Цифровой фазометр с оптимальным квантованием

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 231664, кл. С 01 К 25/00, 1968.Глинченко А,С Кузнецкий С.С.,Фиштейн А.М. Чмых М.К. Цифровые методы измерения сдвига фаз. - Новосибирск, Наука, 1979, с. 58,59,202-209.Авторское свидетельство СССР1 1234779, кл. С 01 К 25/00, 1986.(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения цифровых фазометров с высокой разрешающей способностью. Целью изобретения является(51) 5 С 01 К 25/00 2упрощение фазометра. Цифровой фазометр с оптимальным квантованием содержит усилители 1 и 2 с автоматической регулировкой усиления (АРУ),компараторы 3 и 4, дифференцирующие цепи 5 и 6, триггер 7, элементы 8 и 9 совпадения, счетчик 1 О, умножитель 1 частоты, формирователь 12 импульсов, делитель 13 частоты следования импульсов, триггер 14 и генератор 15 напряжения управления. Введение усилителей с АРУ, компараторов, дифференцирующих цепей, генератора напряжения управления с предложенными функциональными связями упрощает фазометр путем получения оптимального квантования в результате непрерывного изменения уровня формирования входных сигналов по определенному закону в течение измерительного времени.2 ил.1569741Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения цифровых фазометров с высокой разрешающей способностью,Целью изобретения является упрощение фазометра.Сущность изобретения заключаетсяв обеспечении линейной задержки импульсов фазовых интервалов на величи.нуою3(обеспечении условий оптимальногоквантования) путем непрерь 1 вного изменения уровня формирования входныхсигналов по определенному закону втечение измерительного времени, которое приводит к упрощению фазометраза счет исключения из его состава 20сложной управляемой линии задержки и, существенного упрощения генератора напряжения управления.На фиг,1 приведена структурнаясхема фазометра; на фиг.2 - структурная схема генератора напряжения управленияФазометр содержит усилители 1 и 2с автоматической регулировкой усиления, компараторы 3 и 4, дифференцирующие цепи 5 и 6, триггер 7, элементы 8 и 9 совпадения, счетчик 10,умножитель 11 частоты, формирователь 12 импульсов, делитель 13 частоты следования импульсов, триггер 14и генератор 15,напряжения управления.Входы усилителей 1 и 2 с автоматической регулировкой усиления подключены к входам фазометра, а выходысоединены с первыми входами компараторов 3 и 4, вторые входы которыхподключены к выходу генератора 15 на-пряжения управления, а выходы соединены с входами дифференцирующих цепей 5 и 6, выходы которых подключенык входам триггера 7, выход которогосоединен с вторым входом элемента 8совпадения, первый вход которого подключен к первому выходу формирователя 12 импульсов, а выход соединен свторым входом элемента 9 совпадения,выход которого подключен к входусчетчика 10, а первый вход соединенс вторым входом генератора 15 напряжения управления и выходом тригге 55ра 14, вход которого подключен к выходу делителя 13 частоты следованияимпульсов, вход которого соединен спервым входом генератора 15 напряжения управления и вторым выходом фор" мирователя 12 импульсов, вхоц которо го подключен к выходу умножителя 1 частоты, вход которого соединен с первым входомкомпаратора 3.Генератор 15 напряжения управления содержит последовательно соединенный счетчик 6, постоянно запоминающее устройство 17, цифроаналоговый преобразователь 18, фильтр 19 нижних частот.Фильтр работает следующим образом.Измеряемые колебания поступают на входы усилителей 1 и 2 с автоматической регулировкой усиления, которые поддерживают сигнал постоянной амплитуды на своем выходе. Равные по амплитуде сигналы поступают на первые входы компараторов 3 и 4, где преобразуются в напряжение прямоугольной формы, фронты которых соответствуют моментам перехода измеряемых колебаний через уровень напряжений, поступающих на вторые входы компараторов 3 и 4Напряжения прямоугольной формы после прохождения дифференцирующих цепей 5 и 6 превращаются в две последовательности остроконечных импульсов. Сдвиг по времени между каждой парой соответствующих импульсов обеих последовательностей " пропорционален фазовому сдвигу между измеряемыми колебаниями и обратно пропорциС онален их частоте ь = в в . Зти имЖ пульсы управляют триггером 7, на выходе которого формируется напряжение П-образной формы, положительные полу- волны которого имеют длительность л( )Одно измеряемое колебание с выхода усилителя 1 с автоматической регулировкой усиления подается на умно- житель 11 частоты, Сигнал с умноженной частотой через формирователь 12 импульсов подается на первый вход элемента 8 совпадения и первый (счетный) вход генератора 15 напряжения управления, К выходу формирователя 12 импульсов также подключен через делитель 13 частоты следования импульсов триггер 14, на выходе которого формируется напряжение П-образной формы. Положительные полуволны этого напряжения, имеющие длительность и, , подаются на первый вход элемента 9чество периодов входного сигнала,укладывающихся в измерительное время,т,е. приводит к выполнению условийоптимального квантования,Генератор 15 напряжения управления (фиг.2) работает следующим образом.Импульсы с выхода триггера 14 поступают на второй вход генератора 15напряжения управления и устанавливают счетчик 16 в нулевое состояние.Импульсы с выхода формирователя 12импульсов поступают на первый вход 50 5 5697 совпадения, На второй вход элемента 9 совпадения поступают пачки импульсов длительностью 7 = , прошедшие через элемент 9 совпадения.5 Прошедшие через элемент 9 совпадения за измерительное время С пачки ими змпульсов с длительностью Р = -- по1 О даются на вход счетчика 10.С выхода триггера 14 импульсы поступают также на второй (установочный) вход генератора 15 напряжения управления, напряжение управления которого подается на вторые входы компараторов 3 и 4Закон изменения управляющего напряжения должен быть таким, чтобы фронтыпрямоугольного напряжения на выходе компараторов были 20е,смещены на величину С =С позг иам сравнению с фронтами прямоугольного напряжения, которые формируются при поступлении на вторые входы компара торов 3 и 4 нулевого уровня, т.е. обычного формирования прямоугольных импульсов по переходам синусоидального напряжения через нулевой уровень.Например, при поступлении на пер вые входы компараторов сигналов Б, = А з 1.пм и Н= А з 1 п( МС +) на вторые входы компараторов необходимо подавать напряжение 1= А з 1 п, где К - коэффициент де ления делителя 13 частоты следования импульсов.Такое изменение уровня формирования входных сигналов обеспечивает щ сдвиг начала интервала времени соответствующего сдвигу фаэ с, относительно ближайшего квантующего импульса, в каждом последующем интервал оле на величину -- где п - коли- п 41 6генератора (счетный вход счетчика 16), Код с выхода счетчика 16 поступает на постоянное запоминающее устройство 17, которое преобразует линейно изменяющееся значение кода на входе в значение кода, изменяющееся по синусоидальному закону на выходе, Код преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 18 в аналоговую величину - ступенчатое напряжение, амплитуда ступенек которого изменяется подзакону А з 1 п . А и К - постоянКные для конкретного фазометра и учитываются при записи информации в постоянное запоминающее устройство. Изменение частоты входного сигнала 1, учитывается автоматически, поскольку при изменении входной частоты изменяется и частота следования импульсов на выходе формирователя 12, а импульсы с выхода формирователя 12 поступают на счетный вход генератора 15 напряжения управления.Ступенчатый сигнал, амплитуда ступенек которого изменяется по закону Аз 1 п, фильтруется фильтром 19 нижних частот, На выходе фильтра пой) лучаем напряжение Б = А зпй.КСтупенчатый сигнал, амплитуда ступенек которого изменяется по синусоидальному закону, содержит первую, ИФ 1, 2 М+1, ЗИ+1 и т.д. гармоники,где Н - число ступенек, из которых формируется синусоидальный сигнал. Поэтому требования, предъявляемые к фильтру, очень низкие, он обеспечивает фильтрацию в широком диапазоне частот.Таким образом, введение усилителей с автоматической регулировкой усиления, компараторов, дифференцирующих цепей, генератора напряжения управления с указанными связями в фазометр упрощает его за счет получения оптимального квантования путем непрерывного изменения уровня формирования входных сигналов по опреде.- ленному закону в течение измерительного времени.Формула изоб ре тенияЦифровой фаэометр с оптимальным квантованием, содержащий первый триггер, умножитель частоты, выход котоСоставитель С.Черняковар И.Шулла Техред М.Дидык Корректор М.Максимишинец Редакв Заказ 1445ВНИИПИ Госуд Тираж 553комитета по изМосква, Ж,дписное миот брете аушск тиям при ГКНТ ССС4/5 твенного113035,наб.,твенно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 Произ рого соединен с входом формирователя импульсов, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента совпадения а второй выход соеФ5 динен с входом делителя частоты следования импульсов, выход которого подключен к входу второго триггера, соединенного с первым входом второго элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу первого элемента совпадения, а выход - к входу счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения фаэометра, в него дополнительно введены генератор напряжения управления, две дифференцирук 1 щие цепи, два компаратора, два усилителя с автоматической регулировкой усиления, входы которыхподключены к входам фаэаметра, а выходы соединены с первыми входами компараторов, вторые входы которых подключены к выходу генератора напряжения управления, а выходы - к входамдифференцирующих цепей, выходы которых подключены к входам первоготриггера, выход которого соединен свторым входом первого элемента совпадения, причем первый вход первогокомпаратора подключен к входу умножителя частоты, а второй выход формирователя импульсов соединен с первым входом генератора напряжения управления, второй вход которого подключен к выходу второго триггера.