Цифровой фазовый преобразователь

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соке э СоветскихСоциалистическихРеспублик и 739432во лелем изобретений и открытий. Мирсалинов н В,. а зербайджанский институт нефти и Азизбекова(54) БИФРСтВОЙ ФАЗОВЫЙ ПРЕОБРА Изобретение относится к измеритель-ной технике и может быть использомно.в информационно-измерительных системах, системах контроля и управления дляпреобразомния фазовых сдвигов в цифро вой код.Известен цифровой фазовый преобразомтель с время-импульсным преобразованием, основанный на измерении временного интервала между переходами четорез нулевое значение исследуемых напряжений, который содержит входные компараторы, триггеры, вентили, интегрирующий усилитель, преобразователь напряжения-частота, ключ и счетчик Ц,Недостажом етого преобразомтеля является то, что время затрачиваемое наизмерение фазового сдвига, больше периода исследуемых напряжений,Бель изобретения - повышение быст,; роде йствия,Поставленная цель достигается тем,что в цифровой фазовый преобразователь,содержащий первый и второй компараторы,2выходы которых соединены с входами пер-., вого триггера, а выход первого компаратора присоединен к входу второго триггера, выходпервоготриггера соединенсуп равляющим входом первого вентиля, первый, выход второго триггера через второй вентиль и первую дифференцирующую цепочку соединен со входами фиксации и сброьа, а второй выход - со входом запуска первого интегрирующего усилителя, выход которого через первый ключ соединен со входом преобразователя напряжения в частоту, выход которого через первый вентиль присоединен ко входу счетчика, введены третий вентиль, второй интегрирующий усилитель, вторая дифференцируюшая Пеночка и второй ключ, причем первый выход второго триггера соединен со входом вапуска, а второй выход чепез тоетий вентиль и вторую дифференпирующую цепочку - со входамй фиксации и сброса второго интегрирующего усилителя, выход которого через второй ключ соединен совходом преобразователя напряже5055 3 ". 39 ния в частоту, вторые входы второго и третьего вентилей присоединены к выходу первого триггера, а выходы их соответственно к управляющим входам первого и второго управляющих ключей,На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого фазового преобразомтеля на фиг, 2 показаны временные диаграммы работы этого устройства. цифровой фазовый преобразователь содержит первый и второй компараторы 1и 2, первый и второй триггеры 3 и 4,первый, второй и третий вентили 5, 6 и7, первый и второй управляющие ключи8, 9, счетчик 10, первый и второй интегрирующие усилители 11 и 12, первуюи вторую дифференцирующие .цепочки 13и 14 и преобразователь нагцэяжение-частота 15.Работа преобразователя происходитследующим образом,Напряжения Ч(фиг, 2 а) иО 2(фиг, 2 б)фазовый сдвиг между которыми измеряется, подаются на входыкомпараторов 1 и2, на выходах последних формируютсяпрямоугольные импульсы, частотаследования которых равна частоте колебаниянапряжений (фиг, 2 в и 2 г),Импульсы с выхода компаратора 1 поступают на счетный вход триггера 4, который перекидымется в начале каждогопериода напряженич О 4 так, что в течении первого периода 14 имеем потенциалЕ на его единичном выходе (фиг, 2 р),в течении второго периода С - тот жепотенциал на его нулевом выходе (фиг,2 е)и т.д. В соответствии с этим тот илииной период является рабочим для интегрирующих усилителей 11 и 12, в первомпериоде запускается интегрирующий усилитель 12 (фиг, 2 и ), вход запуска которого связан с единичным выходом триггера 10, во втором периоде включаетсяв работу интегрирующий усилитель 11,(фиг, 2 й ) вход запуска которого связанс нулевым выходом укаэанного триггераи т,д,На выходе триггера 3, формируютсяимпульсы с длительностью с (фиг, 2 ж )равной временному интермлу между переходами через нулевое значение напряжений О 4 и О . Эти импульсы дифференцируются в начале каждого нерабочего .периода интегрирующих усилителей 11и 12 для формиромния сигналов управления - фиксации (запоминания) напряжения на интегрирующей емкости и сбросаинтегратора в нуль (путем разряда интегрирующей емкости), Чтобы определитьнерабочий период (т,е, период квантомния временного интервала , следующийнепосредственно эа периодом интегрирования), первые входы вентилей 6 и 7,управляющих работой интегрирующих усилителей 11 и 12, подключены к выходутриггера 3, а вторые входы - к единич-ному и нулевому выходам триггера 4,которые, кроме того соединены со входами запуска интегрирующих усилителей11 и 12 соответственно, Вентиль 6,управляющий работой интегрирующегоусилителя 11, пропускает импульсы свыхода триггера 3 только в нечетныхпериодах (2 п)Т, .где п = 1,2,3 .,а вентиль 7 - только в четных периодах2 пТ,В первом периоде Т выходное напряжение интегрирующего усилителя 12, длякоторого этот период является рабочим(фиг, 2 и ) изменяется в функции от времени О = (11 до тех пор, пока триггер4 не перекинется, В этот момент времени начинается первый четный период(Т) и вентиль 7 оказывается открытымдля импульсов с выхода триггера 3, Первый из них поступает, во-первых, на управляющий вход ключа 9, устанавливаяего в такое положение, при котором выход интегрирующего усилителя 12 подключается ко входу преобразователя 15напряжения в частоту, и, во-вторых, навход дифференцирующей цепочки 14, которая формИрует из него два сигнала;сигнал фиксации напряжения на интегрирующей емкости, соответствующий переднему фронту импульса с длительностьюС и сигнал разряда интегрирующей емкости (сигнал сброса интегратора в нуль),соответствующий заднему фронту указанного импульса (фиг, 2 з).Первый сигнал фиксирует напряжениеО на выходе интегрирующего усилителя1 3 на время, равное 1 О: КТ. 10 15 20 25 30 35 40 Преобразователь 15 преобразует это напряжение вчастоту импульсов, его схема выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась обратнопропорциональная зависимость между указанными параметрами1:й - : - 2 - :К -И 2 О К 4 т ЗтИмпульсы с выхода преобразователя 15 с частотой 1 проходят на вход счет- чика 10 (фиг, 2 к) через открытый в739432 55 течения временного интервала с вентиль5, так, что й:т :к "с/ти згде Й - число импульсов, подсчитанноесчетчиком 10 за время с ипропорциональное измеряемомусдвигу фаз между напряжениямиОИ и .Второй сигнал разряжает интегрирую- Ошую емкость в иьтегрируюшем усилителе12 и с некоторой задержкой, определяемой условиями отсчета показаний, сбрасывает счетчик 10,Во втором периоде Т, который явля 15ется рабочим для интегрирующего усилителя 11 (фиг. 2 м), запускается усилитель 11 передним фронтом импульса снулевого выхода триггера 4 и работаетдо тех пор, пока триггер не перекинется, В этот момент времени начинаетсявторой нечетный период Ти вентиль 6оказывается открытым для импульсов свыхода триггера 3, Первый из них поступает, во-первых, на управляющий входключа 8, устанавливая его в такое положение, при котором выход интегрирующего усилителя 11 подключается ко входупреобразователя 15 напряжения в частоту, и во-вторых, на вход дифференцируюЗОщей цепочки 13, которая формирует изнего два сигнала (аналогично предыдущему случаю): сигнал фиксации напряжения на интегрирующей емкости, соответствующий переднему фронту импульса сдлительностью С и, сигнал разряда интегрирующей емкости(сигнал сброса интегратора в нуль), соответствующий заднемуфронту указанного импульса (фиг, 2 л),Первый сигнал фиксирует напряжениеО=ВТ на выходе интегрирующего усилителя12 на время, равноеГ, Преобразователь15 преобразует это напряжение в часто 1ту 1 п импульсов, которые проходят навход счетчика 10 через открытый в течении временного интервала г. вентиль 6,при этом определяется число импульсов,Второй сигнал разряжает интегрирующуюемкость в интегрирующем усилителе 1 ис некоторой задержкой, определяемой ус 50ловиями отсчета показаний, сбрасываетсчетчик 10,Далее работа в периодах Т и Т 4 происходит аналогично Т и Т 2,6Таким образом, когда в первом канале запускается первый интегрирующий усилитель, во втором канале в это время фиксируется напряжение на интегрирующей емкости второго интегрирующего усилителя и начинается кодирование временного интервала, Так как в каждом периоде происходит процесс преобразования временного интервала, пропорционального фазовому сдвигу, в цифровой код, общее время измерения постоянно и не превышает одного периода исследуемых напряжений. формула изобретения цифровой фазовый преобразователь,содержащий первый и второй компараторы,выходы которых соединены с входами первого триггера, а выход первого компаратора присоединен к входу второго триггера, выход первого триггера соединенс управляющим входом первого вентиля,первый выход второго триггера через второй вентиль и первую дифференцирующуюцепочку соединен со входами фиксациии сброса, а второй выход - со входом запуска первого интегрирующего усилителя,выход которого через первый ключ соединен со входом преобразователя напряжения в частоту, выход которого черезпервым вентиль присоединен ко входусчетчика, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью повышения быстродействия,он снабжен третьим вентилем, вторыминтегрирующим усилителем, второй дифференцирующей цепочкой и вторым ключом, причем первый выход второго триггера соединен со входом запуска, второй выход через третий вентиль и вторую дифференцирующую цепочку - со входами фиксации и сброса второго интегрирующего усилителя, выход которого через второй ключ соединен со входом преобразователя напряжения в частоту, вторые входы второго и третьего вентилей1присоединены к выходу первого триггера,а выходы их соответственно к управляющим входам первого и второго управляющих ключей.Источники информажи,принятые во внимание при экспертизе1, Смирнов П, Т, цифровые фазометры, Л., Энергия;, 1974.