Устройство для поверки фазометров

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А ЗШ 01 Й 25 0 ОСУД ПО ДЕ ИЯ,:ИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСК П ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБ(71) Красноярский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 853565, кл. С 01 к 25/04, 19792. Авторское свидетельство СССР У 834596, кл, С 01 К 25/04, 04.05.78 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОВЕРКИ ФАЗОИЕТРОВ, содержащее генератор, первый цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым выходом устройства, аналоговый сумматор, к входам которого подсоединены выходы аттенюаторов, к входам которых подключены соответственно вь 1 ходы генератора постоянного напряжения, дополнительных цифроаналоговых преобразователей, а также второго цифроаналогового преобразователя, выход аналогового сумматора соединен с вторым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапаэона, в него введены последовательго соединенные первый накапливающий сумматор, первый постоянный запоминающий элемент и первый регистр, выхо- ды которого соединены с входами первого цифроаналогового преобразователя, последовательно соединенные первый сумматор, второй постоянный запоминающий элемент и второй регистр, выходы которого соединены с входами второго цифроаналогового преобразователя, а входы первого сумматора соединены с выходами первого накапли. ваюцего сумматора, а также дополнительные накапливающие сумматоры,постоянные запоминающие элементы, сумматоры и регистры, причем выходы дополнительных накапливающих сумматоров через соответствующие последова- ЕС 2 тельно соединенные дополнительные сумматоры, постоянные запоминающие элементы и регистры соединены с входами соответствующих дополнительных С цифроаналоговых преобразователей, установочные входы накапливающих сумматоров соединены с соответствующими входными шинами кодов М ,установочные входы сумматоров соединены с соответствующими входныин шинами кодов Мр, , тактовые входы всех накапливающих сумматоров и входы записи всех регистров соединены с выходом генератора.50 Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть использовано для поверки фазометров низко-частотного и инфранизкочастотного диапазонов,Известно цифровое устройство для 5воспроизведения фазовых сдвигов, предназначенное для поверки фаэометров, исодержит задающий, генератор с подключенными к нему первым и вторым дели,телями частоты, два реверсивных счет чика с подключенными к их выходамсоответственно первым и вторым постоянными запоминающими элементами,два преобразователя код-напряжениес подключенными к их выходам РС-цепями, входы разрядов преобразователейкод-напряжение соединены с выходамисоответствуюцих постоянных запоминающих элементов, а их управляющиенходы соединены с выходами "Знак 0и "Знак 0 " соответственно первогои второго делителей частоты, соединенных выходами "Упр ф О" (Упр. 01)"Уст.О" с управляющими входами соответственно первого и второго реверсинных счетчиков, счетные входыкоторых соединены с выходом задающего генератора, выход "Уст,О" первогоделителя частоты соединен с входом"Запись" второго делителя частоты,входы предустановки которого присоединены к шине кода Фазы.В известном устройстве выходныегармонические колебания формируютсяпутем йифроаналогового преобразования периодически считываемых иэ постоянных запоминающих элементов дис.кретных значений синусоидальнойФункции, а Фазоный сдвиг устанавливается путем предустановки второгоделителя частоты в момент равенства 40нулю текущего кода первого делителячастоты 1,Однако в данном устройстве отсутствует воэможность регулирования формы сигнала с целью определения погрешности фаэометрон, обусловленнойнелинейными искажениями или гармоническими помехами с произвольнымиамплитудными, фазовыми и частотнымисоотношениями между ними.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является калибратор фазовых сдвигов, содержащийгенератор, соединенный с блоком делителей частоты, кпервому выходу которого подсоединены первый делительчастоты с подсоединенным к нему первым цифроаналоговым преобразователем,выход которого соединен с первымвыходом устройства, и нторой делитель частоты с подсоединенным к нему 60вторым цифроаналоговым преобразователем и блоком установки и контроляФазоного сдвига, вход синхронизациикоторого соединен с управляющимвыходом первого делителя частоты, к 65 другим выходам блока делителей час-тоты подсоединены дополнительные делители частоты с подсоединенными кним дополнительными цифроаналоговымипреобразователями и блоками установки и контроля фазового сдвига, выходы синхронизации которых соединены суправляюцим выходом второго делителячастоты, выходы второго и дополнительных цифроаналоговых преобразователей через аттенюаторы соединены свходами аналогового сумматора, одиниз входов которого соединен черезаттенюатор с выходом источника постоянного напряжения, выход аналоговогосумматора соединен с вторым выходомустройства, На втором выходе данногоустройства формируется сложный испытательный сигнал в виде суммы постоянной составляющей, перной и высшихгармоник с регулируемыми фазовымии амплитудными соотношениями, чтопозволяет оценить влияние искаженийформы сигнала на точность измеренияфазометров и расширить тем самымфункциональные возможности устройства 2 .Однако такое устройство имеет .ограниченный частотный диапазон. Его.верхняя рабочая частота Гэ ограничивается минимальной величиной дис-,крета Ьу изменения фазы:ГвФ 9 А )//360, где 1 - частота счетных импульсов на входе делителя частоты.Нижняя рабочая частота устройстваограничивается блоком формированиясинусоидального сигнала иа основе.делителя частоты и нелинейного цифроаналогового преобразователя, Такойпреобразователь.представляет собойнестандартный элемент, требующийвесьма сложной настройки, связаннойс подбором резисторов и параметровключевых элементов. Число ступенейсинтезируемой синусоиды при этомопределяется погрешностью преобразователя и не превышает, как правило,100, что существенно усложняет фильтрацию выходного сигнала в областиинфраниэких частот.Возможности расширения частотногодиапазона в область инфраниэких частот ограничиваются также блоком задания кода фазового сдвига, осуществляемого путем предустановки делителей частоты фазопеременного каналан момент равенства нуля выходногокода делителя частоты опорного канала. Гри этом время установления фазызависит от частоты сигнала и можетдостигать одного периода. На инфранизких частотах это составляет десятки-сотни секунд, что в ряде случаев оказывается неприемлемым,Цель изобретения - расширениечастотного диапазона устройства.11 оставленная цель достигается тем,что в устройство для поверки Фазометров, содержащее генератор, первый цифроаналоговый преобразователь,выход которого соединен с первым выходом устройства, аналоговый сумматор, к входам которого подсоединены выходы аттенюаторов, к входам которых подсоединены соответственно выходы генератора постоянного напряжения, дополнительных цифроаналоговых преобразователей, а акже второго цифроаналогового преобразователя, выход аналогового сумматора соединен с вторым выходом устройства, введены последовательно соединенные первый накапливающий сумматор, первый постоянный запоминающий элемент и первый регистр, выходы которого соеди- нены с входами первого цифроаналоговаго преобразователя, последовательно соединенные первый сумматор, второй постоянный запоминающий элемент и второй регистр, выходы которого, соединены с входами второго цифроана логового преобразователя, а входы первого сумматора соединены с выхода ми первого накапливающего сумматора, а также дополнительные накапливающие сумматоры, постоянные запоминающие элементы, сумматоры и регистры,причем выходы дополнительных накапливающих сумматоров через соответствующие последовательно соединенные дополнительные сумматоры, постоянные запоминающие элементы и регистры соединены с входами соответствующих дополнительных цифроаналоговых преобразователей, установочные входы накапливающих сумматоров соединены с соответствующими входными шинами кодов М установочные входы сумматоров соединены с соответствующими входными шинами кодов Му, , тактовые входы всех накапливающих сумматоров и входы записи всех регистров соединены с выходом генератора.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит генератор 1 и два канала - опорный 2 и фазопеременный 3, причем опорный канал 2 содержит последовательно соединенные первый постоянный запоминающий элецифроаналоговый преобразователь 6-1,фазопеременный канал 3 содержит Иидентичных цепочек, первая из которых включает последовательно соединенные первый накапливающий сумматор7-1, первый сумматор 8-1, второй постоянный запоминающий элемент 4-2,второй регистр 5-2, второй цифроаналоговый преобразователь 6-2 и первыйаттенюатор 9-1, а дополнительные цепочки содержат соответственно последовательно соединенные дополнительные накапливающие сумматоры 7-2, 7-3,7- И, дополнительные сумматоры 8-2, 8-3,8- и, дополнительные постоянные запоминающие элементы 4-3, 4-4,4 и 1), дополнительные регистры, 5-3, 5-4,5-(и+1), дополнительныецифроаналоговые преобразователи6-3, 6-4,6-(пЦ, дополнительныеаттенюаторы 9-2, 9-3,9-И, выходы которого соединены с входами аналогового сумматора 10 и последовательно соединенные генератор 11 постоянного напряжения и (и.1) -й ат 1 Отенюатор 9-р -1), выход которого подключен к одному из входов аналогово-.го сумматора 10,. к другим входам которого подключены выходы остальныхаттенюаторов 9- , тактовые входы)5 всех накапливакщих сумматоров 7- 1и входы записи регистра 5-1 опорногоканала 2 и регистров 5- 1 фазопеременного канала 3 соединены с выходомгенератора 1, выходы разрядов накапливающего сумматора 7-1 соединены садресными входами первого постоянногозапоминающего элемента 4-1 опорногоканала 2, а разрядные входы всех на. капливающих сумматоров 7- 1 подсоединены к соответствующимшинам 12- 1кодов М;, вторые входы разрядов всехсумматоров 8-соединены с соответствующими шинами 13-кодов Мц, , где=1, О.Устройство работает следующим.образам,В постоянных запоминающих элементах 4-1 (ПЗЭ) опорного канала 2 и4-и +1) фазопеременного канала 3 записаны М дискретных значений кодовсинусоидальной функции за период.. Коды ячеек ПЗЭ с частотой тактовых импульсов 1 генератора 1 периодически заносятся в соответствующие регистры 5-1, 5- 1 и затем с40 помощью линейных цифроаналоговых преобразователей 6-1, 6-ЦАП) преобразуются в гармонические колебанияопределенной частоты и фазы, Можнопоказать, что значения частоты Г45 гармоничесКих колебаний на выходахЦАП 6-1, 6-определяются частотойгенератора 1, кодом И; на шинах 12-,подключенных к разрядйым входам накапливающих сумматоров 7- , работа 50 ющих по модулю 8 , и общим числоммент 4-1, первый регистр 5-1 и первый Й дискретных значений синусоидальной функции за период, записанным вПЗЭ - 1 (МФазовый сдвиг соответствующегогармЬнического колебания относительно выходного сигнала ЦАП 6-1 опорного канала 2 определяется кодом Йцва шинах 13-кода фазы, которыеподключены к вторым разрядным входамсумматоров 8- (, работающих по модулю М . Дискрет изменения фазы приэтом равен Ьф =360/НоАдрес считываемой ячейки ПЗЭ 4-1фазопеременного канала 3, задаетсявыходным кодом соответствующего сум 65 матора 8- , а для ПЗЭ 4-1 опорногоканала 2 - выходным кодом накаплива-. ющего сумматора 7-1. Допустим, что на разрядные входы этого накапливающего сумматора подан код М 4=1. Тогда под действием каждого тактового импульса генератора 1 выходной код 5 накапливающего сумматора 7-1 увеличивается на 1, н результате чего пос ледовательнЬ считываются за периоднсе (4 точек синусоидальной Функции, записанной в .ПЗЭ 4-1 опорного канала 10 2. Так же последовательно считывается и содержимое .всех ячеек ПЗЭ 4-2 Фазопеременного канала 3, однако начальный адрвс считываемой ячейки этого ПЗЭ задается сумматором 8-.1 и н 15 любой момент времени опережает на величину.Иу, адрес соответствующей ячейки ПЗЭ 4-1. Этим обеспечивается необходимый .Фазовый сдвиг между гармоническими сигналами одинаковой частоты = 1 т(й на выходах ЦАП 6-1 и 6-2 опорного 2 и Фазопеременного 3 каналов.Допустим, что на разрядные входы дополнительного накапливающего сумматора 7-2 с шины 12-2 подан код М=2. С приходом каждого тактового импульса его выходной код увеличивается на 2, в результате чего, будет считывать ся каждая вторая ячейка дополнительного ПЗЭ 4-2 и число считываемых точек синусоидальной функции за период уменьшится вдвое, а частота гармони" ческого сигнала на выходе ЦАП 6-3 возрастет в 2 раза и будет равной Г =2 1 т /)4. Фазовый сдвиг этого сиг- З 5 нала ойределяется кодом;И, прибавляемым к текущему коду накапливающего сумматора 7-2 в сумматоре 8-2. Прй этом дискрет изменения фазы по прежнему остается равным Вфла =360/Н40,Цля других параллельных цепочекфазопеременного канала 3 значения М , могут быть заданы равными М= 1При этом очевидно, что с ПЗЭ 4- 4 45будет считываться каждая-я точкасинусоидальной Функции эа период, ачастота гармонического сигнала навыходе ЦАП б соответствующей цепочки будет равна Г: 1( М;( Й)Фазовый сдвиг этого сигнала задаетсякодом 8 ц на вторых входах сумматоров 8-с дискретом ЕЩ 360/М .Выходные сигналы соответствующих ЦАПб при М = 1 можно рассматривать как 54-е гармоники выходного сигнала первого ЦАП 6-1 опорного канала 2. Этисигналы совместно с напряжением генератора 11 постоянного напряжениячерез аттенюаторы 9-(и+1) и 9-1 поступают на входы линейного аналогового сумматора 10, на выходе которогоформируется сложный испытательныйсигнал в виде суммы постоянной составляющей, первой и высшей гармоникс регулируемыми Фазовыми, амплитуд ными и частотными соотношениями между ними.При М 41 с ПЗЭ 4-1, 4-2 будут считываться каждая (М ) -я точка синусоидальной Функций и частота выходных сигналов первого 6-1 и второго 6-2 ЦАП, соответствующая основной частоте выходных сигналов устройства,возрастет н М, раз и станет равной Г,:1 т Ч(й) , причем зто увеличение в отличие от известного устройства обеспечивается при той же величине минимального дискрета изменения Фазы,равной б Ю = 360/4. Максимальное значение верхней рабочей частоты н данном случае ограничивается минимально возможным числомсчитываемых точек синусоидальной Функции запериод, равным й /М. Реально эта величина составляет (50-100)в то время как при дискрете Фазового сднига ВЧЕМ =О 5 фвеличина 1 составляет 720 (н известном устройстве это соответствует коэффициенту деления первого и второго делителей частоты, определяющему верхнюю рабочую частоту известного устройства значением Гв в в 1 т /720, Следовательно, частотный диапазон данного устройства можетбыть расширен н сторону верхних частот в й( 1 раэ (реально - и 10 и более раз) .Кроме того, при М 4)1 могут бытьустановлены не кратные соотношения основной частоты и частот выходных сигналов остальных параллельных цепочек, определяемые отношениями М;/И, Это эквивалентно формированию на выходе аналогового сумматора 10 аддитивной смеси полезного синусоидального сигнала и гармонических помех с регулируемыми амплитудными и частотнымй соотношениями. Такой сигнал можно испольэовать дЛя оценки помехоустойчивости фаэометров к воздействию сосредоточенных помех, расширив тем самым функциональные возможности устройства. Устройстно позволяет также формировать на первом и втором выходах гармонические сигналы, имеющие кратные частоты и производить поверку специальных Фазометров кратных частот.Предлагаемое устройство не имеет принципиальных оГраничений на нижнюю рабочую частоту, поскольку используемый здесь блок формирования гармонического сигнала на основе ПЗЭ и ЦАП обеспечивает синтез ступенчатого аналогового сигнала по большому числу дискретных отсчетов синусоидальной Функции (несколько сот и более, в то время как у известного устройства по ранее указанным причинам эта величина нв превышает 100. В результате верхняя частота спектра1057877 Составитель Ю.Макаревичор М.Ткач Техред И. Гайду Корректор Г,Решетник 9580/48 Ти ВНИИПИ Гос по делам 113035, Моаж 710 Подписнодарственного комитета СССРизобретений и открытийква, Ж, Раушская наб., д. ака филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходного сигнала устройства в несколько сот и более раз превышает его основную частоту, что не создает сущеСтвенных проблем при его последую- щей аналоговой фильтрации.Воэможности расширения частотного 5 диапазона в область низких и инФра- низких .частот определяются также малым временем установления фазы сигна. ла, поскольку выходной сигнал с заданным фаэовым сдвигом в устройстве 10 формируетсясразу после установки. кода фазового сдвига М, ; Требуемое для этого время определяется быстродействием используемой элементной базы и не превышает долей-единиц 15 микросекунд (вместо десятков-сотен секунд для прототипа в области инфранизких частот) .Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей существенно расширяется частотный диапазон устройства для поверки фазометров как в область верхних частот более чем в 10 раз), так и низких - до 10- - 10- Гц и ниже при малом времени установления фазы сигнала (доли-единицы микросекунд),.независящим от частотыи при достаточно простой фильтрации аналоговых сигналов.Кроме того, предлагаемое устройство по сравнению с базовым Ф 1-4 имеет более широкие функциональные возможности, позволяя производить оценку помехоустойчивости фазометров к сосредоточенным гармоническим помехам. Устройство также более техно- логично, так как строится на основе цифроВых интегральных схем средней (сумматоры, регистры) и большой (ПЗЭ,. ЦАП 1 степени интеграции.