Цифровой фазометр мгновенных значений

(19) (11 25 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВ АВТОРСКОМ,Ф С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АЗССР(56) Авторское свидетельство СССР У 600472, кл, С 01 Н 25/00, 1975.Авторское свидетельство СССР В 935815, кл. С 01 В 25/00, 1980. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ(57) Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования фазовых сдвигов в код с фиксацией максимального и минимального результатов, Целью изобретенияявляется упрощение конструкции фазометра, что достигается введением новых функциональных связей. Фазометрсодержит формирователь 1, элементыИ 2, 4 и 11, счетчики 3 и 5 импульсов, блок 6 управления, эталонныйгенератор 7, блоки 8 и 9 сравнениякодов, регистр 10 и регистрирующийблок 12, Положительный эффект достигается исключением по отношению кпрототипу триггера и одновибратора вблоке управления, формирующего импульсные управляющие сигналы по передним фронтам выходных импульсовформирователя 1. Это повышает надежность фазометра, снижает его стоимость и потребляемую энергию. 3 ил.8762 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1 132Изобретение относится к цифровоиизмерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования фазовых сдвигов в код с фиксацией экстремальных (максимального или минимального) результатов,Целью изобретения является упрощение конструкции устройстваНа Фиг. 1 показана структурная схема фазометра; на Фиг. 2 - временные диаграммы работы Фазометра; на фиг, 3 - блоки сравнения кодов на основе стандартной интегральной микросхемы. фазометр содержит (Фиг, 1) формирователь 1, первый элемент И 2,первый счетчик 3 импульсов, второй элемент И 4, второй счетчик 5 импульсов блок 6 управления, эталонный генератор 7, первый 8 и второй 9 блоки сравнения кодов, регистр 10, третий элемент И 11 и регистрирующий блок 12, Входы формирователя 1 подключены к входам устройства, а выход через первый элемент И 2 - к счетному входу первого счетчика 3 импульсов и первому входу второго элемента И 4, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика 5 импульсов, Вход блока 6 управления подключен к выходу Формирователя, а выход - к входу "Сброс" первого счетчика 3 импульсов. Выход эталонного генератора 7 подключен к второму входу первого элемента И 2, входы первого блока 8 сравнения кодов соединены с кодовыми выходами обоих счетчиков импульсов, а выхоц "Равно" (А = В) - с вторым входом второго элемента И 4 входы второго блока 9 сравнения кодов соединены с кодовыми выходами первого счетчика импульсов и регистра 10, а выход "Меньше" (АВ) - с одним из входов третьего элемента И 11, другой вход которого подключен к выходу блока управления, а выход - к управляющему входу регистра 10, информационный вход которого подключен к кодовому выходу первого счетчика импульсов (А и Б - коды, снимаемые с выходов соответственно счетчиков 3 и 5 импульсов), В цифровом фазометре управляющий вход регистрирующего блока соединен также с входом "Сброс" первого счетчика импульсов (фиг. 1, пунктирная линия). Цифровой фазометр работает следующим образом,Импульсом "Исходное состояние (цепь сброса от блока управления не показана) оба счетчика 3 и 5 импульсов устанавливаются в нулевое положение, а в регистр 10 записывается число Б, заведомо большее возможного значения минимального фазового сдвига между входными напряжениями(в частности, И" может быть выбраноравным 11111). На выходе "Равно"(А = В) блока 8 сравнения кодов, подключенного к выходам одноименных разрядов (кодовым выходам) указанныхсчетчиков, устанавливается потенциалвысокого уровня "1" (Фиг. 2, сигналд), который подается на управляющийвход элемента И 4 и подготавливаетего, Потенциал уровня "1" снимаетсяс выхода Меньше" (АВ) блока 9сравнения кодов (фиг, 2, сигнал ж),подается на управляющий вход элемента И 11 и подготавливает его. Блоки8 и .9 могут быть выполнены, например; на основе стандартной интегральной микросхемывключенной таким образом, чтобы обеспечить реализацию соответствующей функции (фиг, 3 а -для блока 8, фиг. 3 в - для блока 9). формирователь 1, на входы которого поступают исследуемые напряженияи 11, формирует прямоугольные импульсы с длительностью о , пропорциональной измеряемому фазовому сдвигу ( (Фиг. 2, сигнал а), Эти импульсы управляют элементом И 2, открывая его на время, при этом тактовые импульсы высокой частоты с выхода генератора 7 (Фиг, 2, сигнал б) проходят на счетный вход счетчика 3 импульсов непосредственно (фиг, 2, сигнал в), на счетный вход счетчика 5 импульсов через элемент И 4 (Фиг, 2, сигнал г), открытый разрешающим потенциалом с выхода блока 8 (Фиг. 2, сигнал д), уровень "1" которого сохраняется неизменным все время, пока соблюдается услове равенства кодов на входах указанного блока. В момент времени, соответствующий заднему фронту первого выходного импульса Формирователя 1 с длительностью Т, (фиг. 2, сигнал а),импульсный сигнал с выхода блока 6управления (фиг. 2 сигнал е), выполненного, например, в виде одновибратора, сбрасывает счетчик 3 в нуль посигнал е) устройство готово к следующему циклу измерения. Параллельно описанному процессуосуществляются выделение и фиксацияминимального значения р с участием блока 9 сравнения кодов, регистра10 и элемента И 11. Импульсный сигналс выхода блока 6 управления (фиг. 2,сигнал е), соответствующий заднемуФронту первого прямоугольного импульса формирователя 1 с длительностью(фиг. 2, сигнал а), проходит через открытый разрешающим потенциалом15 "1" с выхода "Меньше".(А с В) блока9 (фиг. 2, сигнал ж) элемент И 11(фиг, 2, сигнал з) на управляющийвход регистра 10 и разрешает перезапись в него содержимого счетчика 3, 2 О пропорционального о . Этот же сигнал с некоторой задержкой сбрасываетв исходное (нулевое) состояние счетчик 3, Задержка необходима для того,чтобы успеть переписать содержимое25 счетчика 3 в регистр до момента егообнуления.Если у следующего прямоугольногоимпульса с выхода формирователя 1длительность . о больше, чем ь 30 т,е,)(фиг. 2, сигнал а), то вопределенный момент времени содержимое счетчика 3 становится больше кода И, в регистре 10, потенциал навыходе "Меньше" (А с В) блока 9 е 5 скачком изменяется до уровня логического "О" .(Фиг. 2, сигнал ж) иблокирует элемент И 11, в результате чего импульсный сигнал, формируемый блоком 6 управления в момент4 О времени, соответствующий заднемуфронту импульса с длительностью с(Фиг. 2, - сигнал е), не проходит науправляющий вход регистра 10 (фиг. 2,сигнал з) и в нем сохраняется реэуль тат (И,),предыдущего измерения, отображающий меньшее значение Г, (ц,),Счетчик 3, как и прежде, сбрасывается указанным импульсным сигналом внулевое положение.Если у последующего прямоугольного импульса с выхода формирователя 1длительность с, меньше, чем, т.е.ь си выполняется, следователь-.но, условие А ( В (фиг. 2, сигнал а),то потенциал "1" с соответствующеговыхода (А с В) блока 9 (фиг. 2, сигнал ж) открывает элемент И 11, и импульсный сигнал, формируемый блоком6 управления в момент времени, соотз 1328762входу "Сброс", при этом условие равенства кодов на входах блока 8 нарушается, потенциал на его выходе"Равно" (А = В) скачком изменяется доуровня логического 0 (фиг. 2, сиги н г 5нал д), блокируя элемент И 4, а всчетчике 5 импульсов остается кодБ, пропорциональныйДальнейшая работа цифрового фазометра (в режиме выделения и фиксациимаксимального значения (р ) зависитот соотношения длительностей каждогопоследующего и предыдущего максимального (по длительности) выходногопрямоугольного импульса формирователя 1, Например,.если следующий импульс указанного формирователя имеетдлительность) ь (Фиг, 2, сигнал а), то содержимое счетчика 3 помере поступления тактовых импульсовгенератора 7 на его счетный вход через элемент И 2 нарастает (фиг, 2,сигнал в), В момент времени, когдаоно становится равным коду, хранящемуся в счетчике 5 (т,е. коду Б,),блок 8 срабатйвает и выдает разрешающий потенциал "1" на управляющийвход элемента И 4, открывая его(фиг, 2, сигнал д). В результате тактовые импульсы генератора 7 начинаютпроходить на счетный вход счетчика 5(Фиг. 2, сигнал г), код в котором,начиная с указанного момента времениполучает приращение, пропорциональноразности с, - ь Затем блок 6. управления, как и прежде, импульсным сигналом с его выхода, соответствующимпо времени появления заднему Фронтувыходного импульса формирователя 1 сдлительностью(фиг. 2, сигнал е),сбрасывает счетчик 3 в нуль. Нриэтом потенциал на выходе блока 8изменяется до уровня логического 0(фиг. 2, сигнал д), элемент И 4 блокируется, а в счетчике 5 остаетсякод Бпропорциональныи 0Если следующий импульс Формирователя 1 имеет меньшую длительность,чем С , т,е. ь( )с , (фиг,2,сигнал а), то содержимое счетчика 3по мере поступления тактовых импульсов на его счетный вход нарастает,но не "дотягивает" до кода, хранящегося в счетчике 5 (И ). Поэтому блок8 не срабатывает, содержимое счетчика 5 не изменяется, и после сбросасчетчика 3 в "0" импульсным сигналомс выхода блока управления (фнг. 2.53287 ветствующий заднему фронту импульса с длительностью о (фиг, 2, сигнал е) проходит через этот элемент И (фиг. 2, сигнал з) на управляющий вход регистра 10 и разрешает перезапись в него содержимого И счетчика 3, после чего последний сбрасывается в нуль. Аналогично осуществляется цикл измерения для .с., (фиг. 2, сигнал а) - с перезаписью в регистр 10 10 кода И, отображающего С ( Ч.Сбрасывая счетчик Э в нулевое положение, каждый импульсный сигнал с выхода блока 6 управления одновременч ио разрешает считывание регистрирую щим блоком 12 экстремальных результатов - максимального (со счетчика 5 в следующей последовательности Б11 з И е ) и минимального ( с регистра 10 в следующей последовательности: И Б Б, Б,), Таким образом, в любой текущий момент времени последний результат, записанный в регистрирующий блок со счетчика 5 (регистра 10), соответствует резуль тату измерения максимального (минимального) значения фазового сдвига между входными напряжениями.Следовательно, предлагаемый цифровой фазометр обеспечивает такие же как и 30 у известного метрологические характеристики, но обладает более простой конструкцией, так как исключается .необходимость в использовании триггера, а также второго одновибратора в составе блока управления, формируФющего импульсные управляющие сигналы по передним фронтам выходных импульсов формирователя.Таким образом, предлагаемый фаза метр обладает повышенной надежностью 62 6меньшей стоимостью и меньше потребляет электроэнергии,Формула изобретенияЦифровой фаэометр мгновенных значений, содержащий формирователь, входы которого подключены к входам устройства, а выход через первый элемент И - к счетному входу первого счетчика импульсов и к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, блок управления, вход которого подключен к выходу формирователя, а выход - к входу "Сброс" первого счетчика импульсов, эталонный генератор, выход которого. подключен к второму входу первого элемента И, первый блок сравнения кодов, входы которого соединены с кодовыми выходами обоих счетчиков импульсов, а выход "Равно" - с вторым входом второго элемента И, второй блок сравнения кодов, входы которого соединены с кодовыми выходами первого счетчика импульсов и регистра, третий элемент И, первый вход которого подключен к выходу блока управления, а выход - к управляющему .входу регистра, информационный вход которого подключен к кодовому выходу первого счетчика импульсов, и регистрирующий блок, входы которого соединены с кодовыми выходами второго счетчика импульсов и регистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, в нем выход "Меньше" второго блока сравнения кодов подключен к второму входу третьего элемента И непосредственно.1328762 ВсВю А А В В 2 3 ФигЗ Составитель Ю. МакаревичРедактор О, Головач Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко Заказ 3480/48 Тираж 730 Подписное ВНИИ 11 И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5