Цифровой фазометр

.80102 0 В, 25/ БРЕ ВИДЕТЕЛЬСТ ТОР СКОМУ, йф 26 С,В.Че урных ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делдм иэоаетений и отнРыти ОПИСАН И(56) 1Авторское свидетельство СССР . Ю 211655, л, а 01 К 25/08, 1968.2. Авторское свидетельство СССРМ 636558, кл. 6 01 К 25/08, 1978 (5 ф)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР;содержащий задающий генератор, времязадающий блок, блоки синхронизации, преобразователь сдвига фаз вйнтервалы времени с подключенными к его выходам блоками квантования, связанными вторыми входами с задаю-, щим генератором, а выходами - с первыми входами соответствующих блоков синхронизации, которые первымивыходами через элемент ИЛИ соединены со входом счетчика, о т л ич а ю щ и й с,я тем, что, с цельюповышения точности измерения, в него введены распределитель импульсови блок суммирования и кодоимпульсного преобразования, выход которогосоединен с дополнительным входомэлемента ИФ, а входы соответственно" - с выходами задающего генератора, времязадающего блока и разряд-.ными выходами блоков синхронизации,которые соединены вторыми входами ссоответствующими выходами распределителя импульсов, подключенного кзадающему генератору, связанномутакже со входом времязадающего блокавыход которого подключен к третьим.входам блоков квантования, при этомразрядные выходы счетчика и блокасуммирования и кодоимпульсного преобразования являются выходами уст"ройства,2. фазометр по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок суммирования .и кодоиипульсного преобразования содержит элемент задержкии последовательно соединенные сумматор, регистр, элемент равенства ко"дов, счетчик и элемент совпадений,соединенный выходом с элементом ИЛИ,а входами - с выходами элемента равенства кодоз, задающего генератораи элемента задержки, соединенноговходом с времязадающим блоком, авторым выходом - с регистром, частьразрядных выходов которого являетсявыходами блока, при этом разрядныевходы сумматора соединены с выхода.ми разрядов блоков синхронизации,30 1 1029Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть иСпользовано для построения цифро"вых фазометров с высокой разрешающей способностью по фазе.Известен двухпериодный цифровойфазометр, содержащий двухканальноеформирующее устройство, задающийгенератор с подключенными к немучерез элемент совпадений времязадающим блоком, включающим в себя делитель частоты и триггер, и блокомквантования включающим в себя триггер, дифференцирующие цепи и два элемента совпадений, вторые входы которых связаны с двухканальным формирующим устройством, а выходычерез элемент ИЛИ с регистрирующим счетчиком.Квантование временных интервалов,соответствующихположительным и отрицательным нуль-переходам входныхсигналов осуществляется в таком Фазометре отдельными сдвинутыми на период частоты задающего генераторапоследовательностями счетных импульсов11,Однако это снижает максимальнуючастоту .квантования и увеличиваетпогрешность дискретности и, крометого, на перекрывающихся участкахвременных интервалов (при углахбольше 180 ) сказывается взаимноевлияние счетных импульсов, проявляющееся в изменении их эквивалентнойдеятельности и динамического порогасрабатывания счетчика, что приводитк дополнительной погрешности измерения.Наиболее близким к предлагаемомуявляется цифровой. Фазометр, содер 40жащий преобразователь сдвига фазв интервалы времени с подключенными к.его выходам через элементы Иблоками синхронизации, соединенными первыми выходами через элементИЛИ со счетчиком, задающий генератор, связанный с вторыми .входами,элементов И и блоков синхронизации,соединенных третьими входами черезвремязадающий блок с вторым выходом одного из блоков синхронизации,четвертые входы блоков синхронизации соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера,связанного входом с задающим генера. Ытором,В элементах И фаэометра осуществляется квантование временных 100 1интервалов, поэтому в дальнейшемих целесообразно называть блокомквантования, При этом квантованиепроизводится общей квантующей последовательностью от задающего генератора, что уменьшает погрешность дискретности. Блоки синхронизации обеспечивают привязку счетных импульсовк двум сдвинутым во времени импульсным последовательностям и их регистрацию общим суммирующим счетчиком, Блоки синхронизации включают в себя последовательно соединенные делитель частоты, подключенный к выходу соответствующего .блока квантования, управляемый триг.гер и элемент И (в дальнейшем - первый элемент совпадений), второйвход которого связан с времязадающим блоком, последовательно соединенные блок переноса, входы которогосоединены с задающим генератороми с прямым или инверсным выходом .триггера, а выход - с времязадающимблоком (в первом блоке синхронизации)и с третьим входом первого элементасовпадений, электронный ключ (в дальнейшем - второй элемент совпадений),соединенный вторым входом с выходомуправляемого триггера, и триггера,выход которого подключен к второмувходу управляемого триггера и чет- .вертому входу первого элемента совпадений, выход которого является выходом блока синхронизации2 .В делителях частоты блоков синхронизации,.объем которых должен бытьне менее , происходит потеря частиизмерительной информации, что приводит к дополнительной погрешности,.пропорциональной удвоенному объемуделителей частоты (максимальное значение).Особенно эта погрешность возрастает с увеличением числа. параллельно квантуемых интервалов времени,.формируемых преобразователем сдвигаФаз в интервалы времени,1Цель изобретения ". повышение точности измерения цифровых фазомвтров.Поставленная цель достигается. тем,что в цифровой фазометр, содержащийзадающий генератор, блоки синхрони-.зации, времязадающий. блок, преобра"зователь сдвига фаз в интервалы вре.мени с подключенными к его выходамблоками квантования, .связанными вто-,рыми входами с задающим. генератором,а выходами - с первыми входами соот. ветствующих блоков синхронизации,которые первыми выходами соединенычерез элемент ИЛИ со входом счетчика,введены. распределитель импульсов иблок суммирования и кодоимпульсногопреобразования, выход которого соединен с дополнительным входом элемента ИЛИ а входы. соответственно -с выходами задающего генератора,времязадающего блока и разряднымивыходами блоков синхронизации, которые соединейы вторыми входами с соответствующими выходами распределите-ля импульсов, подключенного. к задающему генератору, связанному такжесо входом времязадающего блока, выходкоторого подключен к третьим входам блоков квантования, разрядныевыходы счетчика и блока суммированияи кодоимпульсного преобразованияявляются выходами устройства,При этом блок суммирования и кодоимпульсного рреобразования содержит элемент задержки и последовательно соединенные сумматор, регистр,элемент равенства .кодов, счетчик, иэлемент совпадений,.соединенный, выходом с элементом ИЛИ, а входами -с выходами элемента равенства кодов, задающего генератора и элемен.та задержки, соединенного входом свремязадающим блоком, а вторым выходом - с регистром, часть разрядныхвыходов которого является выходамиблока разрядные входы сумматора соединены с выходами разрядов блоковсинхронизации.На Фиг. 1 приведена схема цифрового фазометра; на Фиг, 2 - схемаблока синхронизации,а на фиг. 3"схема блока суммирования и кодоимпульсного преобразования,Цифровой Фазометр содержит преобразователь 1 сдвига Фаз в интервалы времени с подключенными к его вы". ходам блоками 2-1-2-и квантования,связанными с блоками,3-1-3;и синхронизации, соединенными через элемент 4 ИЛИ со счетчиком 5, а такжезадающий генератор 6 с подключенными к. нему распределителем 7 им"пульсов, связанным с блоками 3-1-3"исинхронизации, и времязадающим блоком 8., соединенным с блоком сумми"рования и кодоимпульсного преобразователя 9, связанным с задающимгенератором .6, элементом 4 ИЛИ иблоками 3-1-3-и синхронизации, включающими в себя делитель частоты 10 и последовательно соединенные первый элемент 11 совпадений, триггер12, управляемый триггер 13, соединенный .с делителем 10 частоты и второй элемент 14 совпадений, соединенный с первым элементом 11 совпадений;Блок суммирования и кодоимпульсного преобразования включает в себя элемент .15 задержки и последовательно соединенные сумматор 16, регистр 17, элемент 18 равенства кодов, счетчик 19 и элемент 20 совпадений, связанный с элементом 18 равенства кодов и элементом 15 задержки, соединенным также с регистром 17. Работает устройство следующим На выходах преобразователя 1 сдвига фаз в интервалы времени формируются последовательности временных интервалов, .пропорциональных измеряемому сдвигу Фаз, которые в блоках2-1-2-п квантования заполняются .общей последовательностью счетных импульсов с выхода задающего генератора 6, и образующиеся пачки импульсов поступают на блоки 3-1-3-п;синхронизации, В этих блоках осуществляется привязка импульсов пачек к сдвинутым во времени импульсным последовательностям с. выходов распределителя импульсов 7, что обеспечиЬаетраздельную регистрацию числа импульсов в пачках с помощью общего суммирующего счетчика 5,После окончания времени измерения, задаваемого времязадающим блоком 8, коды, оставшиеся в делителях10 частоты блоков 3-1-3-и синхронизации, сбрасываются в сумматор 16блока суммирования и кодоимпульсного преобразования 9, и полученнаясумма с некоторой задержкой, задаваемой элементом 15 задержки, записывается в регистр 17. Младшие. разряды этого регистра, число которыхравно числу разрядов делителей 10частоты, совместно с разрядами счетчика 5, являются инФормационнымииндицируемыми разрядами цифровогофазометра, а содержимое старших егоразрядов, соответствующих разрядампереноса сумматора, 16 с помощью элемента 18 равенства кодов, счетчика19 и элемента 20 совпадений преобразуется в число импульсов, котороечерез элемент 4 ИЛИ прибавляется ксодержимому счетчика 5, В результате1029100 360 Екв ь щ 2 изи 20ие происходит потеря части измерительной информации в .делителях 10 частоты блеков 3-1-3-и синхронизации. Структура этих блоков (фиг.2) отличается от соответствующей структуры прототипа лишь отсутствием элемента переноса и наличием разрядных выходов делителей частоты.При этом коэФФициент деления К делителей 19 частоты для нормальной работы блоков синхронизации, как это показано в прототипе, должен быть не менее 5.Произведем оценку технической эФфективности предлагаемого устройства. Пусть на выходах преобразователя 1 сдвига фаэ в интервалы вре" мени Формируется четыре фазовых интервала за два периода сигнала, определяющих количество блоков 2 квантования и блоков 3 синхронизации в предлагаемом устройстве. Для обеспечения непосредственного отсчета результата измерения в градусах Фазы должно выполняться условие ККВ ИЗ(ц 8 Дч сч где К щО, 1,2, - частота квантования;Физви - время измерения, К сч - объем счетчика 5,ПРи тв 18 п( ц изД 10 с АчКсч 366,006,00. Если 1 взять равйым 10 (при представлении результата измерения в двоично-десятичном коде), то единица младшего десятичного разряда результата измерения, определяемая содержимым делителей 10 частоты соответствует 10 " градуса. Наибольшая погрешность эа счет отбрасывания содержимого делителей 10 40 частоты будет, когда на момент окончания времени измерения в кащдом из них зарегистрировано чмсло Э,дЧщ 49-16 ) фф(306 1 ф )При времени измерения Е .0,1 с 4 эта погрешность станет равнойа 8 ф, (3, б 10 ф)0. В то же время погрешность кванто. вания определяемая выражениемзьоЮ В зависимости от частоты сигнала Г и времени измеренияимеет следующие значения: при сэм 1 с,б(1,8 11 ГЗ) (Г 10 кГц).Отсюда следует, что на частотах порядка десятков килогерц и ниже дополнительная погрешность за счет отбрасывания содержимого делителей 10 частоты ставится больше, чем погрешность квантования и, следовательно, она, будет определять результиру- ющую случайную погрешность прототи-па. Исключение этой составляющей пбгрешности уменьшает общую случайную погрешность прототипа тем больше, чем ниже частота сигнала (на порядок и более для частот единиц килогерц и ниже),По сравнению с серийно выпускаемым цифровым фазометром Ф 2- 16 предлагаемый фазометр позволяет получить значительно меньшую случайную погрешность - порядка (10 -10 З)о. Для фаэометра Ф 2-16 эта погрешность равна. О, 1 (единица младшего разряда индикатора).Технико-экономическая эффективность предлагаемого Фаэометра заключается в повышении точности измерения за счет исключения случайной погрешности, обусловленной потерей частоты измерительной информации в блоках синхронизации, причем общая случайная погрешность измерения уменьшается тем больше, чем ниже частота сигнала (в несколько единиц - десятков раз) .1029100 дФиО НИИПИ Заказ ч 970/Й 3 Тираж 710 Подписно илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн