код" через логические элементы ИЛИ 12 и 13 и со входами блока кодовых уставок непосредственно и через логические элементы ИЛИ 14, 15 и 16. В состав блока 9 входят компараторы 17 и дешифратор 18.Устройство работает следующим образом.Входные напряжения 0 и Ог, фазовый сдвиг г между которыми измеряется, подаются на входы фазового детектора 1 непосредственно и на входы фазового детектора 2 непосредствен но (напряжение Ог) и через фазосдвигающий элемент 3, осуществляющий сдвиг фазы напря жения О, на 90, в результате чего выходная характеристика одного фазового детектора оказывается смещенной относительно выходной характеристики друтого фазового детектора на 90 (фиг.2).ЯАналнз полярности и соотношения амплитуд выходных напряжений О и Ов фазовых детекторов 1 и 2 дает воэможность разделения полного, диапазона изменения фазы (0-360) на восемь участков (октантов) по 45 каждый (фиг.2). Признак того или иного участка опре. деляется логическим блоком 9 определения октанта фазы, в состав которого входят комтараторы 17 и дешифратор 18. Два из трех ком. 8 4параторов 17 осуществляют анализ полярностинапряжений Оа и Ов, а третий - сравниваетамплитуды этих напряжений между собой,Дешифратор 18 каждой из возможных комбина.ций состояний компараторов 17 ставит в соот.ветствие определенный признак (в данномслучае - высокий потенциал на одной из выход.ных шин), который соответствует одному извосьми октантов фазы.В зависимости от признака октанта фазы ковходу преобразователя 6 "напряжение-код" под.ключается выходное напряжение Оа или Ов:1,4,5 и 8-ом октантах - Ов, а во 2,3,6 и 7.омоктантах - Оа, Для этого соответствующие шины дешифратора блока 9 через логическиеэлементы ИЛИ 10 и 11 подключены к управляющим входам ключей 4, 5 так, что в 1, 4, 5и 8-ом октантах замкнут ключ 5 и на входпреобразователя б подается напряжение Ов, аво 2,3,6 и 7.ом октантах замкнут ключ 4 ина вход преобразователя 6 подается напряжение Оа. Преобразователь б формирует код йасоответствующий только абсолютной, величиневыходного напряжения Оа(Ов) в пределах выбранного октанта,Чтобы получить возможность однозначногоизмерения фазового сдвига т" во всем диапазоне 0-360 его изменения, необходимо определенным значениям (0, 90, 130, 270 и 360)поставить в соответствие пять кодовых уставокйг, - йг а и выполнить следующие математиФческие операции: Окамат Мааамааачаакаа Окаааафазы . операция фазы 0 )-йЧ Чгф(270 ).ййгг (90)+йЧ й (27 ОО)+й, Ьгр(180 )-йЧ 111 йг,5(360 )-й Для этого соответствующие шины дешифратора блока 9 подключены непосредственно и через логические элементы ИЛИ 14, 15 и 16 к блоку 8 кодовых уставок так, что последний .в октанте 1 выдает код й г.соответствую. щий 9=0, в октантахи- код йгг, соответствующий =90, в октантах 1 Ч и Ч код йгз, соответствующий =180, в октан. тах Ч 1 и Ч 1 - код йг, соответствующий Ч=270 и, наконец, в октанте Ч 1 - код йг 4 соответствующий т= 360. Этот код подключается к установочному входу преобразователя 7 "код.код".ЦНИИПИ ираж 1019 аказ 124 одписное 5 721768Признак математической операции сложа. ния "+" в нечетных октантах, где с увеличе. вием 9 значение кодируемого напряжения увеличивается, или вычитания- " в четных октан. тах, где с увеличением тзначение кодчруемого напряжения, наоборот, уменьшается) формиру. ется на выходе одного из логических элементов ИЛИ 12, 13, обьединяющих соответствующие шины дешифратора блока 9, и подключается к соответствующему управляющему входу пре е образователя 7 "код.код"последний реализуетФ математическую операцию й= йз + й, в соответствии с одним из вышеперечисленных выражений, сведенных в таблицу. В результате на выходе устройства имеем код й, который 15 однозначно отображает значение фазового сдвига т входных напряжений 0 и Оз во всем диацазоне изменения т.Таким образом, разрешающая способность "Г предлагаемого фазового цифрового преоб О разователя увеличивается вдвое за счет уменьшения во столько же раэ длины а участка фазовой оси, в пределах которого осуществляют кодирование напряжений Оа(Ов), Так, например, если п=10, то в прототипе, где (е:90,имеем э 5 ас Эоо рС 7 н з-ф, а в предлагаемом устройстве,где а=45, получаемС= 5,Формула изобретения.Фазовый цифровой преобразователь, содержа. ЗОщий преобразователь "напряжение-код", выходы Филиал ППП "Патент", Ужгород, ул, Проектная, 4 разрядов которого подключены ко входам пре. образователя "код-код", и два фазовых детек. тора, первые входы которых соединены между собой непосредственно, вторые входы - через фазосдвигающий элемент, а выходы фазовых детекторов подключены ко входам логического блока определения октанта фазы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышешя точности. преобразования, в него введены логические элементы ИЛИ, ключи и блок кодовых уставок, выход которого подключен к устано. вочному входу преобразователя "код-код", причем выходы фазовых детекторов соединены со входом преобразователя "напряжение-код" через ключи, а выходы логического блока определения октанта фазы - с управляющими входами ключей через первый и второй логические элементы ИЛИ, с управляющими входами преобразователя "код-код" через третий и четвертый логические элементы ИЛИ и со входами блока кодовых уставок непосредственно и через пятый, шестой и седьмой логические элементы ИЛИ. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мо 278870,кл. 6 01 й 25/04, 1963. 2. Авторское свидетельство СССР М 336794,кл, Н 03 К 13/02, 1972.