Цифровой фазометр

(54)(57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР по авт.св. У 1045155, отличающий -с я тем, что, с целью повышениябыстродействия при сохранении точности, в. него введены постоянноезапоминающее устройство (ПЗУ), коммутатор, второй блок объединения,двоично-десятичный счетчик импульсов третий блок вентилей, синхронизатор, первый вход которого подключен к шестому выходу блока управления, второй вход синхронизатора подключен к выходу генератора импульсов, первые пять выходов синхронизатора подключены к входам коммутатора и ПЗУ, выходы которого соединеныс входами второго блока объединения,а первые входы второго блока объединения подключены к выходам первого регистра сдвига, выходы второго блока объединения подключены к входам сумматора, знаковый разряд которого подключен к управляющему входу второго регистра сдвига, к блоку управления и к третьему входу синхронизатора, а выходы сумматора соединены с входами второго блока вентилей, первый управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, а второй управляющий вход подключен к шестому выходу синхронизатора, седьмой выход которого подключен к О управляющему входу третьего блока вентилей, входы третьего блока вентилей подключены к выходам второго регистра сдвига, а выходы подключены к третьей группе входов первого блока объединения, шестой выход синхронизатора подключены также к управляющему входу коммутатора, выходы которого подключены к входам двоично-десятичного счетчика импульсов, выходы двоично-десятичного счетчика импульсов подключены к входам блока регистрации.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к Фазометрии, и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов в широком,диапазоне частот исследуемых сигналов при высокой точности измерений и быстродействии устройства и является дополнительным по авт. св, В 1045155.Цель изобретения - .повьппение быст-О родействия при сохранении точности измерений достигается за счет уменьшения затрат времени на считывание и обработку результатон измерения, путем Формирования этих результатов 5 в электрических градусах и его десятичных долях н виде двоично-десятичного хода.На чертеже представлена блок-схема Фазометра. 20Фазометр состоит из Формирователя 1, первый и второй входы которого подключены соответственно к первой и второй входным шинам устройства, блока 2 управления, первого электрон ного ключа 3, первого счетчика 4 импульсон, первого блока 5 вентилей, перного блока 6 объединения, регист" ра 7, сумматора 8, второго блока 9 вентилей, второй электронного ключа 10, второго счетчика 11 импульсов, первого регистра 12 сдвига, второго регистра 13 сдвига, блока 14 регистрации, генератора 15 импульсов, синхронизатора 16, ПЗУ 17 (постоянное запоминающее устройство) второго блока 18 объединения, третьего блока 19 вентилей, коммутатора 20, двоично-десятичного счетчика 21 импульсов.40При этом первьпЪ вход синхронизатора 16 подключен к шестому входу блока управления, второй вход синхронизатора 16 подключен к выходу генератора 15 импульсов, первые пять вы ходов синхронизатора 16 подключены к входам коммутатора 20 и к входам ПЗУ 17, выходы которого соединены с вторыми входами второго блока 18 .объединения, л первые входы второго 50 блока 18 объединения подключены кОвыходам первого регистра 12 сдвига, ныходы второго блока 18 объединения ; подключены к входам сумматора 8, знаковый разряд которого подключен к 55 управляющему входу второго регистра 13 сдвига, к блоку 2 управления и к третьему входу синхронизатора 6, а выходы сумматора 8 соединены с входа-ми второго блока 9 вентилей, первыйуправляющий вход которого подключен квыходу блока 2 управления, а второйуправляющий вход подключен к шестомувыходу синхронизатора 16, седьмойвыход которого подключен к управляющему входу третьего блока 19 вентилей,входы третьего блока 19 вентилейподключены к выходам второго регистра 13 сдвига, а выходы подключены ктретьей группе входов первого блока6 объединения, шестой выход синхронизатора 16 подключен также к управляющему входу коммутатора 20, выходыкоторого подключены к входам двоично-десятичного счетчика 21 импульсов,выходы двоично-десятичного. счетчика21 импульсов подключены к входам блока 14 регистрации,Фазометр работает следующим образом.На вход Формирователя 1 поступают синусоидальные сигналы П и ОфазовьцЪ сдвиг между которыми надоизмерить. Формирователь 1 преобразует входные сигналы в прямоугольныеимпульсы, передний фронт которыхсоответствует моментам перехода через нуль входных сигналов. Зти импульсы поступают на блок 2 управления, который формирует одновременно дна прямоугольных импульса, имеющий длительность о, и ь Длительность первого импульса , соответствует измеряемому Фазовому сдвигу(при определенном значении частотыисследуемого сигнала). Длительностьвторого импульса ь соответствуетпериоду исследуемого сигнала 1/Р.С помощью электронных ключей 3 и 10л лдлительности импульсов , ипреобразуются в число-импульсные кодыИ и Ы соответственно. В первомсчетчике 4 импульсов Формируется кодчисла М , значение которого соответствует измеряемому фазовому сдвигу.Из первого счетчика 4 импульсовэтот код с помощью первого блока 5вентилей и блока 6 объединения переписывается в регистр 7. С выходов регистра 7 код числа Н поступает напервые входы сумматора 8.Во втором счетчике 11 импульсов фиксируется код числа И , значение которого соответствует одному периоду исследуемого сигнала, В свою очередь этот код соответствует фазоз 1187вому сдвигу 360 ф исследуемого сигнала (с учетом текущего значения частоты). Из счетчика 11 импульсов этоткод записывается в регистр 12 сдвига,При каждом х-м сдвиге, где д=1,2,3,,и, и - число разрядов фазометра,в этом регистре Формируется цифроваяэталонная мера Фазового сдвига И, /2о(360 /2 ). После и сдвигов в регистре 12 сдвига (при проведении каждого измерения) Фиксируется наименьшая цифровая мера Фазового сдвигаИ /2" (360 /2"), которая определяетцену единицы младшего разряда выходного кода фаэометра, 5При сдвиге кода И на один разряд вправо (старшие разряды в регистре 12 сдвига расположены слева) фиксируется в регистре 12 сдвига код,числа И, /2, соответствующий эталонной 20мере Фазового. сдвига 180 . Этот кодпоступает на вторые входы сумматора 8.В сумматоре 8 Формируется код разности чисел М-И /2, Если величинаИ 1-И /230, то это логическое отношение Фиксируется в знаковом разрядесумматора 8. При этом код разностичисел И -И /2 запишется в регистр 7,а в первый (младший) разряд регистра13 сдвига запишется единица, Если З 0код разности чисел И-И /20, то врегистре 7 останется код числа И изапись единицы в младший разряд регистра 13 сдвига не производится.Пусть величина И-И /20. В этомслучае измеряемый Фазовый сдвиг больоше 80 . Вычитая из него код текущейцифровой меры 180 , зафиксируем остаток И-И /2, при этом в первом разряде регистра 13 сдвига зафиксировалась 40единица и-го(старшего) разряда кодаизмеряемого фазового сдвига, вес которой составляет 180 , После проведения последующих и сдвигов эта единица переместится в и-й (старший) разряд регистра 13 сдвига,После окончания первого цикла при сдвиге кода числа И /2 на один разряд вправо в регистре 12 сдвига фиксируется код числа И /4, соответствующий эталонной мере фазового сдвига.90 Как и в первом цикле этот код поступает на вторые входы сумматора 8. В сумматоре 8 формируется код разности чисел (И-И /2)-И /4. Если величина (И-И /2)-И /40, то это логическое отношение фиксируется в знаковом разряде сумматора 8, а код разности 100 4чисел (И-М, /2)-И /4 запишется в регистр 7При этом в регистре 13 сдвига единица и-го разряда выходного кода фазометра перепишется из первого разряда во второй, а в первый разряд регистра 13 сдвига запишется, единица (и)-го разряда кода измеренного фазового сдвига, вес которойо.соответствует 90 . Если код разности чисел (И 1-И /2)-И /4 с 0, то в регистре 7 останется код числа И 1-И /2 и запись единицы в регистр 13 сдвига . не производится. При этом код, хранящийся в регистре 13 сдвига, который сформирован в предыдущем цикле, сдвинется на один разряд вправо. В каждом д-м цикле цифровая часть Фазометра функционирует также, как описано выше.После проведения и циклов во втором регистре 13 сдвига зафиксируется и- разрядный двоичный код измеренного Фазового сдвига И . Вес -го разряда этого кода соответствует 180 /2" (3.=1,2и).Для получения. результата измерения в двоично-десятичном коде в градусах электрических и его десятичных долях текущее значение двоичногокода измеренного фазового сдвига И , формируемого Фаэометром, последовательно сравнивается с числовыми эквивалентами мер Фазового сдвига 10 01 й 1,0; 0,1: 0,01 и т.д. При этом число сравнений значения кода И с каждым числовым эквивалентом подсчитывается двоично-десятичным счетчиком импульсов, на выходе которого формируется двоично-десятичный код измеренного фазового сдвига в градусах электрических, числовые же эквиваленты мер фазового сдвига 10,0 ; 1,0 и т.д. определяются в зависимостиот числа разрядов и выходного кода И , эти значения являются константами и хранятся в ПЗУ как код М 10; И1103 И/10 и таадоПреобразование производится следующим образом.После того, как сформирован кодизмеренного Фазового сдвига И, в регистре 13 сдвига, блок 2 управления выдает сигнал "Окончание измерения" на синхронизатор 16. С помощью этого сигнала код М результата измерений через блок 19 вентилей и третью группу входов блока 6 объединенияпереписывается в регистр 7, а синх 1187100ронизатор 16 извлекает из ПЗУ 17 обратный код первого числового эквивалента разового сдвига, равного О Черезблок 18 объединения этот код поступает на вторые входы сумматора 8, в котором происходит его вычитание из кода результата И,. Разность этих кодов фиксируется в знаковом разряде сумматора 8 и поступает на сикх О ронизатор 16. При положительной разности через коммутатор 20 в декаду десятков двоично-десятичного счетчика 21 поступает импульс, а полученная разность через блок 9 вентилей, 15 блок 6 объединения переписывается в регистр 7, затем происходит второе сравнение полученной разности кодов с эквивалентом разового сдвига, равоного 10 , и операция повторяется по ка в знаковом разряде сумматора 8 не изменится знак с положительного на отрицательный, при этом синхронизатор запрещает перепись результата в регистр 7 и переходит к извлечению 25 из ПЗУ 17 числового эквивалента кода 1,0 и операция вычитания кодов повоторяется. Выходной код И можно записать как И=К(И 10)+К 2 И 4+ з (МФ(10)+ +Ь=М где Ь - погрешность преобра зования. При этом К соответствует числу обращения к соответствующей декаде двоично-десятичного счетчика,Максимальная погрешность Ь,преобразования двоичного 23-разрядногокода И, измеренного фазового сдвигав двоично десятичный код И равнаЬецу=Ьпр+Ь=0,0017 +0,001=0,0027 эл.град,где- максимальная погрешностьпредставления числовыхэквивалентов в ПЗУ в двоичном коде;Ь - погрешность, обусловленнаяотбрасыванием остатка ко да Н, в конце преобразования.Погрешность фазометра Я равна0,008 эл. град,Следовательно предлагаемое устройство практически не снижает точности фазометра известного.Максимальное время, затрачиваемоена выполнение преобразования из кодаформируемого фазометра в двоичнодесятичный код Я равноТ = 76=15,2 мкс,где С = 0,2 мкс - время одного цикласравнения.1187100 Составитель В. Шубинактор Г. Волкова Техред А.Бабинец Коррект утяга аказ 6545/5ВНИИ 4 к 113 4 ская наб.,илиал ППП "Патент", г. Ужгор оектная Тира ПИ Государс делам изоб Москва, Ж