Цифровой фазометр

совЕтсиихЦИАЛИСТИЧЕСНИХ влин аи 165122 А 51 5 СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИй АВТОРСИОМУ СВМДЕТЕЛЬС 7 ВУ(21) 4663 (22) 17. 0 (46) 23.0 (72) Л,Л, (53) 621, (56) Л.в го1 019356 Иторс В 1538145 746/213,895 91. Бюл. Р 19Ишутин3,7,77 (088,8)рское свидетельство СССРкл. С 01 К 25/00, 1982.кое свидетельство СССРкл. С 01 К 25/00, 1986. ГОсудАРстВенный нбмитетПО ИЗЗБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГННТ СССР(57) Изобретение относится к устройствам для измерения разности фаз двухсигналов в условиях амплитудных и фазовых Флуктуаций. Целью изобретенияявляется повышение точности измеренЖ. Фазометр содержит усилители-ограничители 1, 2, косинусный и синусный фазовые детекторы 3 4, блоки выделения модуля 5, 6, компараторы состробирующими входами 7, 8, сумматор9, ЛЦП 10, ПЗУ 11, элемент 12 задержки и блок 13 регистровой памяти, Измерение разности Фаз основано на квадратурном способе преобразования входных сигналов, между которыми измеряется разность фаз, в напряжения, пропорциональные сдвигу фаз, используются косинусный и синусный фазовые детекторы, вычислитель (на основе АЦП)отношения модуля выходного напряжениякосинусного Фазового детектора к сумме модулей напряжений косинусного исинусного фазовых детекторов с последующим преобразованием полученныхрезультатов в блоке ПЗУ в код, пропорциональный разности фаз входныхсигналов. Такой принцип измеренияразности Фаз обладает свойством эфФективно подавлять амплитудные флуктуации входных информационных сигналов, Фильтровать высокочастотныесоставляющие с четными гармониками,а также и с нечетными гармониками,если они содержатся только в одномиз входных сигналов. Фазометр обладает большим быстродействием получения мгновенных значений сдвига фазпозволяет отслеживать фазовые флуктуации в пределах 2, способен производить измерения в широком диапазоне входных сигналов. 2 ил.1651229 1 Пуу 141+сов Ч 1-соэ Ц 1 фАвбв( в 1 ясцв(-в 1-сов 1+в 1+япцм - ,(-яддИзобретение относится к устройствам измерения разности Фаз двух сигналов в условиях амплитудных и Фазовых Флуктуаций.Цель изобретения - повышение точности устройства.На Фиг,1 представлена структурнаясхема Фазометра, на Фиг,2 - временные диаграмю и таблица истинности,поясняющие принцип работы Фаэометра.фазометр содержит два усилителяОГРаничителЯ 1 и 22 косинУсный и синусный Фазоные детекторы 3 и чр дваблока 5 и 6 выделения модуля, двакомпаратора 7 и 8 со стробирующимивходами, сумматор 9, аналого"цифровой преобразователь 10 (АЦП), постоянное запоминающее устройство 11(ПЗУ), элемент 12 задержки, блок 13регистровой памяти.При этом выходы усилителей"огра(вих(ителей 1 и 2, входы которых являются входами устройства, соединеныс косинусным и синусным Фазовыми де-"текторами 3 и 4, выход косинусногоФазового детектора 3 соединен с вхо"дом блока 5 выделения модуля и первымнхоцом компаратора 7, выход синусного Фазового детектора 4 соединен сЗОвходом блока 6 выделения модуля ипервым входом компаратора 8, вторыевходы компараторон 7 и 8 соединеныс общей шиной, а их третьи стробирующие входы соединены между собой входом "Запуск" Фазометра и входом "Запуск" АЦП 10, выход блока 5 выделения модуля соединен с сигнальнымвходом АЦП 10 и первым входом сумматора 9, выход которого соединен свходом Опоры ЛЦП 10 р й еГО второивход соединен с выходом блока 6 выделения модуля,Выходы компараторов 7 и 8 соеди"цены с соответствующими старшимиадресными входами ПЗУ 11, младшиеадресные входы которого соединены с В четырех областях ПЗУ записаны таблицы либо обратной Функции Ц(Б)хя = агсВ, либо обратной функции1/В)пх в .-агс(17 В), где агс - обозначение обратной Функции,На входы ПЗУ поступает информация с выходов компараторов 7 и 8 выполсоответствующими информационными выходами АЦП 10, выход "Готовность данных" которого соединен с входом элемента 12 задержки, выходом соединенного с входом записи данных блока 13 регистровой памяти, входы данных которого соединены с соответствующими выходами ПЗУ 11, а его выходы являются выходами фазометра.фаэометр работает следующим образом.Входные сигналы, между которыми измеряется разность Фаз, усиливаются усилителями-ограничителями, коэффициенты усиления которых подбираются такими, чтобы их выходные напряжения были равны. На выходе косинусного Фазового детектора образуется напряжение О = К 0 (1+соя(-.1-сова).(1) Синусный Фазовый детектор отличается от косинусного тем, что на еговходе включен Фазонращатель, сдвигающий фазу входного сигнала, поступающего от усилителя-ограничителя1, на минус (/2 р поэтому на его выходе образуется напряжениеЦ,А КАЦ ( 1 яып(-1-яхпд), (2)где в выражениях (1) и (2) КА - коэффициент передачи фазового детектоРа, П 1 = Б(0 = ц - нходные напряженияФазовых детекторов, Я) - сдвиг Фаэмежду входными сигналами. На выходах блоков 5 и 6 выделения модулей образуются модули напряжений, определяемые выражениями (1) и (2) (Фиг. 2). Так как на сигнальный вход АЦП 10 подается нарряхение 10 ф 1, а на вход опоры - 10 фА( +(О Ае, на информационных выходах АЦП 1(1 образуется код, пропорциональный отноше- нию няющих соответственно операции сравнения 01 ь О, Ц(ядр 0Когда неравенство выполняется, на ныходе компаратора уровень логического нуля. Пара полученных сигналов определяет четверть, в которой находится сдвиг фаэ, и тем самым определяетобласть ПЗУ, где записана таблица с соответствующей обратной функцией, Поэтому на выходе ПЗУ образуется код, пропорциональный разности фаз между5 входными сигналами.При П 1 ( Ц или Н 7 П 1 характеристики фазовых детекторов 3 и 4 имеют соответственно косинусную и синусную формы. На фиг.2 пунктиром показаны графики Функций 1 соз Ч 1 и 1 созе + 1 зпч 1. В этом случае на информационных выходах АЦП образуется код, пропорциональный выражению(4) В ПЗУ записаны таблицы, определяющие обратные функции: агс В 1 и 2 О агс 1/В 1). В общем случае в ПЗУ записываетсяя такгя функция, чтобы код на выходе ПЗУ бьл пропорционален сдвигу фаз между входными сигналами. В изве"тном устройстве коммутация входных сигналов АЦП вызывает переходные процессы, которые могут прбисходить и во время работы АЦП, что снижает точность преобразования сигналов АЦП и тем самью снижает точЗб ность измерений фазометром. В данном устройстве коммутации входных сигналов АЦП нет, что повьппает точность измерений. По команде Запуск" гроизводится стробирование комараторов и запуск АЦП и тем са мым синхронизируется обновление информации на выходах указанных блоков. На адресных входах ПЗУ будут сопрягаться коды, поступающие от компараторов 7 и 8 и АЦП 10, соответствующие одному и тому же моменту измерения сдвига Фаз. По сигналу Готовность данных" АЦП 10, задержанному элементом 12 задержки на достаточное время, чтобы на входе данных 45 блока 13 регистровой памяти установилась достоверная информация, результаты измерения записываются в блок 13 регистровой памяти, Таким образом устраняется неоднозначность между результатами измерения и сдвигом фаз входных сигналов, что также повьппает точность измерекий.Для получения высокой точности измерений сумматор выполняется на основе высококачественных операциокных усилителей с большим коэффициентом усиления и высокоточных резисторов.формула изобретенияЦифровой Фазометр, содержащий дваусилителя-ограничителя, входы которых являются входами цифрового фаэометра, а выходы соединены с входамикосинусного и синусного фазовых детекторов, аналого-цифровой преобразователь, информационными выходами соединенный с соответствующими младшимиадресными входами постоянного запоминающего устройства, выходами соединенного с соответствующими входами данных блока регистровой памяти, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повьппения точности, в него введены два компаратора со стробирующими входами, два блока вьдслениямодуля, сумматор, элемент задержки,при этом выход косинусного фазовогодетектора соединен с. входом первогоблока выделения модуля и первым входом первого компаратора со стробируь 1 щим входом, выход синусного Фазовогодетектора соединен с входом второгоблока выделения модуля и первым входом второго компаратора со стробирующим входом, вторые входы которых соединены с общей шиной, а их стробирующие входы объединены и соединены сшикай Запуск" и входом "Запуск аналого-циФрового преобразователя, выходпервого блока выделения модуля соединен с сигнальным входом аналогоцифрового преобразователя и первымвходом сумматора, выходом соединенного с опорным входом аналого-цифрового преобразователя, второй входсумматора соединен с выходом второго блока выделения модуля, выходыпервого и второго компараторов состробирующими входами соединены ссоответствующими адресными входамипостоянного запоминающего устройства, выход Готовность данных" аналого-цифрового преобразователя соединенс входом элемента задержки, выходкоторого соединен с входом записиданных блока регистровой памяти,выходы которого являются выходамицифрового Фазометра,оизводственно-издательский комбинат "Патент Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 1605 Тираж 423 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5