Устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов

Ссноз Советскнх Социал нстнческнх РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 658499(5 Ц М. Кл С 01 й 25/06 с присоединением заявкиГосударственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(Я) УЛМ б 21.317.77 (088.8) Дата опубликования описании 2504.79(54) УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в любой фазовой следящей, системе, как в качестве индикатора выбега из области допустимой фазовой. 6 ошибки, так и в качестве компенсатора ошибки отработки задания исполнительным элементом.Известно устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных перио О дических сигналов, содержащее фазовый дискриминатор, подавляющийфильтр (интегратор), причем в этом устройстве в качестве носителя информации использован прямоугольный 15 сигнал 11 .Однако это устройство имеет ограниченные точность и быстродействие.Известно также устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных ЯВ периодических сигналов, содержащее фазовый дискриминатор, состоящий из триггера и двух формирователей,выходами соединенных с соответствующими входами триггера, а также интегратор И и сумматор, один из входов которого соединен с выходом интегратора 121.Недостатками этого устройства являются неоправданная сложность и ограниченное быстродействие в тех ЗО случаях, когда оно используется в качестве индикатора выбега из области допустимой Фазовой ошибки, а также в случаях его испольэовадия в качестве компенсатора ошибки отработки задания исполнительным элементом для более точного позиционирования, когда особое значение приобретает быстродействие.Цель изобретения - повышение быстрод .йствия и упрощение устройства.Это достигается тем, что в устройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов, содержащее Фазовый дискриминатор, состоящий иэ триггера и двух формирователей, выходами соединенных с соответствующими входами триггера, а также интегратор и сумматор, один пз входов которого соединен с выходом интегратора, введены элемент И, два ключа, триггер коммутации ключей, два нагрузочных резистора, две диф- ференцирующие цепочки, элемент задержки, два триггера расширения диапа; зона измерения и два индикатора переворота фазы, при этом выходы формирователей подключены к входам элеМента И, выход которого через элемент задержки соединен с единичными входамидвух триггеров расширения диапазонаизмерения и через триггер коммутацииключей - с одними входами ключей,другие входы которых подсоединены ксоответствующим выходам триггера,входящего в фазовый дискриминатор,а выходы - к нагрузочным резисторам,к входам интегратора и через соответ"твующие дифференцирующие цепочки -к нулевым входам двух триггеров расширения диапазона измерения, единичные выходы которых соединены с входами сумматора, а нулевые - с двумяиндикаторами переворота фазы.На Фиг. 1 дана функциональнаясхема предлагаемого устройства сравнения фазового сдвига прямоугольныхпериодических сигналов; на Фиг. 2 -диаграммы ,напряжений, поясняющиеработу предлагаемого устройства.Устройство содержит фазовый дискриминатор 1, состоящий из триггера 2 и двух формирователей 3 и 4,выходами соединенных с соответствующими входами триггера 2, а также ин,тегратор 5 и сумматор б, один из вхо-дов которого соединен с выходом интегратора 5.Кроме того, устройство содержитэлемент И 7, два ключа 8 и 9, триггер 10 коммутации ключей 8 и 9, дванагрузочных резистора 11 и 12, дведифференцирующие цепочки 13 и 14,элемент 15 задержки, два триггера 16и 17. расширения диапазона измеренияи два индикатора 18 и 19 переворотафазы,Выходы Формирователей 3 и 4 подключены к,входам элемента И 7,выходкоторого через элемент 15 задержкисоединен с единичными входами двухтриггеров .16 и 17 расширения диапаэона измерения и через триггер 10коммутации ключей 8 и 9 - с однимивходами этих ключей 8 и 9,другие входы которых подсоединены к соответствующим выходам триггера 2,входящегов фазовый дискриминатор 1,а выходы -к нагрузочным резисторам 11 и 12, квходам интегратора 5 и через соответствующие дифференцирующие цепочки 13и 14 - к нулевым входам двух триггеров 16 и 17 расширения диапазонаизмерения, единичные выходы которыхсоединены с входами сумматора б, анулевые - с двумя индикаторами 18 и19 переворота фазы. Устройство работает следующим образом,Прямоугольный периодический сигнал задания 3 и обратной связи Чсс поступают на формирователи 3 и 4 и далее на входы триггера 2, где фазы этих сигналов сравниваются. На диаграммах (см. Фиг. 2 а, б, в, г) изображены случаи разных фазовых сдвигов: положительных, отрица;ельных, а также момент синфаэности, а на диаграмме(см. Фиг, 2 д) показана работа фазового дискриминатора 1.При сдвиге входных сигналов одного относительно другого на 180 ф импульсы на один из входов триггера 2 приходят ровно через полпериода после прихода каждого импульса на другой вход. В результате на обоих выходах триггера 2 будут сформированы прямоугольные имп. ьсы одинаковой формы со скважностью, равной двум.Из диаграммы (см, фиг. 2 д) видно, что сдвиг фазы обуславливает формирование широтно-модулированных импульсов с длительностью, пропорциональной разности фаэ входных сигналов.Пусть триггер 10 коммутации ключей 8 и 9 имеет состояние, при котором обеспечивается открытое состояние ключа 8.Тогда интегратор 5,оказавшийся подключенным к выходу триггера 2 последовательно с резистором 12, выделит аналоговую составляющую, пропорцйональную ошибке отработки заданияисполнительным элементом, а среднийток 1 р будет протекать через интегратор 5 и нагрузочный резистор 12в одном направлении (см. Фиг. 2 е).Эта аналоговая. составляющая ошибкирассогласования заведена на сумматор б.Возникшая синфазность напряженийвызовет совпадение передних фронтовпродифференцированных сигналов и этообусловит появление на выходе элемента И 7 импульса, который вызоветсрабатывание триггера 10. Ключ 8 закроется, а ключ 9 откроется. Допустим, что сигнал через открывшийсяключ 9 поступает не с инверсноговыхода триггера 2 (правого), а с того же самого выхода, который соединен с ключом 8. Сопоставляя диаграммы 40 (см, фиг. 2 а, б, в, г, д, е), убеждаемся, что возникший переворот фазыобусловил смещение ординаты диаграммы на Ояр- амплитудный уровень триггераи фаэовая ошибка Ч стано вится отрицательной, Это апроксимируется диаграммой (см. Фиг, 2 е).На Фиг. 1 видно, что средний ток1 СР через интегратор 5 изменил направление, протекая по цепи, состоящей 93 иэ ключа 9, интегратора 5 и нагрузочного резистора 11.Подключение ключа 9, как показанона фиг. 1, к инверсному выходу триггера 2 обеспечивает апроксимацию ми- М. нусового фазового сдвига (см. Фиг.2ж, э), Иэ диаграммы (см. Фиг 2 ж)видно, что сигнал фазового сдвига(плюсового и минусового) аппроксимируется диаграммой (см. Фиг. 2 э) ине достигает Ояр - переворота фазы,Сигналы с выходов интегратора 5,поступают на дифференцирующие цепочки13 и 14, которые перебрасывают триггеры 16 и 17 по их нулевым входамв зависимости от направления подхо да. Срабатывание триггеров 16 и 17фиксируется индикаторами 18 и 19 и изменяет потенциальны. уровень в сумматоре 6. Элемент 15 задержки через время Г перебрасывает триггеры 16 и 17 в исходное состояние.Таким образом, изменение фазового сдвига может измеряться предлагаемым устройством беэ потери информации при переворотах фазы,когда фазовый сдвиг превышает 180 , т.е. устройство обладает расширенным диапазоном измерения.Формула изобретенияУстройство сравнения фазового сдвига прямоугольных периодических сигналов, содержащее фазовый дискри минатор, состоящий иэ триггера и двух формирователей, выходами соединенных с соответствующими входами триггера, а также интегратор и сумматор, один из . входов которого соединен с выходом интегратора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены элемент И, два ключа, триггер коммутации ключей, два нагрузочных резистора,две дифференцирующие цепочки, элементзадержки, два триггера расширениядиапазона измерения и два индикаторапереворота фазы, при этом выходы формирователей подключены к входам элемента И, выход которого через элементзадержки соединен с единичными входами двух триггеров расширения диапазона измерения и через триггер коммутации ключей - с одними входами клюр чей, другие входы которых подсоединенык соответствующим входам триггера,входящего в фазовый дискриминатор,а выходы - к нагруэочным резисторам,к входам интегратора и через соответствующие дифференцирующие цепочки -к нулевым входам двух триггеров расширения диапазона измерения, единичные выходы которых соединены свходами сумматора, а нулевые - сдвумя индикаторами фазы. ИСточники информации, принятыево внимание при экспертизе1, Патент США Р 3889186,кл. 324-83, 1975.25 2. Авторское свидетельство СССРР 464865, кл. 6 01 й 2506; 11.05,73.б 58499 Составитель С, Лукинскаяктор Л Рребенникова Техред Э.Чужик КорректорИ.МУ Т исное Зак дарственн изобретеква, йд, 4/5 атент, г. Ужго ул, Проектная илиал 50/41ЦНИИПИ Ропо дел113035, М аж 1089го комитета ССий и открытийРаушская наб.