Цифровой фазометр

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК ЯО А(50 401 к 25/О ИЗОБРЕТЕНВИДЕТЕЛЬСТВУ о СССР1970.СССР1982.зометр.с.12,овце при- М.:4. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ С(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение быстродействия устройства. Цифровой фазометр содержит формирователь 1 импульсов, генератор 12 импульсов, счетчик 13 точного отсчета, счетчик 15 периода и блок 16 элементов И. В устройство введены триггеры 2-4, элементы И 5-8, элементы ИЛИ 9 - 11, элемент 14 задержки, двоичный умножитель 17, синхронизатор 18 и реверсивный счетчик 19. Введенные элементы и образованные новые функцио 1нальные связи позволяют совместить процесс измерения и процесс вычисления величины фазового сдвига и сократить время измерения до одного периода входного сигнала. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвиговв широком диапазоне частот исследуемых сигналов. 5Цель изобретения - повышение быстродействия за счет совмещения процессаизмерения ипроцесса вычислениявеличины фазового сдвига и сокращения времени.измерения до одного периода входногосигнала,На чертеже приведена структурнаясхема цифрового фазометра.Фазометр состоит из формирователя1 импульсов, трех триггеров 2-4, четырех элементов И 5-8, трех элементов ИЛИ 9 - 11, генератора 12 импульсов, счетчика 13 точного отсчета,элемента 14 задержки, счетчика 15 периода, блока 16 элементов И, двоичного умножителя 17, синхронизатора18 и реверсивного счетчика 19.Входы формирователя 1 соединеныс шинами опорного и иЗмерительного25сигналов, входы сложения и вычитаниясчетчика 19 соединены с выходами синхронизатора 18, а выход счетчика 19подключен к вторым входам первоготриггера 2 и первого элемента ИЛИ 10,выход генератора 12 импульсов подключен к счетному входу счетчика 15периода, первым входам двоичного умножителя 17, первого 7 и второго 8элементов И, выходы последних черезвторой элемент ИЛИ 11 подключены к 35счетному входу 1 счетчика 13 точногоотсчета, шина команды "Пуск" подключена к Б-входу первого триггера 2,первым входам первого 10 и третьего9 элементов ИЛИ и к счетчику 13 точнОго отсчета, первый выход формирователя 1 импульсов подключен к пер-.вым входам третьего элемента И 5 иблока элементов И 16 и через элемент14 задержки к установочному входу 45счетчика 15 периода, второй выход формирователя 1 импульсов подключен кпервому входу четвертого элемента И 6,прямой выход первого триггера 2 подключен к вторым входам третьего 5 и четвертого 6 элементов И, выходы последнихподключены соответственно к Б-входувторого триггера 3 и установочномувходу реверсивного счетчика 19, квторому входу третьего элемента ИЛИ 9 55и Я-входу третьего триггера 4, выходы первого 10 и третьего 9 элементовИЛИ подключены к К-входам соответственно третьего 4 и второго 3 триггеров, выходы последних подключены соответственно к второму входу второго элемента И 8, третьему входу четвертого элемента И 6 и второму входу первого элемента И 7, выход счетчика 15 периода через последовательно соединенные блок элементов И 16 и двоичный умножитель 17 подключен к второму входу синхронизатора 18, первый вход последнего соединен с выходом первого элемента И 7. Двоичный умно- житель 17 фазометра выполнен по известной схеме. Число разрядов двоичного умножителя 17 равно числу разрядов счетчика 15 периода. Число разрядов реверсивного счетчика 19 не превышает трех. Синхронизатор 18 фазометра реализует функцию алгебры логики на элементах И, ИЛИ, НЕ и выполнен по известной схеме.Цифровой фазометр работает следующим образом.На вход формирователя 1 импульсов поступают синусоидальные сигналы У и Б и фазовый сдвиг между которыми надо измерить. Формирователь 1 вырабатывает старт- и стоп-импульсы, передние фронты которых соответствуют переходам через нуль входных сигналов, Счетчик 15 периода непрерывно заполняется выходными импульсами генератора 12. По каждому старт-импульсу содержимое счетчика 15 через блок 16 элементов И переписывается в регистр двоичного умножителя 17. После этого счетчик 15 периода устанав- ливается в "0" выходными сигналами элемента 14 задержки. В результате по каждому старт-импульсу в регистр двоичного умножителя 17 записывается код Е периода входного сигнала Бо формирователя 1. В двойчном умножителе 17 производится умножение частоты Г ,генератора 12 импульсов на код Н, Выходная частота 2двоичного умножителя 17 имеетвйд2ги Дгде Н вемкость счетчика двоичногооумножителя 17.По команде "Пуск одновременно производится установка в 0 триггеров 3 и 4, счетчика 13 точного от-. счета и в состояние "1" триггера 2, который открывает элемент И 5 и подготавливает элемент И 6. Первый старт- импульс после команды "Пуск" е выхо; да элемента И 5 одновременно устанав-,1 Ву 1 Вц, 1 осц9 У 1 и гигде Б - число импульсов в пачке, соответствующей временному интервалу от старт- до стоп- импульса.Код в счетчике 13 точного отсчета в конце измерения1 и ьм сги 50 3 130893 ливает в "0" реверсивный счетчик 19 и в состояние "1" триггер 3, который открывает элементы И 6 и 7, на выходе элемента И 7 формируется пачка импульсов. Импульсы пачки одновременно поступают через элемент ИЛИ 11 на входы счетчика 13 точного отсчета и синхронизатора 18. Частота импульсов в пачке равна Гг . Если на вход синхронизатора 18 одновременно поступаютО импульсы пачки и двоичного умножителя 17, то на выходе синхронизатора 18 импульсов нет. Если в момент прихода импульса с двоичного умножителя 17 импульс пачки отсутствует, то вы ходной импульс синхронизатора 18 поступает на вход сложения реверсивного счетчика 19, При отсутствии импульса с двоичного умножителя 17 в момент прихода импульса пачки выход ной импульс синхронизатора поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 19.Поскольку частота Г,д больше частоты Й , то за время воздействия пачки импульсов реверсивный счетчик работает на вычитание. Момент окончания пачки импульсов соответствует формированию стоп-импульса, который с выхода элемента И 6 устанавливает в 0 триггер 3 и одновременно устанавливает в "1" триггер 4, открывающий элемент И 8, и импульсы, следующие с частотой Гщ, подсчитываются счетчиком 13 точного отсчета, 35После окончания пачки импульсов на вход сложения реверсивного счетчика 19 с выхода синхронизатора 18 поступают импульсы с частотой 29 . В момент переполнения реверсивного счет 40 чика 19 на его выходе формируется импульс, устанавливающий триггеры 2 и4 в состояние "0". Цикл измерения заканчивается.Время между старт-импульсом начала счета и нулевым значением реверсивного счетчика 19 определяется вы- ражением Если емкость счетчика двоичного умножителя 17 Б =360 10 , то отсчет4 числа по счетчику 13 приобретает размерность градуса при К=О или долей градуса при К1 измеряемого фазового сдвига,Формула изобретенияЦифровой фазометр, содержащий счетчик периода, блок элементов И, счетчик точного отсчета, генератор импульсов, формирователь импульсов, первый и второй входы которого соответственно соединены с шипами опорного и измеряемого сигналов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены три триггера, четыре элемента И, три элемента ИЛИ, элемент задержки, двоичный умножитель, синхронизатор и реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с соответствующими выходами синхронизатора, а его выход подключен,к входу первого триггера и первому входу первого элемента ИЛИ, выход генератора импульсов подключен к счетному входу счетчика периода, первым входам двоичного умножителя, первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к первому входу синхронизатора и к первому входу второго элемента ИЛИ,выход которого подключен к счетному входу счетчика точного отсчета, шина команды Пуск подключена к Б-входу первого триггера, второму входу первого и первому входу третьего элементов ИЛИ и установочному входу счетчика точного отсчета, первый выход формирователя импульсов подключен к первым входам третьего элемента И и блока элементов И непосредственно, а через элемент задержки - к установочному входу счетчика периода, второй выход формирователя импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И, прямой выход первого триггера подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к Б-входу второго триггера и установочному входу реверсивного счетчика, выход четвертого элемента И подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ и Я-входу третьего триггера, выходы первого и третьего элементов ИЛИ подключены к К-входам соответст1308934 Составитель В.ШубинРедактор О.Юрковецкая Техред Л.Олейник Корректор,А.Тяско Заказ 1794/37 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 венно третьего и второго триггеров,прямой выход последнего иэ которыхподключен к второму входу первогоэлемента И и. третьему входу четвертого элемента И, прямой выход третьего триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выходы счетчика периода через блок элементов И подключен к вторым входам двоичного умно- жителя, выход которого соединен с вторым входом синхронизато ра.