Цифровое фазосдвигающее устройство

(19) (1 25 0 ения.,21 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВ Г(21) 3525963/18(22) 23.12.83(72) М.А.Гаврилюк, Е.В.Походыло, Е.П.Сагаловский и В.ВХома (71) Львовский ордена Ленина поли технический институт им. Ленинского комсомола(56) 1. Авторское свидетельство СССР ,Р 855531, кл. 0 01 В 25/04,1981.- 2. Авторское свидетельство СССР 9451019,кл.С 01 К 25/04, 1974 (прототип).54) (57) ЦИФРОВОЕ ФАЗОСДВИГАЮЦЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее формирователь входного напряжения, генератор частоты Р, выхбд которого соединен с входом умножителя частоты на два и первыми входами первого и четвертого элементов И, выход умножителя частоты соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, инвертор, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, первый и второй Ф-разрядные реверсивные счетчики, прогрессивные входы которых соедине ны соответственно с выходами первого и четвертого элементов И, а регрессивные входы - с выходами второго и третьего элементов И, причем выходы старших разрядов первого и второго счетчиков присоединены к первому и второму входам формирователя выходного напряжения, выход которого является выходом всего устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него в-едены генератор частоты 2 дф Г, пятый элемент И, н -разрядный вычитающий .счетчик; блок управления, делитель частоты на два и управляемый делитель частоты, причем управляющий вход управляемого делителя частоты является управляющим входом устройства, счетный вход этого делителя присоединен к выходу генератора частоты 2 Шф" Р, а выход - к первому входу пятого элемента И, который своим вторым входом соединен с инверсным выходом старшего разряда третьего вычитающего счетчика, выход старшего разряда того же счетчика соединен с третьим входам выходного формирователя, причем третий счетчик регрессивным входом подключен к выходу пятого элемента И, информационными 3 Э -выходами - к соответствующим разрядным выходам, реверсивных счетчиков, первым и вторым входам "Запись" - к соответствующим выходам блока управления, который своими первым и вторым входами соединен с соответствующими входами выходного формирователя, выход которого соединен с третьими входами второго и третьего элементов И, вход делителя частоты на два саединен с выходом входного формирователя, выход - с входом инвертора, вторыми входами первого и третьего элемента И и третьим входом блока управления.Изобретение относится к фазоиз-. мерительной технике и может быть использовано в приборах для измере ния параметров комплексных величин.Известно фазосдвигающее устройство, содержащее генератор счетных импульсов, формирователи одиночных импульсов, вентиль, инвертор, элемент ИЛИ, триггеры, счетчик, группу элементов И, регистр ввода, коммутатор 1 .Недостатком данного цифрового фазовращателя является большая погрешность задания фазовых сдвигов при уходе частоты входного сигнала.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее формирователи входного и сдвинутого по фазе выходного напряжения, а также узел временной задержки, выполненный из двух реверсивных счетчиков, генератора частоты Г , умножителя частоты на два, инвертора и четырех элементов И, причем одни входы первого и третьего элементов И подключены к выходу формирователя входного сигнала, соединенного с входом инвертора, выход которого связан с первыми входами второго и четвертого элементов И., выход генератора частоты:через первый элемент И соединен с прогрессивным входом первого реверсивного счетчика и через четвертый элемент И - с прогрессивным входом второго реверсивного счетчика, выход умножителя через второй элемент И соединен с регрессивным входом первого реверсивного счетчика и через третий элемент И соединен с регрессивным, входом первого реверсивного счетчика и через тре тий элемент И - с регрессивным входом второго реверсивного счетчика, выходы старших разрядов первого и второго счетчиков соединены с входами выходного формирователя, а их инверсные входы - с входами второго и третьего элементов И соответственно 23 . 45 50 55 60 Однако данное фазосдвигающее устройство имеет ограниченную точность, причем погрешность поддержания 90о фазового сдвига определяется в основном погрешностью формирующего уст ройства, а также ограниченные функциональные возможности, так как она позволяет устанавливать фазовый сдвиг, равный тольков . Одним из источников погрешности поддержания известным устройством 90 фазовогоо сдвига является отклонение на выходе формирователя скважности импульсов от двух в любую сторону.Цель изобретения - повышение точности поддержания фазового сдвига,5 10 15 20 25 30 35 40 а также расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее формирователь входного напряжения, генератор частоты Е., выход которого связан с входом умножителя часто-. ты на два и с первыми входами первого и четвертого элементов И, выход умножителя частоты на два соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, инвертор, подключенный своим выходом к вторым входам второго и четвертого элементов И, первый и второй й-разрядные реверсивные счетчики, прогрессивные входы которых присоединены соответственно к выходам первого и четвертого элементов И, а регрессивные входы - к выходам второго и третьего элементов И,причем выходы старших разрядов первого и второго счетчиков соединены с первым н вторым входами формирователя выходного напряжения, выход которого является одновременно и выходом устройства, дополнительно введены генератор частоты 2 Г, пятый элемент И, п - разрядный вычитающий счетчик, блок управления, делитель частоты на два и управляемый делитель частоты, причем управляющий вход управляемого делителя частоты является управляющим входом устройства, его счетный вход подсоединен к выходу генератора частоты 2 ф Р, а выход - к первому входу пятого элемента И, который своим вторым входом связан с инверсным выходом старшего разряда третьего вычитающего счетчика, выход старшего разряда которого соединен с третьим входом выходного формирователя,причем третий счетчик своим регрессивным входом подключен к выходу пя того элемента И информационнымиП-входами - к соответствующим разрядным выходам реверсивных счетчиков, первым и вторым входами "Запись" - к соответствующим входам блока управления, который своими первым и вторым входами связан с соответствующими входами выходного формирователя, выход которого соединен с третьими входами второгои третьего элемента,И, вход делителячастоты на два соединен с выходомвходного формирователя, выход -одновременно с входом инвертора,вторыми входами первого и третьегоэлементов И и третьим входом блокауправления.На фиг,1 .,иведена блок-схема устройства; на фиг 2 - вариантблока управления; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства,Цифровое фазосдвигающее устройст- хода, управляемого делителя 15 частого содержит формирователь 1 входно- ты (фиг. З,з) .го напряжения, соединенный с делите- Емкость счетчиков 3 - 5 выбираетлем 2 входной частоты на два, соеди- ся таким образом, чтобы при наименьненные между собой и-разрядные ревер-" шей частоте входного сигнала вл.,сивные 3, 4 и И -разрядный вычитаю- самый старший разряд не был задеищий 5 счетчики, элементы И 6-10, ствован, т.е.инвертор 11, соединенный с элемен,тами И 7 и 10, генератор 12 часто,ты Р, соединенный непосредственноВх мин.и через умножитель 13 частоты на Поэтому появление "Единичного10два с вторыми входами элементов остояния" в самых старших разрядахИ б; 10, генератор 14 частоты 2 ф ,собтветствуетмоментампереполнениясоединенный через управляемый дели- счетчиков, что используется формиротель 15 частоты с вторым входом эле- вателем 16 для Формирования фронтовмента И 8, формирователь .16 выход сдвинутого по фазе выходного напряного напряжения с входами 17 - 19 жения (фиг.З, л,м,н,о),и выходами 20, блок 21 управленияПереполнение счетчика 5 фиг.З,з),с входами 22 - 24 и выходами 25 и которое произойдет через время, рав 26. ноеЙФ( РФоРмирователь 1 представляет собой 20 ф . , вхкомпаратор напряжения, формнрова- будет соответствовать переднему фронтель 16 выполнен на базе ВБ-триггера, .ту сдвинутого по фазе выходного наесли вход 17 подключен к 5 -входу ;пряжения (фиг.З, н,о), т.е. фазовыйтриггера, а входы 18 и 19 через сдвиг определится какдвухвходовый элемент ИЛИ - к Й -входу триггера, при этом выходом 20 Яубудет прямой выход триггера. Блок 21"твхуправления реализуется на базе дифференциатора 27 и двух элементов ИВ момент пепереполнейия счетчика28 и 29 (фиг.2).5 через второй элемент И 7 на вычитаУстройство работает следующим об- ющий вход первого счетчика 3, сохраразом. няющего результат измерения частоФормирователь 1,на вход которого ты входного сигнала, полученный вподается входное синусоидальное на- предшествующем периоде, начинаютпряжение, формирует прямоугольные поступать импульсы с умножителя 13импульсы любой скважности (Фиг.з а), частоты (Фиг. З,ж).35а на выходе делителя 2 входной час- Переполнение счетчика 3 произойстоты на два, выполненного на счет-дет через время, равноеном триггере, получится сигнал типа"меандр", скважность которого раввхна двум причем нечетным периодам 402 Р 2входного синусоидального напряжения будут соответствовать импульсы сформирует задний фронт выходного( "Еди нич ные состоя ния" ), а чет ным - напряжения (фиг, З,о).отсутствие импульсов (" Нулевые состо- Работа второго счетчика 4 происяния") (Фиг. 3 б). 45 ходит аналогично,Этот сигнал в течение времени, В блоке 21 Управления (фиг.З сиг.равного периоду входного синусои- нал разрешения записи вырабатывадального напряжения, через первый ется дифференциатором 27 в моменты,элемент И б разрешает прохождение соответствующие границам между перина сУммиРУющий вход пеРвого счетчи одами входного сигнала )х . С помока 3 импульсов генератора 12 частоты щьюэлементов 28 и 29 определяетсяГ (фиг. 3, е ). очередность выбора перезаписи инфорТаким образом, в счетчике будет мации из счетчиков 3 и 4 в счетчиксодержаться результат5.Значение фазового сдвига полностьюр,Гопределяется значением частоты 1ВК з.вх на выходе управляемого делителя 15соответствующий частотевходного стоты и не зависит от частотычастоты и несигнала 0Вх о о входного сигнала 1 В.вх Уп авляемыВ начале следующего периода сиг Равляемый делитель 15 частотынал с выхода 25 блока 21 управле- . выполнен на базе счетчика с перения записывает этот результат в счет- менным коэффициентом деления. цасчик 5, после чего на вычитающий входтота на вна выходе делителя 15 определясчетчика 5 через пятый элемент И 8ется попо Формуле 2 ГЕФлгде Мц а 2( а 1, 2Е) - число науправляющем входе устройства, определяющее требуемый фазовый .сдвиг,ф причем принц.е 8 ф 2"ф осуществля-,емый устройством фазовый сдвиг составитсущ, ц прийср 2 -Ч12 и т.д.,а ф1 5а прйй, ф Иа ф 1-Чв,ц,фЦдщНа вйходе устройства Формируетсяимпульс типа фмеандр",с частотой,равной входной частоте, а сдвигпо фазе относительно входного сигна-ла определяется числом М на управляющем входе устройства.В данном устройстве погрешностьот дискретности временной задержки3, определяемая по выражению 15вх8 = - ооф(,может быть сделана пренебрежимо малойпутем пропорционального увеличениячастот генераторов 12 и 14 и умножи-.теля .13 по сравнению с частотой входного сигнала,Применение этого устройства позволяет значительно уменьшить погреш-,ность поддержания фазового сдвига.Таким образом, введение новыхузлов, таких как генератор частоты2 фф Р, элемент И, п -разрядный вычитающий счетчик, блок управления,делитель частоты на два и управляемый делитель частоты позволило повысить точность поддержания фазовогосдвига, а также установить фазовые,сдвиги в диапазоне от О до 7 придевиации частоты входного сигналав широких пределах.