Цифровой фазометр среднего значения

(21) (22) (46) (71) титу 390 3420/24-21 28.05.8530.04.87 Бюл. К Пензенский поли ехническии инс Чувыкин, Л.Н.Бонский михеев, Б.В, И,Р.Доброви 317.7(088.8)енко А.С. и мерения сдви Наука, 1979. н В.М.Цифров йства. М,; В 194-198, с. М. Ю. М 1ко и621,Глинчы изск;яндистро даре (53) (56) др. Цифровыга фаэ. Ново метод сибир ые иэмерител ысшая шкопа 176-178,рис ные у1981(57)инфоки,ласти Изобретение отно мационно-измерит ожет быть исполь сится к о ельной те зовако как в ан ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР СРЕДНЕГО ЗНАлоговых, так и в цифровых приборахдля измерения сдвига фаэ. Цель изобретения - повышение точности измерения сдвига фаз. Для достижения гоставленной цели в устройство введенылогический блок 1, источник 7 образцового напряжения, интеграторы 1 О,11, фиксатор 12 уровня, преобразователь 13 напряжения в интервал времени, ключи 14, 15. Устройство такжесодержит формирователи 2,3, генератор 4, элемент 5 совпадения, счетчик б, триггер 16, ключи 8.9, В описании изобретения приведены примерыреализации логического блока 1 иблока управления. Устройство обеспечивает синхронную с входной частотой работу интеграторов 10, 11 и преобразователя 13, что позволяет исключить ряд погрешностей. 3 ил.1 ЗО 7 ЗИзобретение относится к информационно-иэмерительной технике и может быть использовано как в аналого-,вых, так и в цифровых приборах дляизмерения сдвига фаз. 5Цель изобретения - повышение точности измерения сдвига фаз.На фиг. 1 изображена структурнаясхема цифрового фазометра среднегозначения 1 на фиг.2 - временные диаграммы его работы.Цифровой фазометр среднего значения (фиг. 1) содержит логическийблок 1, формирователи 2 и 3, генератор 4, элемент 5 совпадения, счетчик 6, источник 7 образцового напряжения, ключи 8 и 9, интеграторы 10и 11, фиксатор 12 уровня, преобразователь 13 напряжения в интервал времени, ключи 14 и 15 и тирггер 16.Входы формирователей 2 и 3 являются входами фаэометра. Выход формирователя 3 соединен с первым входомтриггера .16 и через логический блок 1с управляющим входом ключа 9. Выход,формирователя 2 подключен к второмувходу триггера 16, выход которого соединен с управляющим входом ключа 8.Выход источника 7 образцового напря 30жения через ключи 8 и 9 подключенк первым входам соответствующих инетеграторов 10 и 11, выходы которыхсоединены с первым и вторым входамификсатора 12 уровня,Выход фиксатора 12 уровня подключен ко входу преобразователя 13 напряжения в интервал времени и черезключи 14 и 15 - ко вторым входам интеграторов 10 и 11 соответственно.Выход преобразователя 13 напряжения40в интервал времени соединен с однимиз входов элемента 5 совпадения исо входом ключа 14. Второй входэлемента совпадения подключен к выходу генератора 4. Выходы блока 1подключены к первому и второму управляющим входам фиксатора 12 уровня, к управляющим входам преобразователя 13 и ключа 15.Цифровой фазометр среднего значения работает следующим образом(фиг.2) .Делитель 17 частоты формирует сигнал 11 с периодом Ь в и раз большимпериода входного сигнала. Интегратор 11 в течение интервала времениЬ- ( с Ь интегрирует напряжение У2о 78 2источника 7 образцового напряжения, а в течение интервала времени Ь ( сЬ + Ь в .выходное напряжение фиксатора 12 уровня. В момент времени Ь фиксатор 12 уровня осуществляет запоминание выходного напряжения интегратора 11.Сигнал, управляющий фиксатором 12 уровня и ключами 9 и 8, подключающими входы интегратора 11 к выходам источника 7 образцового напряжения, формируется логическим блоком 1 под действием выходного сигнала формирователя 3.Для выходного напряжения интегратора 11 в моменты времени Ь 3Ь -Ь справедливы следующие вы2ражения:ца (-) =о,Ь(МП ( Ь) Б (Ь) 0 (Ь) й еНгде Ь - такт преобразования, равный г периодам Т входногосигнала,г- О- постоянная интегрирования2по входам интегратора 11.При записи выражений для Ц (г) использован тот факт, что фиксатор 12 в момент времени Ь запоминает выход" ное напряжение интегратора 11 и хра-3 нит его до момента времени - Ь, т.е. О (с) ( Ь с - Ь = 0 (Ь) = - П ,3 Ье 2 д Ь фцЬоПодставляя= -преобразуем2выражения для Ба(С) к виду:Б (Ь) = - У = цЬЬ о а3(-Ь) =О,2Далее процесс работы интегратора 11 периодически повторяется.Интегратор 1 О в течение интервала времени 0 ( с й Ь интегрирует напряжение на выходе ключа 8, подключающего напряжение Б источника 7 опорного напряжения к входу интегратора 10 в течение и интервалов вреи -П Й 1 Ьдо Ь=пТ 1 о ЮсоР Т 2 х Ьор1о 11оо 11 /3/2 Ь)=П (Ь)+ -о поЮсМе2 й Логический блок(фиг.За) состоитиз кварцевого генератора, трех двухвходовых элементов И, двух триггеров 55 с раздельными входами, счетчика импульсов, элемента ИЛИ-НЕ и двух формирователей, кажцый из которых содержит три элемента ИЛИ-НЕ и двухвходовый элемент И,ний мени Г.х, определяемых фазовым сдвигом (р между входными напряжениямиУи Б . Формирование интерваловвремени г. осуществляют формирователи 2 и 3 совместно с триггером 16.(В течение интервала временизадаваемым преобразователем 13, интегратор 10, наряду с напряжением Уинтегрирует выходное напряжение 13фиксатора 12 уровня, поступающее навход интегратора 10 через ключ 14,управляемый выходным сигналом преобразователя 13 напряжения в интервалвремени.Для выходного напряжения интегратора 10 в моменты времени 0;Ь. , 3,22Ь -Ь справедливы выражения Пс )По(-) - 13 с (О)+ - ;1)о сЬо П (Ь) Ц ( - -Ц Йо где 7 = Ь - постоянная времени интегорирования по входам интегратора 10.Выполняя операцию интегрирования и учитывая равенствох срЬ- Бй с =- Б йсо ополучим выражения для Б (г) в виде:хс(Ь/2)= - - Зоб соБ Ь) =п;. Бй1о3 и 1Б (-Ь) = -- Пй сс 2 21 оои,(гь) = -ц,а ,1оРешая совместно систему уравнеопределим выражение для выходного 10 интервала времени с, преобразователя 13: 15 Формирование интервала времениС осуществляет преобразователь 13,который может быть построен, например, как это показано на фиг.З, подвухтактной схеме, В интервал вре мени с преобразуется выходное напря.жение фиксатора 12, присутствующеена его выходе в течение интервала вреЬмени - с г. с Ь, В качестве опорного 25напряжения преобразователя 13 напряжения в интервал времени используется также выходное напряжение фиксатора 12, присутствующее на его входе.в течение интервала времени ЗО 3Ь с С с - 11.2Совокупность генератора 4, элемента 5 совпадения и счетчика 6 представляет собой преобразователь в цифро вой код интервала времени г.,р, формируемого преобразователем 13.При этом выходной код определяетсявыражением Синхронная с входной частотой работа интеграторов и преобразователянапряжения в интервал времени позво ляет исключить погрешности, присущиепрототипу.Пример реализации логического блока 1 и блока управления устройства,входящего в преобразователь 13, при веден на фиг.За и Зв.Блок управления (фиг.Зв) содержиттриггер с раздельными входами, двадвухфазовых элемента И, элемент ИЛИНЕ и два идентичных Формирователя .Входной сигнал блока 1 поступаетна Формирователь а коротких импульсов, а выходной сигнал формирователя а является выходом 1 блока.Выходное напряжение У представлено на Фиг.2. Аналогичным образом с вы Юхода формирователя о на выход Ь логического блока 1 поступает сигналУ 1, (фиг,2). Сигналы 0 и Ц устанавливают триггер логического блока 1поочередно в нулевое и единичное состояния. Посредством заполнения счетчика блока 1 импульсами кварцевогогенератора осуществляется формирование сигнала 1, который представляетсобой последовательность импульсов 20длительностью - (Фиг.2), Из сравнеЬо2ния сигналов 1, а также сигнала с выхода нижнего триггера логическогоблока 1 (Фиг.За) формируется сигнал К,В блоке управления триггер устанавливается выходным сигналом форми-рователя С в единичное состояние,а выходным сигналом формирователя Й -в нулевое состояние, При этом егопрямой выход является выходом Хблока управления. Выходной формирователь, собранный на двух элементах И,осуществляет Формирование сигнала Х. 35Работа блока управления иллюстрируется диаграммой состояний, привеценной на фиг,З с,Формула изобретенияЦифровой фазометр среднего значения, содержащий два Формирователя,триггер, первый и второй ключи, генератор, делитель частоты и счетчик, причем входы формирователей являются входами устройства, а их выходы соединены с входами триггера, выход которого подсоединен к управляющему входу.первого ключа, выход генератора через второй ключ соединен с входом счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что;-с целью повышения точности измерения сдвига Фаз, в него дополнительно введены логический блок ис1 точник образцового напряжения, два интегратора, фиксатор уровня, преобраэователь напряжения в интервал времени, третий, четвертый и пятый ключи, причем выход источника образцового напряжения через первый и третий ключи соединен с первыми входами первого и второго интеграторов, выходы. которых подключены к первому и второму входам фиксатора уровня, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в интервал времени и через четвертый и пятый ключи - с вторыми входами первого и второго интеграторов, первый выход преобразователя напряжения в интервал времени соединен с управляющими входами второго и четвертого ключей, выход второго формирователя соединен с вхо - дом логического блока и входом делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, первый, второй, третий и четвертый выходы логического блока соединены с первым и вторым управляющими входами фиксатора уровня и с управляющими входами пятого ключа и преобразователя напряжения в интервал времени.1307378 Х Составитель Ю.МакаревичТехред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик едактор А.Ре Тираж 731 ПодписноеИ Государственного комитета СССРлам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 аз 162 ИИ по 11 роизводственно-полйграфическое предприя Ужгород, ул. Проектная