Цифровой фазометр

(22) Заявлено 12.07.76 (21) 2379874/18 21 (5 исоедииением заявк 23) Приори Гееударственний квинтет ссср ка делан кзобретвнкЯ и аткритнй(72) Авторы изобретенА. Ахмеджанов и В. В. Пет ский институт инженеров кодор ожног порт) ЦИФРОВОЙ фАЗОМЕТР сили- еленИзобретение относится к цифровой из мерительной технике. Может быть испол зовано для измерения разности фаз между опорным сигналом и .фазомодулированным, амплитуда которого изменяется в широком диапазоне в электро- и радиотехнических установках различного назначения.Известен цифровой фазометр для измерения разности фаз между опорным и фазомодулированным сигналами, содержаший на входах усилители-ограничители, преобразующие входные сигналы в последовательности прямоугольных импульсов, используемых для выделения информации о фазе входного сигнала11 . Такой фазометр.прост в реализации и способен обеспечить высокую точность измерения.Однако часто амплитуда фазомодулированного сигнала при приеме его по радиоканалу изменяется в широком диа назоне, При этом возникает дополнитель ная погрешность, связанная с наличием 2определенного порога ограничения в усилителях-ограничителях, что значительно сшокает точность и сужает область применения такого фазометра.Найболее близок к предлагаемому юикочастотный фазометр, содержаший блок формирования временного интервала, один вход которого через первый формирователь и первый усилитель- ограничитель подключен к выходу источника опорного сигнала, другой вход через второй формирователь и второй усилитель-ограничитель подключен к выходу источника фаэомодулированного сигнала, выход блока формирования временного интервала подключен к управляющему входу ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора имцульсов, а выход подключен к счетному входу счетчика индикаторного устройстаМВ этом цифровом фазометре в у теле-ограничителе неизбежен опрея ный порог ограничения, в результатечего передеее фронты прямоугольных оыходньех импульсов, поступаюцИх черезформирователь на блок формированиявременного интервала, формируются сотставанием во времени от л 1 олееета перехода входного сигнала через нуль, Величина этого отставания зависит от амплитуды ВходеОго сиге 1 аеХа, что пршюдптк появлению погрешности измерееЕия разности фаз между опорным и фазомодулированным сигналами и ограничению динамического диапазона амплЕ"гуды последнего.Сбычно эта погре 1 цность достигаетнескольких градусов.Например, если порог ограниченияусилителя-ограничителя Цп "- 0,1 .10 В,-3амплитуда опорного сигнала 2 В, а амплитуда входного сигнала изменяетсяот 2 до 0,002 В, возникает погрешность измерения д = 3Уменьшение такой, погрешности путем уменьпЕения или увеличения амплитуды входного сигнала ограничиваетсятехнической трудностью.Цель изобретения - повьЕшение точности измерения в широком динамическомдиапазоне амплитуды фазомодулированного сигнала,Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий источники опорного и измерительного сигналов, выходы которых подклеочены ко входам первого и второго усилителей- ограничителей соответственно, блок формирования временного интервала, первый вход которого через первый формирователь импульсов связан с выходом первого усилителя-ограничителя, второй вход блока формирования временного интервала подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход блока формирования временного интервала через ключ соединен с первым входом счетчика индикаторного устройства, а также генератор импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа, введены блок .Выделения интервала генерации, элемент совпадения, счетный триггер, блок управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик, причем выход блока выделения ие- тервала генерации через элемент совпадения и триггер соединен с первым входом блока управления реверсивным счетчиком и непосредственно со входом второго формирователя импульсов и вто-,рым входом блока у 11 оа 1 ъле 1 Ия реьерс 11 вф11 ЫЛ С"1 РТ 1 ИКОМр ВЬХОЦ ГЕ 1 ЕРатооа ИМ"- пульсов подключен к сц 1 Хро 1 ИзируЕО 1 емувходу второго усилптеел-Огра 11 чцтеля,первому входу блока выделения цптервала генерации, второму входу элемента совпадепеи и третьему входу блокауцравле 1 я реверсивным счетчиком, четвертый вход которого подключен к выходу Ю первого формирователя импульсов, а выходы блока управления реверсВ 1 ым счетчи. ком через реверсцвный счетчик подключены к остальным входале счетчика индикаторного устройства, выход второго М усилителя-ограцпчцтеля подключен ковторому входу блока выделения цнтервала генерагии и, кроме того, второйусилитель-ограничитель охвачен положительной обратной связью.26 На фиг. 1 представлена структурнаяэлектрическая схема цифрового фазометра; па фиг. 2 - схема блока выделения интервала генерации; на фиг. 3 -при 1 щипиальпая электрическая схема це З пи положительной обратной связи со входом для синхронизации от генератора импульсов на фиг. 4 - временные диаграм-,мы, поясеи 1 ащие работу фазометра.Цифровой фазометр содержит усилиф тель-ограничитель 1, цепь положительной обратной связи 2, генератор импульсов 3, блок выделения интервала генерации 4, элемент совпадения 5, счетный триггер 6, блок 7 управления реЗ версивным счетчиком 8, счетчик индикаторного устройства Э, усилитель-От- раничитель 10, форлярователи импульсов 11 и 12, блок формирования временного интервала 13 и ключ 14.Измерительный сигнал поступает наусилитель-ограЕщчнтель 1, который вследствие введеши цепи положительной обратной связи 2 работает в режиме автогенератора, синхронизируемого генератоф ром импульсов 3. При превышении сигналом Ц порога ограничения усилительограничитель 1 входит в режим насьпцения, и генерация прекращается. Такимобразом, при значениях входного сигнала И. от - ц до + ц на выходе усилителяОграничителя 1 возникает пачка импульсов, причем точка перехода входногосигнала через нулевое значение совпадает с серединой этой пачки импульсов.55Гэлок выделения интервала генерации4 вырабатывает импульс, длительееостькоторого равна длительности пачки импульсов, возникающих при переходе сигцала 11 ерез цул 1 тол ко цз ОД 11 О, 1 оляр ности в другу 1 о например,. Из о 1:рц 11 ательной В положитель 1 гую). 331 емент СОВ- падения 6 Выделяет пр 111 у цм 1 рч 1,1ОВ ответс 1 Ву 1 ошук 1 да 11 цому ; - мпул 1-,су а счете 1 п 1 й триггео 6 делит ца Д 13 а,чцс 1 о и 1 и пул 1 СО 13, име 1 ошцуся В этоЯ пат 1 ко.Импульсы со счетного триггера 6,поступаюшце через блок 7 и реверсцвцый счетчик Внесут ицформаи 111 о В 1 пс 11 г;импульсном коде об цнтеовапе 13 рз:,1 е 11 И от момента перехода входного С 11 гна.1 а через нуль до момента ограничения импульса с блока вьщелецця интервала генерации 4 (т.е. до момента, когда входной сигнал достигает значения11 О Формирователь импульсов 12 цо заднему фронту этого импульса формирует коооткий импульс, поступаю 1 ций В блок формирования временного интервала 13, который открывает ключ 14.Получившийся в счетчике 1 пщцкаторного устройства 9 результат характеризует временной иптвервал, соответствуюшпй сдвигу фаз между сигналами, причем результат измерения фазы не зависит от амплитуды фазомодулцровацного с 1 п нала.Необходимость В блоке уприв 11 енця реверсивным счетчиком объясняется тем, что возможен случай, когда импульс с формироВателЯ 11 приходит 130 13 ремя действия импульса па входе блока выделения интервала генерад 1111 4. В этом случае реверсивцый счетчик 8 должен ,складывать импульсы со счетного триггера 6 и одновременновычцтать импульсы, с генератора 3, от момента прихода импульса с формирователя 11 до окончания действия импульса на входе блока выделения интервала генерапцц 4. Такой случай может Возе 1 цкцуть если разность фаз между Опорным и измеэи 1 е 11 ь 1 ь 1 м сигналами близка к нущо, а измерительный сигнал имеет малую амплитуду.Подобные устройства управления реверсивным счетчиком часто встречаются в периферийных устройствах цифровых вычислительиь 1 х машин, а также В программных устройствах средств автомат- зации.На фиг. 2 представлен один пз возможных вариантов построе 1 п 1 я блока выделения интервала генерации 4, выделя 1 ошего импульс, дчцтельцость которого равна длительности пачки импульсов, пришедших ца его вход цри переходе входного сигнала через нудь из одной полярности в другу 1 о. На фиг, 3 предста 13 лен один цз Возможных вариантовтехпичсской реализации цепи положительной обратной связи для усилителя-огра 1 цп 1 ите 11 я, имевшей вход синхронизации.Гсли ке для ПОС возникает необходимость в инвертировании сигнала, в эту цепь необходимо ввести инвертируюший элемент.Работа предлагаемого фазометраиллюстрируется временными диаграммами на фцг. 4, где ца эпюре 4 а представлены входной синусоидальный фазо- модулирова 1 шый сигееал и Выходной сиРнал с усилителя-ограничителя 1, саваченцого положительной обратной связью на эпюре 46 - выходные импульсы блокв выделе 1 п 1 я интервала генерации 4; на эцюре 4 В - импульсы на выходе формирователя импульсов 12; на эпюре 4 гцмпульсы на выходе формирователя импульсов 11; на эпюре 4 д - импульсы на выходах счетного триггера 6; наэпюре 4 е - импульсы на выходе ключа 14.Введение. новых элементов и связейвыгодно отличает описываемый цифровой фазометр от прототипа, так как уменьшилась составляющая погрешности, обусловленная влиянием изменения амплитуды измерительного сигнала. Б результате снижена суммарная погрешностьприбора и расширен диапазон измененияамплитуды входного сигнала, что расцпмряет сферу применения данного фазометра, ц следовательно, его технико-эконо мцческую эЬЬективйость.формула изобретения1, Цифровой фазометр, содержащий источ 1 пшц опорного ц измерительного силпалов, выходы которых подключены ко45входам первого и второго усилителей-.Ограицчцтелей соответственно, блок формирования временного интервала, первый вход которого через первый форми рователь импульсов связан с выходомпервого усилителя-ограничителя, второйвход блока формирования временного интервала цодключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход блока формирова 1 шя временного интервала че рез кпоч соединен с первым входом счетчика индикаторного устройства, а также генератоо импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа О т л и ч а ю ш и Й с 9 темд651270 Вход что, с целью повышения точности измерения в шиооком динамическом диапазонеамплитуды фазомодулироввнного сигнала,в него введены блок выделения интервалагенерации, элемент совпадения, счетныйтриггер, блок управления реверсивнымсчетчиком, реверсивный счетчик, причемвыход блока выделения интервала генерации через элемент совпадения и триггер соединен с первым входом блокауправления реверсивным счетчиком и непосредственно со входом второго формирователя импульсов и вторым входомблока управления реверсивным счетчиком, выход генератора импульсов нодключен к синхронизируюшему входу второго усилителя-ограничителя, первомувходу блока выделения интервала генерации, второму входу элемента совпаденияи третьему входу блока управления реверсивным счетчиком, четвертый входкоторого подключен к выходу первогоформирователя имнульсов, а выходы блока управления реверсивным счетчиком З через реверсивный счетчик подключенык остальным входам счетчика индикаторного устройства, выход второго усилителя-ограничителя подключен ко второму входу блока выделения интервала ге нерации.2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю ш е е с я тем, что второй усвд- тель-ограничитель охвачен положительной обратной связью,1 Источники информации принятые вовнимание при экспертизе1. Журн. "Автометрия", Л 4, 1970.2, Техническое описание фазометра20 НФ-З, г. Казань, 1963. ЦНИИПИ Заказ 798/42 а Тираж 1089 Подписное