Фазочувствительный преобразователь напряжение-код

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И 3 61 А 3(51) Н 03 К 13 20 и блок уп щ и й с я ния конст тельности поминающий выходы ко: реверсивн Б ди- чем выход те- . преобразо клеммой з СРинформаци иены с вых РА- ющего бло щий , нен своими тором и пваов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕП.НИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Смеляков В,В., ГартщтейнШевченко А.В. Вероятная оценкаинтегральных характеристик периоческого сигнала. - "Приборы и сисмч управления", 1981, У 11, с. 18.2, Авторское свидетельство ССУ 409366, кл. Н ОЗ К 13/20, 1972,(54)(57) ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-КОД, содержаизмерительный частотный преобразотель, реверсивный счетчик импульс авления, о т л и ч а ю - тем, что, с целью упрощеукции и увеличения чувствив него введены постоянный заблок и цифровой сумматор, орого соединены с входами го счетчика импульсов, приизмерительного частотного ателя соединен с входной пуска цифрового суммгтора, нные входы которого соедиодами постоянного запоминаа, а блок управления соедивыходами с цифровым суммастоянным запоминающим бло108336 35 Изобретение относится к электрическим измерениям в диапазонах нфранизких и звуковых частот, предназначено для преобразования в цифровой код составляющей переменного напряжения, синфазной первой гармонике опорного сигнала, и может быть использовано при экспериментальном оп" ределении амплитудно-фазовых частотных характеристик четырехполюсников, 1 О при акустических измерениях, исследованиях в области систем автоматического управления и регулирования, в геофизике, биофизике, океанологии и т.д, 15Известен цифровой анализатор, в котором используется преобразование фурье для определения интегральных характеристик низкочастотных сигналов, в частности их квадратурных ком О ,понент 1 .Недостатком указанного устройства является сложность его функциональных узлов.Метрологические характеристики 25 анализатора приемлемы, если его умножитель оперирует с 50-разрядными двоичными числами. Построение подобного цифрового умножителя для экономи юго полевого прибора трудно осуществить даже при использовании современной микроэлектронной базы, Усложняет устройство также и наличие в его составе высокоточного аналогоцифрового преобразователя. Известен фазочувствительный преобразователь напряжение - код, в котором осуществляется промежуточное превращение входного сигнала в частотно-модулированную импульсную после 40 довательность, содержащий измерительный частотный преобразователь, реверсивный счетчик импульсов, блок управления, отсчетное устройство, делитель частоты, включенный между из 45 мерительным частотным преобразователем и реверсивным счетчиком импульсов, блок управления, содержащий злемент ИЛИ, элементы совпадений и соединенные последовательно триггер яые ячейки, выходы которых соединены с элементамисовпадений, причем один из входов каждого элемента совпадения соединен,с соответствующим выхо- . дом делителя частоты, а выходы эле ментов совпадения - с элементом ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика импуль 1 зсов, вход управления последнего соединен с выходом последней триггернойячейки узла управления.Преобразователь вырабатывает цифровой код, пропорциональный скалярному произведению векторов входногонапряжения и опорного сигнала, Вектор коммутации Й(Ю) устройства -кусочно-постоянная нечетная функциявремени,С помощью данного преобразователяможно выбирать длительности интервалов постоянства ЙЯС) и относительныевеличины ее "ступеней" для уничтожения паразитных полос пропускания системы на частотах заданных гармоникпреобразуемого напряжения 23.Однако известное устройство отличается сложностью и малой чувствительностью.усложняет устройство наличие в нем делителя частоты с переменным коэффициентом деления, который относительно различных выходовдолжен равняться 2, 8794; 1, 5321;1, 1371 и 1,0000, При этом делительчастоты должен содержать наряду ссобственно делителями еще и широкодиапазонные умножители частоты, чтоусложняет преобразователь в целом.Малая чувствительность устройствапроявляется при исключении из делителя частоты умножителей частоты. Вэтом случае коэффициенты пересчетаделителя могут быть 9, 5 и 4. Система с подобным делителем частоты имеет чувствительность в 4 раза меньшуюпотенциальной чувствительности, определяемой крутизной модуляционнойхарактеристики используемого в устройстве. измерительного частотного преобразователя..Цель изобретения - упрощение конструкции и увеличение чувствитель-ности,Поставленная, цель достигаетсятем, что в фазочувствительный преоб"разователь напряжение-код, содержа"щий измерительный частотный преобразователь, реверсивный счетчик импульсов и блок управления, введены постоянный запоминающий блок и цифровойсумматор, выходы которого соединеныс входами реверсивного счетчика импульсов, причем выход измерительногочастотного преобразователя соединенс входной клеммой запуска цифровогосумматора, информационные входы которого соединены с выходами постоян"ного запоминающего блока, а блок3 1083 управления соединен своими выходами с сумматором и постоянным запоминающим блоком.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит входную клемму 1 обрабатываемого сигнала, клемму2 сброса, измерительный частотныйпреобразователь 3, постоянный запо минающий блок 4, блок 5 памяти споследовательной выборкой, регистр6, цифровой сумматор , входную клемму 8 запуска цифрового сумматора,входную информационную клемму 9 сумматора,.входную управляющую клемму10 сумматора, блок 11 управления, реверсивный счетчик 12 импульсов и вы"ходную клемму 13;Входная клемма 1 соединена с вхо дом измерительного частотного пре- образователя 3, выход которого соединен с клеммой 8 сумматораКлемма 2 сброса соединена с входами сброса цифрового сумматора 7, реверсивного счетчика 12 и блока 1 управления, Первый выход блока 11 управления соединен с входом блока 5 памяти 1 выход которого соединен с входом ре" гистра 6, выходом соединенного с входной информационной клеммой 9 сумматора 7, Второй выход блока 11 соединен с входной управляющей клеммой 10 сумматора. Выход переполнения сумматора 7 соединен с входом сумми-,. рования реверсивного счетчика 12, а выход заема - с входом вычитания.Источник обрабатываемого напряжения (не показан) через измерительный частотный преобразователь 3 соединен, с входом "Запуск" цифрового суммато 40 ра 7, информационные клеммы 9 которого через регистр 6 подключены к блоку 5. Выходы сумматора 7 подсоединены к входам счетчика 12. Блок 11 управ- ления потенциалами У и У 2 своих45 выходов задает режимы работы блока 4 и сумматора 7.Перед началом цикла преобразования (при С=О) производится сброс счетчика 12, сумматора 7 и счетчиков 50 блока 11 в нулевое состояние. В это время на клемме 1 присутствует обрабатываемое напряжение О :0 51 п(ЯФ+Ч), где О и Я - соответствеййо амплитуда и круговая частота, а- сдвиг 55 фазы этого напряжения относительно ,первой гармоники сигнала У (фиг.2), вырабатываемого блоком 11. С помощью 361 4 преобразователя 3 входное напряжение0(ЯФ) преобразуется в последовательность импульсов с .частотойЮ(ЯЦ=Ш, +ВО 5 юЯФ+Ч) гдемо и М - соответственно центральнаячастота и крутизна модуляционной характеристики измерительного частотного преобразователя (фиг.2). На вход блока 5 памяти подводится сигнал управления У (фиг.2). По каждому импульсу У йз блока 5 выводится очередной операнд М который1 ф запоминается в регистре 6 на интервал времени, заканчивающийся с приходом следующего импульса , . Временная зависимость кода М (2 Я 1 ), подаваемого на информационные входы сумматора 7, иллюстрируется соответствующей эпюрой (фиг.2). На графике функции М(2 Щ) символами М М и М1 ф 2 3 обозначены относительные величины ее "ступенек". Фазовые углы о о иУ Я Ы 3 отвечают моментам скачков этой функции. Для одной из модификаций преобразователя М=0,4450; М 2=0,8019; м =1,Оооо и Ы =5; Ы =5; ос 1= :5314,. 3 В качестве сумматора 7 используется реверсивный цифровой сумматор накапливающего типа. По каждому импульсу, генерируемому преобразователем 3 и поступающему на вход "Запуск" сумматора 7, последний производит алгебраическое суммирование кода, присутствующего на его информационных входах, с собственным содержимым, накопленным к этому моменту времени. Режимы работы сумматора 7 задаются потенциалом У 2 (фиг.2) блока 11. При У 2 = логическая "1" цифровой сумматор работает в режиме суммирования, а при У 2логический "0" - в режиме вычитания. Импульсыпереполнения сумматора 7, возникающие на одном из его выходов при суммировании, подводятся к входу суммирования счетчика 12. Импульсы переполнения сумматора 7, работающего в режиме вычитания, поступают на аналогичный вход счетчика 12, с выхода которого снимается код, пропорциональный искомой компоненте входного напряжения, синфазной первой гармонике управляющего потенциала .( или первой гармоникевектора коммутации й(Я 1)=МСЯС)/(У 2-У 2) преобразователя, где У 2 - продукт108336инверсии сигнала 12, Эпюра й (Я 1представлена на фиг.2.Содержимое К(Я счетчика 12при .0 изменяется в соответствиис интегралом 5н(ю =,ш ац(я М,о При оговоренных выще значениях И -И 3"ступеней" функции И(2 ЯФ) и величинах 10углов с/.,-с разложение в"ряд фурье .вектора коммутации имеет следующийвид Й(БЫ) 1,017 ЬпЯФ- - 51 п 13 Я 1- -.-151 1, 13 15 кз 1 е 15 ЯФ +)В этих условиях результат фазочувствительного преобразования первой гармоники входного сигнала ЯВй й(ЯЦФ=О/Яс - ы +%О МпО,э 09х (ЯФ 9516 Я 31 д - - МО са 94О б 8 25Я в Высаие гармоники обрабатываемого напряжения с номерами 3-11, 17-25 и т;д., которые могут присутствовать в ЗО составе 08(,Щ) , не создают погрею" ности преобразования, так как соот-, ветствующие спектральные компоненты ,и разложении дпяй(91 равны нулю.35При сдвиге функции И(ЫВ) и потенциалана время 702 Я в код йо преобразуется мнимая составляющая входного сигнала й =(0.,508.)%к хО ь 1 оТаким образом, предлагаемая система осуществляет Фазочувствительное преобразование переменного напряжения в цифровой код. Введение в ее состав запоминающего блока и цифрового сумма" тора позволяет упростить фаэочувствительный преобразователь и увеличить его чувствительность по сравнению с прототипом, Упрощение достигается заменой уникального, сложного и громоздкого нестандартного делителя частоты с переменным коэффициентом деления подходящим типовым цифровым сумматором из ряда ЦС, выпускаемых в виде БИС. Запоминающее устройство реализуется, например, на нескольких корпу" сах мультиплексоров - переключателей СИС и ие усложняет систему в целом.Указанные отличия позволяют увеличить чувствительность преобразователя, так как величину, например, М (фиг.2) можно всегда положить равной единице и свободно задать тре" буере значения других "ступеней" функции И(2 Я 6) беэ учета ограничений, которые накладывает структура делителя частоты прототипа, Для модификации известного устройства, делитель частоты которого имеет коэффициенты пересчета 9,5 и 4, величина Из составляет лиаь 1/4, что приводит к уменьаенню его чувствительности в 4 раза по сравнению с предлагаемым устройством.1083361 ЬхМ щ) и(л Составитель В.Афанасьеведактор Т.Мермелштейн Техред И.Иетелева Коррек каренко ПодписноР илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 аказ 1776/5 ВНИИА и 11303Тир Государств елам изобре Москва, Ж