Устройство цифрового регулирования фазы в широком диапазоне частот

ревет.н .О П И С А Н И Е (564607ИЗОБРЕТЕН Ия нот. Союз Советских Социал истицеских Республик(22) Заявл 8,7 01 Й,25 аяв и исоединение судврственныи комитетаввтв Министров СССРпо делам изаоретенийи открытий 3) Прнорите 3) УДК 621,317,87) Автор изобретенн Бе Л. зницкий аявитель фРОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТоя - ров меипиоставвк в орые ьни. Изобретение относится к радиотехнике,предназначено дпя программного цифрового изменения начальной фазы синусоидапьного напряжения в автоматизированных системаХ контроля радиоэпектронного оборудования, может быть испопьзовано в автоматических информационно - измерительных системах а также в автоматических фазо-коге.рентных системах контроля, управления и связи.Известно устройство цифрового регулирования фазы в широком диопазоне частот, содержащее квадратурный расщепитепь фазы, состоящий из двух погарифмических преобразователей фазы с объединенными входами, двух движковых активных депитепей напряжения первые входы которых соединены с выходами логарифмических преобразователей фазы квадратурного расщепитепя фазы, вторые входы подключены к шине нупевого потенциала, подвижные контакты делитепей подкпючены ко входам суммирующего каскада 11Основные недостатки известного у йства: - низкое быстродействие из-з,личия в схеме, активных депитепей нап жения с движковой установкой н фикси нием коэффициентов деления амппитуд ф з.расщеппенных составпяющих путем из нения составляющих сопротивпений отн тельно нулевого потенциалавручную электромеханическим приводом, что с пяет сотни мипписекунд времени;- малая точность, обусповпенная ии кой разрешающей способностью потенци метрической установки коэффициентов д ния двух напряженийошибками механи кой редукции привода и градуировочной шкапы индикации регупируемого фазовог сдвига, а также бопьшой ошибкой устан фазовых сдвигов, особенно в предепах ф зовых значений 45, 135, 225, 315 и предепах О, 90, 180270, вызванной менением сопротивлений в подвижных контактах потенциометров (являющихся тивными денитепями напряжения) относ тельно точек нулевого потенциала кот при регулировке фазового сдвига изменяются квадратурно от понного номинал го значения сопротивления каждого;ля до нуля (движок смещается по потенциометрическому делителю в точку фэемля"), например, при значениях фазового сдвига 0 и 90, что оказывает шунтируюшее влиояние на суммируюший каскад, внося ошибку квадратурного изменения амплитуд расшепленных сигналов;- невозможность использования в системах автоматического контроля, управле-, ния и связи с управляющей ЦВМ для 10 работы в реальном масштабе машинного времени по заданной циклограмме в соответствии с требуемым для процессов автоматического контроля и управления быстродействием. 15Цель изобретения - повышение быстродействия и точности регулирования - достигается тем, что в устройство цифрового регулирования фазы в широком диапазоне частот, содержашее регистр, расшепитель фазы, коммутатор, коммутирующие входы которого подключены к выходам расшепителя фазы, а управляющий вход подключен к одному из выходов регистра, суммкруоший каскад, введены два преобразователя шкод - напряжение", входы эталонных напряжений которых подключены к выходам коммутатора, а выход каждого из преобразователек подключен к соответствующему входу суммирующего каскада, выход которого является выходом устройства.На чертеже приведена структурная схем устройства. Квадратурный расшепитель фазы 1, преобразуюший входное синусоидальное напряженке путем его расщепления на два синусоидальных напряжения, взаимноосдвинутых по фазе на 90 во всем рабочем диапазоне частотсостоит из двух логарифмических преобразователей фазы 2 и 3, входы которых объединены вместе, а вы 40 .ходы, являчсь разнофазовыми выходами расшепителя, подключены к соответствующим коммутирующим входам коммутатора квадрантов 4, В качестве преобразователей фазы расщепителя 1 применены операционныелогарифмические усилители с фазорасшеп-ляющими цепочками, имеющими постоянные коэффициенты передачи в рабочем диапазоне часто т.50Коммутатор квадрантов 4 предназначен для программного автоматического переключения расщепленных по фазе квадратурных синусоидальных напряжений с разнофазовых выходов расшепителя фазы 1 на входы эталонных напряжений преобразователей "код - напряжение" что обеспечивает фазадвый сдвиг на 180, расширяя диапазон фазоврешения до 360; коммутатор состоито;из быстродействукших герконовых реле,б 0 которые подключены, к регистру памяти 5.Для более скорого переключения квадрантных фазовых значений (с 3 мсек до 1мксек) вместо герконов можно использоватьизвестный элемент электронной аналоговойкоммутации.Регистр памяти 5 предназначен для восприятия от БВМ или пульта управлениядвоичного кода установки фазового сдвигамежду входным и выходным синусоидапьными напряжениями предлагаемого устройствацифрового регулирования фазы, для храненияэтого кода и для обеспечения воздействия кодомна преобразователи шкод - напряжение ",для создания детерминированных приращений упомянутого фазового сдвига, автоматически изменяемых пропорционально записанному в регистр 5 коду; он состоит из(р + к) статических триггеров, объедичяющих две группы по Р/2 триггеров в каждой, и одной дополнительной группы изК триггеров, необходимых дпя управлениякоммутатором квадрантов 4.Преобразователи код - напряжение 6 и7 предназначены для программного быстрогоизменения уровней (амплитуд) расшепленных по фазе с помощью расшепителя 1 синусоидальных напряжений, поступаюших насоответствующие входы эталонных напряжений преобразователей, пропорциональнокодам установки уровней. Каждый преобразователь сохраняет свое выходное сопротивление во всем диапазоне преобразованияуровней, так как содержит многоразрядныерезисторные д елители 8 и 9 и поразрядносвязанные с ним логические ключевыесхемы 10, 11 стробирования синусоидальных напряжений и потенциалов "земля" наразрядные входы делителей 8 , 9 соответственно набранным по программе в регистрпамяти 5 кодовым сочетаниям "единичных"и "нулевыхф потенциалов, воздействуюшихна разрядные входы преобразователей 6 и7, к которым подключены разрядные выходы регистра памяти 5,Суммирующий каскад 12 предназначендпя сложения на общей нагрузке двух синусоидапьных напряжений - синфазного иквадратурного, амплитуды которых изменяются с помошью преобразователей коднапряжение 6 и 7 в заданном кодами отношении, которое в рассматриваемом примере является синусно-косинусным. Входысуммируюшего каскада 12 подключены квыходам преобразователей "код- напряжение"6 и 7,Логарифмические преобразователи фазы2 и 3, предназначенные для расщеплениявходного синусоидального напряженки иадва напряжения, находяшкеся в ф,1 зовойквадратуре относитепьно друг друга и преобразованных например, по погарифмическому закону, выпопнены по известным схемам.Логические ключи квадратурного и синфазного сигналов 10 и 11 предназначены дпя стробирования синусоидальных напряжений, соответственно синфазного и квадратурного, и потенциалов "земля" на разрядные входы многоразрядных резисторных 10депитепей 8 и 9 в соответствии с набранным по программе в регистр памяти 5 кодовым сочетанием "единичных" и "нулевыхпотенциалов; быстродействующие логическиеэлектронные кпючи, коммутирующие аналого вые сигналы с помощью импупьсных (потенциапьных) сигналов управпения, выпопнены по известным схемам,Резисторные делители 8 и 9 предназначены дпя весового сложения синусоидальных напряжений, поступающих на их многоразрядные входы по программно в .браннымсочетаниям разрядных входов каждого делителя и для формирования синфазного иквадратурного с инусоидапьных напряжений 25с программно обработанными амппитудамМпо методу цифрового весового преобра-эования,Предлагаемое устройство цифрового регупиоования фазы синусоидапьного напряженння в широком диапазоне частот работаетследующим образом.В регистр памяти записывается из БВМипи пульта управпения двоичный код Мустановки фазового сдвига %,а, между О35и Ов в видес, "квгде . Й- код установки уровня (амппиту Осды) синфазного расшеппенного синусоидапьногэ напряжения;И - код установки уровня (амппицквтуды) квадратурного расщепленного сину"оидапьного напряжения;45И - код управления коммутатором 4 дпя подключения выходов преобразоватв- пей фазы 2 и 3 расшепитепя 1 соответственно ко входам преобразоватепей 6 и 7 при ус"ановке фазовых сдвигов от 0 до 5 О 90 , ипи - соответственно - ко входамопреобразователей 7 и 6 при установке фазоовых,сдвигов от 90 до 270, ипи - соответственно - ко входам преобразователей 6 и 7 при установке фазовых сдвигов от 270 до 300Входное синусоидапьное напряжение Ов поступает в квадратурный расшепитепь фазы 1, где преобразуются преобразователями 2 и 3 по логарифмическому закону фа О зы два квадратурно расшеппенных по фазе синусоидальных напрях.ений.С разнофазовых выходов расщепитепя 1 квадратурно расшеппенные по фазе сия соидапьные напряжения Ос и О кв через коммутатор 4 поступают на соответствуюшие входы преобразователей 6 и 7 в зависимости от состояния коммутатора 4, определяемого кодом к дпя выбранных по программе значений фазовых сдвигово в 1 соответствуюшем квадранте (О - 90, 270 - 360 или 90 270 ). Лреобразоватепи "код - напряжение " Ю и 7, на входы эталонных напряжений которых поступают синусоидапьные фазо - квадратурные напряжения с одинаковыми амппитудами, преобразуют эти амплитудные хзначения по синусно -косинусному закону в соответствии с программой цифрового уп 5 авпения преобразоватепями, задаваемой кодами Ми МквСуммирующий каскад 12 складывает на активной нагрузке расщепленные по фазе синусоидапьные напряжения с квадратурно преобразованными амплитудами, и на его выходе образуется равнодействуюшее выходное синусоидапьнае напряжение, сдвинутое по фазе относительно входного на автоматически устанавливаемую вепичину регупируемого фазового сдвига; при этом чачапьный фазовый сдвиг может компенсироваться программно. Предлагаемое устрой:тво можно построить и с кротиг,.фазным расшенпением вхсдного синусоидапьного напряжения так как коммутатор 4 обеспечивает раз= личные варианты подключения разнофаэовых выходов .расщепитепя 1 к преобразователям 6 и 7; при этом суммирующий каскад совмешает и функцию фазосдвигаюшей цепио+ 45 и - 45 дпя складываюших составляющих в рабочем диапазоне частот. Устройство цифрового регулирования фа" зы силусоидапьного напряжения в широком диапазоне частот ло сравнению с известными устройствами дает спедуюший положительный э)сект: - построение дискретно- логической цифровой структуры синуснокос инус ного преобразования ампли туд сянусоидапьных фазоквадратурных не.пряжений по более экономичной и простой схеме на интегральных логических микроэлементах вычислительной техники что искп чает. испопьзование синусно - косинусных врашаюшихся трансформаторов, потенциометров с разпичными перекпючатепями, а также эпекФ тромеханических устройств прецизионного управпения при этом более чем на четыре)порядка повышается быстродействие, а точность преобразования улучшается не менеечем на оба порядка, особенно в зоне малых уровней;более скорое регулирование фазового сдвига синусоидального напряжения с времен нем установки исключает потери времени (фазовые выбросы) с момента принятия решения на изменение фазового сдвига;- автоматическое цифровое управление обеспечивает сопряжение предлагаемого устройства с ЦВМ без донопнитепьного оборудования, дистанционное управление и работу по заранее заданной программе из- менения фазового сдвига с возможной.;ав= томатической самокалибровкой;- более высокая точность регулирования. фазовых сдвигов сннусоидапьных напряжений при бопее высоком быстродействии.фор му л а изобретения Устройство цифрового регулирования фазы в широком диапазоне частот, содержащее регистр, расщепитель фазы, коммутатор, коммутирующие входы которого подкпючены к выходам расщепителя фазы, а управляющий вход подключен к одному из выходом регистра, суммирующий каскад, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью повышения быстродействия и точности регулирования, в него введены два преобразователя " код в .напряжение", входы эталон ных напряжений которых подключены к выходам коммутатора, а выход каждого из преобразователей"код - напряжение"подклю чек .к соответствующему входу суммирующего каскада, выход которого является 15, выходом устройства.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССРЦНИИ ПИ аз 2173/211 Тираж 110 ииал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектная одписно