Цифровой фазометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН А 1) О 01 В 2 ОМИТЕТ СССР ЕНИЙ И ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ(54 )(57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий Формирователи, входы которыхсоединены а входными клеммами фазометра, генератор квантующих импульсов, счетчик и делитель частоты,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьыения быстродействия ирасширения диапазона рабочих частот,в него введены первый и второй умножители частоты, реверсивный счетчикн триггер, причем вход первого формирователя соединен с входом установки триггера, входом сброса реверсивного счетчика и входом сброса счетчика, выход второго формирователясоединен с входом сброса триггера ивходом установки реверсивного счетчика, прямой выход триггера соединенс входом управления направлением .счета реверсивного счетчика, выход переноса реверсивного счетчика соединен со счетньа 4 входом счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами делителя частоты, выходы реверсивного счетчика при этомсоединены с управлякщими входамр умножителей частоты, счетный вход первого умножителя частоты соединен свыходом делителя частоты, а выходпервого умножителя частоты -счетным входом второго умночастоты, соединенного выхододом вычитания единицы реверссчетчика, выход генератора кимпульсов соединен с входомчастоты и входом прибавленияреверсивного счетчика.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения, регистрации и контроля фазового сдвига между электрическими сигналами,в сис-, темах регулирования и автоподстройки частоты.Известен цифровой фазометр, содер жащий формирующие устройства, подключенные к входам триггера, выход которого через нормалиэующее устройствои фильтр подключен к входу цифрового вольтметра. Устройство отличается относительной простотой ИНедостатки устройства заключающиеся в невысоком бвстродействии и 15 относительно низкой точности за счет наличия фильтра и других аналоговых элементов.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой фазометр, содержащий генератор квантующих импульсов, первый и второй формирующие блоки, первый, второй и третий электронные кличи, первый и, второй элементы И, дели 20 тель частоты, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй блоки элементов И, первый, второй, третий и четвертый счетчики и блок управления,при этом входи формирующих блоков 30 соединены с входными клеммами устройР ства, выход первого формирующего блока соединен с входами первого ивторого ключей, выход второго форми 35 рующего блока - с вторым входом второго ключа, выход блок а управле ния -с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, а также с первым входом второго элемента И, выход первого ключа соединен с первым 40 входом первого элемента И, второйвход которого соединен с первым выходом генератора квантующих импульсов,выход второго ключа соединен с первым входом второго элемента И, второй вход последнего - с вторым вы:;одом генератора квантующих импульсов,выход второго элемента И соединен с входом второго счетчика, третий выход генератора квантующих импульсов с первым входом третьего ключа, вы 50 Ход которого соединен с входом треть его счетчика, выходы последнего соединены с входами первого и второгоблоков элементов И, а вторые входыпервого блока элементов И - с выходами первого счетчика, вход которого соединен с выходом первого элемента И, вторые входы второго блокаэлементов И соединены с выходами второго счетчика, выходы первого блока элементов И - с входами первогоэлемента ИЛИ, выход последнего черезделитель частоты соединен с вторымвходом третьего ключа, выходы второго блока элементов И - с входами вто 65 рого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом четвертого счетчика 2.Недостатки известного устройстваГзаключаются в его относительно не-: высоком быстродействии ввиду того, что процессы измерения и преобразова.ния результата измерений разделены в недостаточно широком диапазоне рабочих частот (От 1,ъ до Лйх.2 где о - ,число разрядов счетчиков , что требует разбивки всего диапазона рабочих частот на ряд поддиапазонов.,Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение диапазона рабочих частот.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий формирователи, входы которых соедиНены.с входными клеммами фазометра генератор квантующих импульсов, счетчик и делитель частоты, введены первый и второй умножители частоты, реверсивный счетчик и триггер, причем выход первого формирователя соединен с входом. установки триггера, входом сброса реверсивного счетчика и входом сброса счетчика, выход второго формирователя соединен с входом сброса триггера и входом установки реверсивного счетчика, прямой выход триггера соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, выход переноса реверсивного счетчика соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами делителя частоты, выходы реверсивного счетчика соединены с управляющими входами умножителей частоты, счетный вход первого умножителя частоты соединен с выходом делителя частоты, а выход первого умножителя частотысо счетным входом второго умножителя частоты., выход которого соединен с входом вычитания единицы реверсивного счетчика, выход генератора квантующих импульсов соединен с входом делителя частоты и входом прибавления единицы реверсивного счетчика.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит формирователи 1 и 2, триггер 3, реверсивный счетчик 5, умножители 6 и 7 частоты, делитель 8 частоты, генератор 9 квантующих импульсов.Формирователи 1 и 2 подключены к входам триггера 3, выход которого подключен к входу управления направлением счета счетчика 4, выход переполнения (выход последнего разря" да 1 которого подключен к счетному входу счетчика 5. Вычитаищий вход счетчика 4 соединен через последова тельно включенные умножители 6 и 71068836 й - текущее значение числа, записанного в счетчике 4. Учитывая ранее полученное выражение для К можно записать 5 ИПриращение счетчике 4 на шаге счета за величину Результат суммирования импульсовс частотой следования для счетчика:4 может быть получен из выраженияЮ , В, ,- При достаточно большом значении 20 Ж можно считатьд- о, ьк -О,и предыдущее выражение можно записатьв виде1.25В результате получим30 2 ф илиЙ "2 -иС"ГТаким образом, значение числа в З 5 счетчике 4 в конце периода сигналана входе формирователя 1 пропорционально фаэовому сдвигу между входначи сигналами,40 Устройство обладает высоким теоретическим быстродействием, составляющим один период входной частоты,и превосходит по этому показателюмногие известные цифровые фазометры.Для того, чтобы оценить рабочийдиапазон частот фазометра, можно,используя ранее полученные выражения для К и Н, записать7 юТ= -1 о 50 где .вщ и Ув - соответственночастоты на выходе и входеумножителя;55Ч - закодированное число на егоуправляющих входах;о - количество разрядов умножителя.Можно записать выражение для значения частоты на выходе умножителя 60 6 в виде о й МК 2 2где. к- коэффициент деления управляемого делителя 8; 65 частоты и управляемый делитель 8 с генератором 9 квантующих импульсов, который также подключен к суммирующему входу счетчика 4. Выход Формирователя 1 подключен к входу установки в "0" сбросу 1 счетчиков 4 и 5. Выход формирователя 2 -ко вхо- .ду установки "1" счетчика 4. Разрядные выходы счетчика подключены к управляющим входам умножителей 6 и7, а разрядные выходы счетчика 5 к управляющим входам делителя 8.Устройство работает следующим образом.При появлении сигнала на входе формирователя 1 на его выходе появится короткий импульс., опрокидывающий триггер 3 и переключающий счетчик 4 на "сложение". Одновременно от этого импульса сбрасываются в "О" оба счетчика 4 и 5. По окончании.импульса счетчики 4 и 5 будут заполняться импульсами квантующей частоты с генератора 9, до прихода входного сигнала йа Формирователь 2. За это время между двумя входными сигналами в счетчике 5 будет накоплено количество импульсовК2 игде 1 - частота квантующих импульсов;временный сдвиг входныхсигналов;и - .число разрядов счетчика 4.Импульс с формирователя 2 опрокинет триггер 3, который переключит счетчик 4 на "вычитание" и одновременно установит его в состояние "1",После этого счетчик 4 будет списываться до прихода следующего сигнала на вход формирователя 1, т.е. до конца периода входной частоты Тук импульсами частоты с выхода умножителя 6.В соответствии с принципами действия двоичных умножителей частоты (цифровых интегра;оров с последовательным переносом), для которых справедливо общее выражениеМбы2 ь числа, записанного вай = 1 на каждом -мвремя лС составляет Тогда учитывая, что максимальное значение Мщд равно 2 , отношение между максимальньы Тщ и минималь ным Тп;, периодом входной, часто)ты будет равноЪЬЪ 2 К Йо 2 гЪ Р"7 К:T Из полученного выражения видно, что диапазон рабочих частот предложенного Фаэометра гораздо шире, чем в известном устройстве (: К,;аэ).Например, при частоте квантующих импульсов 10 мГц и 12-разрядных счетчиках диапазон рабочих частот6 10 б 883 б Составитель В. АфанасьевТехредЛ.Пилипенко Корректор А.Ференц Редактор О.Юрковецкая Заказ 11457/40 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж"35, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 предложенного фазометра составляет2,5 - 1,510 ф Гц. При этом погрешность измерения менее ОЪф . Таким образсм, предложенный фазометр обладает большим быстродействием ишироким диапазономрабочих частот.