Цифровой фазометр

, 137 1)4 Г О 1 К 25/О 13 " ЬИЬЛН, ) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТ А 8 ТОРСН радиоэлеля тво СССР 08, 1980 о СССР 08) 1985(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМ (57) Изобретение от цифровой фазометрии пользовано в автома формационно-измерит ЕТРносится к техникеи может быть исзи нных инис темах льных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Авторское свидетельсУ 1068836, кл. Г 01 К 25/Авторское свидетельствМ 1314280, кл. С 01 К 25/ для измерения фазового сдвига электрических колебаний низкой частоты заодин их период, Целью изобретения является повышение точности измеренияфазового сдвига, Устройство содержитформирователи 1 и 2, элементы И 3,11, 17 и 18, одновибратор 4, триггеры 5 и 15, мультиплексор 6, элементы ИЛИ 7 и 16, одновибратор 8, счетчики 9, 10 и 12, генератор 13, делитель 14 частоты. Положительный эффект изобретения заключается в повышении точности измерений фазовогосдвига по сравнению с прототипом,поскольку погрешность от квантованиявременного интервала, пропорционального полупериоду колебаний измеряемых сигналов, доминирует в общей погрешности измерений. 2 ил.1370604 Изобретение относится к техникецифровой фдзометрии и предназначенодля использования в автоматизированных информационно-измерительных сис 5темах для измерения фазового сдвигаэлектрических колебаний низкой частоты за один их период.Цель изобретения - повышение точности измерения фазового сдвига, 1 ОНа фиг,1 приведена функциональнаясхема устройства; на Фиг.2 - временные диаграммы его работы,Цифровой Фазометр содержит формиронатели 1 и 2, входы которых являются входными клвммами устройства. Выход Формирователя 1 соединен с первым входом элемента И 3 непосредственно и через одновибрлтор 4 с первым входом триггера 5, сигнальным 20входом мультиплексора 6 и первым входом элемента ИЛИ 7, Выход формирователя 2 соединен с управляющим входоммультиплексора 6 непосредственно ичерез одновибрдтор 8 со вторым входом 25триггера 5. Выходы счетчика 9 поразрядно соединены с входами счетчика10, счетный вход которого соединен свыходом элемента И 11, установочныйнхоя - с выходом, д выход эдема - с 30входом элемента 7 ИЛИ и счетным входом счетчика 12, выходы которого являются выходными клеммами устройства, д установочный вход и вход разрешения записи соединены с соответствующими выходами мультиплексора 6.Псрннй выход триггера 5 являетсясинхроныходом устройства, а второйсоединен с первым входом элемента И11, второй вход которого соединен свыходом генератора 13, Второй нходэлемента И 3 соединен с выходом генератора 13, а выход через делитель14 частоты - со счетным входом триггера 15, выход которого соединен снходл 7 п 7 элемента ИЛИ 16 и элемента И17, 77 ри этом второй вход последнегосоединен с выходом одновибратора 4,д выход - с вторым входом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен сосчетным входом счетчика 9, устлновочцый вход которого совместно с одноимец 77 ыми входами делителя 14 частотыц триггера.)5 соединен с выходом элемента И 18, входы которого соединенысоответственно с выходом однонибрато 55рд 8 и вторым выходом триггера 5.Устройство работает следующим образом,В течение первого полупериода колебаний сигнала, поступающего на вход формирователя 1, являющийся опорным входом устройства, на его выходе формируется прямоугольный импульс. При этом через элемент И 3 поступают импульсы с выхода генератора 13 через делитель 14 частоты на триггер 15 и с его ныхода, где их частота ранна Г , через элемент ИЛИ 16 н счетчик 9, 7устанавливая ет 1 в состояние 11. По заднему фронту импульса на выходе формирователя 1, что соответствует половине периода колебаний, одновибратор 4 формирует короткий импульс, устанавливающий триггер 5 н единичное состояние, а вычитдющий счетчик 10 - в состояние Б через элемент ИЛИ 7, а также сбрасывлюший в нуль или устанавливающий в состояние, соответствующее значению свига фаз 180, счетчик 12 в зависимости от состояния мультиплексора 6, При этом если сдвиг фаз меньше 180, то в момент прохождения импульса с одцонибратора 4 на выходе формирователя 2 присутствует высокий логический уровень и указаннь 7 й импульс проходит через мультиплексор 6 на вход сброса счетчика 12, счетчик 12 устанавливается в нуль. Если сдвиг фаз превышает 180, то,в тот же момент цд выходе формирователя 2 присутствует низкий логический уровень и импульс проходит на разрешающий запись вход счетчика 12, В этом случае в дальнейшем измеряется сдвиг фаз, дополняющий 180 до действительного значения результатаВысокий логический уровень с прямого выхода триггера 5 разрешает прохождение импульса частотой Г., =180 Р с выхода генератора 13 импульсов через элемент И 11 на вход вычитлющего счетчика 10. При поступлении каждых И импульсов частотой Г на выходе заема этого счетчика появляется логический уровень, вызывающий увеличение на единицу состояния счетчика 12 и через элемент ИЛИ 7 установку вычитаюшего счетчика 10 опять в состояние 11. Этот процесс длится до тех пор, пока короткий импульс, формируемый одцонибратором 8по любому из фронтов прямоугольногоимпульса с формирователя 2, вход которого является измерительным входомустройства, не сбросит триггер 5 ичерез элемент И 18 счетчик 9, деличля Г = 180 р для Г;, = цГ Цифровой фазометр, содержаший два формирователя входы которых соединены с входными клеммами устройства, выход первого из них соединен с первым входом первого элемента И непосредственно и через первый одновибратор с первым входом первого триггера, сигнальным входом мультиплексора и первым входом первого элемента 1 ПИ, а выход второго формирователя соединен с управляюпим входом мультиплексора непосредственно и через второй одновибратор с вторым входом триггера, выходы первого счетчика подразрядно соединены с входами второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, при этом установочный вход второго счетчика соединен с выходом, а выход заема - с вторым входом первого элемента ИЛИ и счетным входом третьего счетчика, выходы которогосоединены с выходными клеммами устройства, а установочный вход и входразрешения записи соединены с соответствующими выходами мультиплексора, первый выход триггера соединенс клеммой синхровыхода,устройства, авторой - с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора, и делительчастоты, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения точноскапливается результат измерения, поступающий на информационный выходустройства, а на выходе синхронизации появляется высокий логическийуровень, разрешающий считывание результатаи" 7 МТ/2 И-- (рад) 15 где- сдвиг фаз;временной интервал, пропорциональный Ц;Т - период колебаний;ГГ - частоты квантующих импульсов;М - количество квантующих импульсов за интервалчастотой1количество квантующих импульсов за интервал Т/2 частотойГ,;30т - количество квантуюших импульсов за интервалчастотойГ,Рассмотрим более подробно процессформирования числа Б в счетчике 9,35если длительность полупериода соответствует фиг.2 а, б. В соответствиис коэффициентом деления делителя 14частоты на выходе последнего частота импульсов составляет 2 Р, .(Фиг.2 в). 40При этой частоте происходит переключение триггера 15, на выходе которого частота импульсов уже Г, (фиг.2 г),и по их задним фронтам в соответствиис характером функционирования счетчика 9 последний изменяет свое состояние аналогично описанному, Таким образом, если н интервал времени междудвумя последующими переключениямисчетчика 9 (1/Г,) заканчивается им 50пуль с па выходе формирователя 1(фпг,2 а, б), пропорциональный полупериоду измеряемых колебаний, то взависимости от того, в первую иливторую половину указанного интервалапоявляется импульс с одновибратора 4,55импульс с одповибратора 4 (фиг.2 д) непроходит через элемент И 17 (навыходе тригера 15 - низкий Оч4уровень (Фпг.2 г пли проходит и далее через элемент Ш 111 16 увеличивает на единицу состояние счетчика 9. Таким образом, в одном случае происходит округлепе значения Б от половины пс следнего отсчета с недостатком не более чем на 0,5 отсчета (фиг,2 а, е), а в другом - с избытком не более чем на 0,5 отсчета (фиг,2 б,ж). Следовательно, поле погрешности от квантования временного интервала, пропорционально полупериоду колебаний измеряемых сигналов, расположено в интер.- вале "(-0,5; +0,5) отсчета частоты Г, а максимальное знччение погрешности составляет 0,5 отсчета.Изобретение обеспечивает повышение точности измерений фазового сдвига, поскольку погрешность от квантования временного интервала, пропорционального полупериоду колебаний измеряемых сигналов, доминирует в общей погрешности измерений. Формула изобретения1370604 0, 572 выход деюотелюй частат ад таоггера 1 у дыхададюОа 700 ФсчетФО, Хдпжд 7 еасцетою+О,бо та г.3 М.Катанов Составител Техред А,К Корректор О. Кун Редактор А.О Заказ 416/46 ч одписно омитета ССС открытий ая наб., д.жгород, ул, ПроектнаяПроизводственно-полиграфическое предприятие ти, в него введены второй триггер,второй элемент ИЛИ и третий и четвертый элементы И, причем второй входпервого элемента И соединен с выходом генератора, а выход через делитель частоты соединен со счетным входом второго триггера, выход которогосоединен с первыми входами второгоэлемента ИЛИ и третьего элемента И,при этом второй вход последнего соединен с выходом первого одновибратоСостояюе сцетюгю 1 г (пско 3 ана уст 5 нс апя7/ Сосюяюесю ццко Цпвказансст 3 нс 5 пя Тираж 772 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Раувра, а выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, установочный вход которого совместно с установочными входами делителя частоты и второго триггера соединен с выходом четвертого элемента И, входы которого соединены соответственно с выходом второго одновибратора и вторым выходом первоготриггера.