Регулируемая мера фазовых сдвигов

(51) С 01 В 25 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН Т СССРОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ(54)(57) РЕГУЛИРУЕМАЯ МЕРА ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, содержащая генератор импульсов, подключенный к тактовым входам пересчетных схем, входы ввод информации одной из которых связаны с блоком записи кода, а ее информациднные выходы разрядов подсоединены к цифровому регистрирующему блоку, который вместе с блоком записи кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, а также Фильтры и регуляторы уровня выходного сигнала, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьааения точности воспроиз- ведения фазовых сдвигов и формы выходного сигнала, в нее введены запоминающие блоки и цифро-аналоговые преобразователи, аналоговые входы которых связаны с регуляторами, выходы - с Фильтрами, а цифровые информационные входы подключены к выходам запоминающих блоков, входы которых соединены с выходами разрядов пересчетных схем, причем выходы фильтров являются выходами устройст- ЕС ва.510 Изобретение относится к фазоиэмерительной технике и предназначенодля формирования в широком диапазоне частот двух или более синусоидальных напряжений либо напряженийлюбой другой Формы с заданным значением их амплитуды и прецизионнорегулируемым фазовым сдвигом междуосновными гармониками напряжений.Известна регулируемая мера фазовых сдвигов, содержащая генератор,пересчетные схемы и устройство управления Фазовым сдвигом, в которуюдля получения кваэисинусоидальныхнапряжений введенЫ масштабные сумматоры, связанные с выходами пересчетных схем и триггерами, формирующими импульсные последовательности,симметричные относительно серединыположительного и отрицательногополупериодов выходных напряжений,причем входы раздельных запусковтриггеров соединены с выходами разрядов пересчетных схем 1 .Данная мера имеет следующие недостатки: формируются выходные напряжения только одной,квазисинусоидальной формы; имеют место значительные нелинейные искажения выхопных напряжений, обусловленныенеидентичностью значений одноименныхлогических уровней триггеров, а также их временной и температурной нестабильностями.Кроме того, выходная информациятриггеров, формирующих импульсныепоследовательности, представляетсобой неудобный невзвешенный код.Для установки заданного значенияамплитуд выходных напряжений требуются внешние аттенюаторы, Такие аттенюаторы имеют амплитудно-Фазовую.погрешность, устранить которую непредставляется возможным,Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности являетсярегулируемая мера Фазовых сдвигов,содержащая генератор импульсов,подключенный к тактовым входампересчетных схем, входы одной из нихсвязаны с блоком записи кода, информационные выходы ее присоединены кцифровому регистратору, который сблоком записи кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, дваделителя напряжения, два источникапостоянного напряжения, два регулируемых резистора, два Фильтра нижних частот и две группы ключей,причем каждый из источников соединенпорознь через регулируемый резисторсо входами делителей напряжения, выходы которых подключены к первым вхо.дам групп ключей, вторые входы группключей соединены с выходами триггеровпересчетных схем, выходы каждой изгрупп ключей соединены между собойи подключены порознь ко входам Фильт 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ров нижних частот. Это устройство позволяет формировать синусоидальную форму выходных напряжений, а также изменять их амплитуду 2 .Однако это устройство характери-зуется значительным уровнем нелинейных искажений выходных напряжений, обусловленным низкой точностью воспроизведения их мгновенных значений, а также ограниченными функциональными возможностями, так как позволяет формировать только напряжения синусоидальной формы иэ-эа использованиянеудобного невэвешенного кода управления ключами. Все это приводит ктому, что в спектре выходных напряжений регулируемой меры фазовыхсдвигов кроме спектральных составляющих, обусловленных ступенчатой аппроксимацией квазисинусоидальныхнапряжений, подаваемых выходнымифильтрами нижних частот, появляютсядополнительные гармонические составляющие, непосредственно следующиеэа основными гармониками. Подавитьэти составляющие можно только припомощи очень слОжных перестраиваемых .,фазостабильных фильтров, поэтому,используя известную схему, труднодостичь значений коэффициента нелинейных искажений сигналов лучше 2.Цель изобретения - повышение точиности воспроизведения фазовых сдвигови формы выходного сигнала,Поставленная цель достигаетсятем, что в регулируемую меру фазовых сдвигов, состоящую иэ генератора,импульсов, подключенного к тактовымвходам пересчетных схем, входы ввода информации одной иэ которых связаны с блоком записи кода, а ее информационные выходы разрядов подсоединены к цифровому регистрирующемублоку, который вместе с блоком зайиси кода подключен к выходу другойпересчетной схемы, а также из фильтров и регуляторов уровня выходногосигнала, введены запоминающие блокии цифро-аналоговые преобразователи,аналоговые входы которых связаны срегуляторами, выходы - с фильтрами,а цифровые информационные входыподключены к выходам запоминающихблоков, входы которых соединены свыходами разрядов пересчетных схем,причем выходы фильтров являются выходами устройства.На чертеже представлена структурная схема регулируемой меры фазовых сдвигов.Устройство содержит два идентичных канала Формирования напряженийзаданной формы и амплитуды с регулируемым фазовым сдвигом между напряжениями, каждый из которых содержит Фильтры 1 и 2, нижних частот, цифро-аналоговые преобразователи (интегральные перемножающие) 3 и 4,60 регулируемые резисторы 5 и б, запоминающие блоки 7 и 8 (сменные или коммутируемые запрограммированные постоянные), пересчетные схемы 9 и 10, а также общие для обоих каналов блок 11 записи кода фазового сдвига, 5 генератор 12 импульсов и цифровой регистрирующий блок 13, При этом выход генератора 12 импульсов подключен к тактовым входам пересчетных схем 9 и 10. Входы ввода инфор-, 10 мации одной из пересчетных схем 9 связаны с блоком 11 записи кода задаваемого фазового сдвига, а ее информационные выходы разрядов соединены с цифровьщ регистрирующим блоком 13. Выход пересчетной схемы . другого канала 10 подключен к блоку 11 записи кода и к цифровому регистрирующему блоку 13. Кроме того, информационные выходы разрядов перес- четных схем 9 и 10 связаны со входами запоминающих блоков 7 и 8 соответственно, а их выходы подсоединены к цифровьж входам цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4. Аналоговые входы этих преобразователей 3 и 4 подключены к движкам регулируемых резисторов 5 и б, запитанных от постоянного источника опорного напряжения Ц . Выходы преобразователей 3 и 4 подключены ко входам фильтров З 01 и 2 нижних частот, выходы которых являются выходами регулируемой меры фазовых сдвигов.Устройство работает следующимобразом, 35После устновки в. исходное положение элементов устройства непрерывная последовательность импульсов, формируемых генератором 12 поступает на тактовые входы пересчетных 40 схем 9 и 10. Частота повторения импульсов генератора 121 превышает частоту выходных напряжейий в регулируемой меры Фазовых сдвигов в и раз45 где и - коэффициент деления частоты пересчетных схем 9 и 10,Значение коэффициента деления частоты и выбирается исходя из ,заданного значения дискрета регулирования Фазовых сдвигов Щ 1 1а также, исходя из приходящегося напериод Т количества интервалов аппроксимации выходных напряжений,выбор которого обусловлен заданнойточностью воспроизведения мгновенных .значений выходных напряжений.Если значения м по указанным двумкритериям не оовпадают, то выбирают большее значение, принимая во внимание возможность его реализации выбранным типом пересчетных схем 9 и 10, а также получающееся при этом значение дискрета ьд .Установка заданного значения фазового сдвига регулируемой меры осуществляется цифровым кодом при помощи блока 11 записи кода, Текущие значения кодов пересчетных схем 9 и 10 й ( О и Й (1) соответствуют в дискретном выражении значениям текущих фаз выходных напряжений ф (1) и Ф(Ц, Фазовый сдвиг между выходными напряжениями определяется разностью абсолютных значений текущих фаз а следовательно, и разностью кодовпересчетных схем Для установки заданного значения разности кодов и для контроля его при помощи цифрового регистрирующегоблока 13 используются интервалы времени, в течение которых код одной из пересчетных схем 10 обращается в нуль( )=О, т.е. в момент заполненияэтой пересчетной схемы. При этом контроль установленного значения Фазового сдвига (разности кодов) осуществляется цифровым регистрирующим блоком 13 путем записи в регистр и индикации в упомянутый интервал времени кода другой пересчетной схемы 9. Установка заданного значения разности кодов осуществляется блоком 11 записи кода, соответствующего задаваемому фазовому сдвигу, в тот. же интервал времени, по сигналу заполнения пересчетной схемы 10, когда о, Щ= 0 Выходы разрядов пересчетных схем9 и 10 подключены к адресным входамапоминающих блоков 7 и 8. Эти блокиреобразуют дискретные значения кодов,выражающих текущие фазы выходных нап-ряжейий Ф (С) и Фя , в строго имсоответствующие коды мгновенных зна-:чений напряжений а(г.) и а (1) задан-ной Формы. В соответствии с назначением регулируемой меры фазовых сдвигов посто . .янные запоминающие блоки 7 и 8 программируются, а также коммутируются или сменяются таким образом, чтобы на выходе имелся набор мгновенных значений напряжений всех заданных форм. При формировании синусоидальных сигналов запоминающие блоки 7 и 8 программируются по выборкам гармонических функцийаЦ- э 1 и ф(С),аФ ""Роп (ф) .Постоянные запоминающие блоки 7 и 8 выбираются таким образом, чтобы: количество их адресных входов соответствовало количеству разрядов пересчетных схем 9 и 10, а разрядность по выходу совпадала с разрядностью подсоединенных к ним цифроаналоговых преобразователей 3 и 4. 10 Количество разрядов цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4 выбирается исходя из заданной точности воспроизведения мгновенных значений выходных напряжений, 15Упомянутые преобразователи 3 и 4 преобразуют циклически изменяющиеся во времени цифровые коды, соответст-.вующие мгновенным (дискретным) зна" 20 чениям напряжений, в аналоговые напряжения. Выходные напряжения преобразЬвателей 3 и 4 определяются выражением25О,Щ.АИ) ( Огде А(1) - циклически изменяющеесяво времени значение кодана циФровом входе преобра-З 0зователей;(о - опорное напряжение источника;коэффициент деления напряжения регулируемыми резис-торами 5 и б каналов.Регулировка амплитуды выходных Напряжений меры фазовых сдвигов осуществляется путем изменения значений К. Принимая во внимание то,что вариациязначений к не влияет на процесс Фор мирования кодов мгновенных значений напряжений и на точностные характеристики перемножающих цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4, гармонический востав их выходных напряжений 45не зависит от значений К, а следова"тельно, предлагаемая регулируемая мера фазовых сдвигов свободна от амплитудно-фазовых погрешностей.Изменяя значения К во времени, 50 можно модулировать по амплитуде выходные напряжения предлагаемого устройства и,таким образом, автомати.зировать процесс измерения амплитуд-но-фазовых погрешностей Фазометров, 55проверяемых при помощи меры Фазовыхсдвигов.За счет ступенчатой аппроксимации 1выходных напряжений в их спектрах ,имеются составляющие с частотами 60 Г . (и+1).,Ре,(2 п+1), Амплитуды этих составляющих обратно пропорциональны значениям и. При формировании синусоидальных сигналов эти спектральные составляющие подавляются 65 при помощи фильтров 1 и 2, полоса прозрачности которых определяемая заданным диапазоном частот, не достигает значения Р (ь),ВыхПри формировании выходных напряжений, форма которых отличается от гармонической, их спектральный состав содержит ряд из в гармонических составляющих, непосредственно следующих за основной гармоникой. При этом условие достижения заданной, точности воспроизведения мгновенных выходных напряжений подразумевает э выбор такого значения п , при котором на верхней рабочей частоте диапазона выполнялось бы условие в 2 п, т.е, наивысшей гармонике спектра выходных сигналов соответствовало бы более двух интегралов дискретизации на ее период.По сравнению с известными устройствами изобретение имеет меньшие значения нелинейных искажений формируемых напряжений; обеспечивает возможность формирования выходных напряжений любой заданной формы;свободно от амплитудно-фазовых погрешностей при регулировании уровней выходных напряжений.Все это достигается эа счет введения в устройство программируемых постоянных запоминающих устройств, осуществляющих преобразование циклически изменяющихся во времени значений взвешенных кодов текущей фазы, Формируемых пересчетными схемами, во взвешенные коды мгновенных значений генерируемых напряжений. При этом обеспечивается воэможность использования для преобразования циклически изменяющихся взвешенных кодов, соответствующих мгновенным значениям напряжений, в их аналоговый эквива.-. лент - постоянное напряжение, стандартных устройств цифровой измерительной техники - перемножающих цифро-аналоговых преобразователей, Такие преобразователи, в отличие от специализированных цифро-аналоговых преобразователей, управляющихся невзвешенными кодами, имеют значительно более высокие точность, разрешающую способность, температурную и временную стабильность параметров, характерные для интегральной технологии.Малые нелинейные искажения выход" ных напряжений предлагаемого устройства достигаются за счет высокой точности формирования, мгновенных значений напряжений, которая обеспечивается применением высокоточных интегральных перемножающих цифро-анало= 1 говых преобразователей, преобразующих в .напряжение взвешенные коды мгновенных значений напряжений, получаемых на выходе сменных или коему-.;ф1129552 оставитель В.Шубехред Л,Иикеш 1 дактор Н.Киштулинец оррект рохман Заказ 9445/36 ВНИИПИ по д 113035, аж 710комитета СССРи открытийушская наб, д.4 Тир сударствеиного ам изобретений осква, Ж, Р Подписно иал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,тируемых запрограммированных постоянных запоминающих устройств.Возможность формирования любой заданной Формы выходных напряжений регулируемой меры Фазовых сдвигов обеспечивается за счет применения сменных или коммутируемых постоянных запоминающих устройств, запрограммированных в соответствии с требуемым набором форм выходных над" ряжений и преобразующих взвешенные позиционные коды дискретных значений фаэ во взвешенные позиционные коды дискретных значений напряжений,Точность формирования выходныхнапряжений интегральными перемножающими цифро-аналоговыми преобразователями, а следовательно, и их спектральный состав, а также ак тивные и реактивные составляющиеих параметров не зависят от уровня постоянных. напряжений, подаваемых на аналоговый вход перемножителей, что является достаточным усло вием для отсутствия амплитуднофазовых погрешностей регулируемой меры фазовых сдвигов.