Регулируемая мера фазовых сдвигов

.8)етельство СССРК 25/04, 1985 МЕРА ФАЗОВЫХ б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к областиэлектрических измерений, в частности к устройствам, задающим междудвумя гармоническими сигналами фазовый сдвиг от 0 до 360 в широкомдиапазоне частот. Изобретение можетбыть использовано для проверки фазоизмерительной аппаратуры. Целью изоретения является повьппение точностизадания регулируемого фазового сдвиЯО 1352401 А 2 га в широком диапазоне частот. Длядостижения этой цели в устройстводополнительно введены арифметическийблок 13, блок 12 управления и времязадающий делитель 15. Кроме того,устройство содержит блок, 1 заданиякодов, блок 2 записи кодов, генератор 3 импульсов, два идентичных канала 4 и 5, каждый из которых содержитв многоразрядных регистров 6.1-6.ав цифроаналоговых преобразователей7.1-7.щ, ш ключей 8,1-8.ш,фильтр 9нижних частот, источник 10 опорногонапряжения, пересчетный элемент 11преобразователь 14 фаза-код. Функциональная схема блока 2 управленияприводится в описании. Введение новых элементов и связей позволяетрегулировать фазовый сдвиг с малымдискретом при высокой точности задания в области сотен килогерц ивыше. 3 ил.О 2делитель 15 соединен первым выходом с управляющим входом преобразователя 14 фаза-код, вторым выходом - с управляющим входом арифметического блока 13, третьим выходом - с блоком 12 управленияБлок управления может быть выполнен по схеме, содержащей последовательно соединенные генератор 16, первый элемент И 17 и счетчик 18, к выходам которого подключены первый 19 и второй 20 демультиплексоры и регистр 21, последовательно соединенные дешифратор 22, второй элемент И 23 и элемент ИЛИ 24, а также последовательно соединенные элемент НЕ 25 и третий элемент И 26.Устройство работает следующим образом,Сигналы с генератора 3 импульсов поступают на пересчетные элементы 11 каналов 4 и 5. В пересчетный элемент 11 канала 4 в момент заполнения пересчетного элемента 11 ка-. нала 5 (равенства нулю кода, устанавливаемого триггерами этого элемента) вводится, например, код числа нуль, что соответствует синфазной работе пересчетных элементов 11 каналов 4 и 5.Количество многоразрядных регистров 6.1-6.щ,цифроаналоговых преобразователей 7.1-.ш,ключей 8.1-8.щ в каналах 4 и 5 определяются числом дискретных значений синусоидальной функции ш, используемых при формировании выходных сигналов регулируемой меры.Времязадающий делитель 15 вырабатывает на своих выходах последовательности управляющих сигналов, приведенные на Фиг.2. Таким образом, в течение времени 1 преобразовательчем14 фаза-код измеряет фазовый сдвиг на выходе регулируемой меры и по окончании времени й выдает резульйзцтат измерения , в виде кода на первые входы арифметического блока 13. В течение времени й цв арифметическом блоке 13 код у вычитаИВм ется из значения установленного кода на входах установки кода углаПри этом в арифметическом блоке13 формируется код погрешности, равныйд = Ч- значение которого используется в арифметическом блоке 13 для вычисления кода. управления по формуле цр= ц+ лМ. По окон 13524 Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к устройствам задающим между двумя гармони-, ческими сигналами Фазовый сдвиг от 0 дв 360 в широком частотном диапазоне, и может быть использовано для поверки фазоизмерительной аппаратуРыЦель изобретения - повышение точ-. 10 ности задания регулируемого фазового сдвига в широком диапазоне частот.На фиг, приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы работы времязадаю- э 5 щего делителя; на фиг.3 - блок управления, пример реализации.Регулируемая мера фазового сдвига содержит блок 1 задания кодов, блок 2 записи кода, генератор 3 импульсов, 20 два идентичных канала 4 и 5, содержащие каждый ш многоразрядных регистров 6.1-б.а, выходы которых соответственна соединены с ш цифроаналоговыми преобразователями 7.1-7.ш, 25 выходы которых соединены с информационными входами тп ключей, 8.1-8.ш, выходы которых соединены между собой и подключены к фильтру 9 нижних частот, источник 10 опорного напряжения, 30 выходом соединенный с соответствующими входами ш цифроаналоговых преобразователей .1-7.ш, управляющие входы ш ключей 8.1-8,и соединены с выходами пересчетного элемента 11, выходы генератора 3 импульсов соединены с входами пересчетных элементов 11 каналов 4 и 5, выходы блока 2 записи кода подключены к входам установки пересчетного элемента 11 ка нала 4,. а вход блока 2 записи кода соединен с выходом пересчетного элемента 11 канала 5, выходы блока задания кодов соединены с информационными входами многоразрядных регист ров 6.1-6.т каналов 4 и 5, первые и вторые выходы блока 12 управления соединены с входами управления регистров 6,1-6.ш каналов 4 и 5 соответственно, входы блока 1 задания ко дов и блока 12 управления соединены с выходами арифметического блока 13 первые входы которого соединены с выходами преобразователя 14 фаза-код, подключенного к выходам фильтров 9 нижних частот каналов 4 и 5, вторые входы арифметического блока 13 являются входами установки, кода угла, времязадающий3 135 чании времени 1 .код с выхода арифвычметического блока 13, равныйуПр 1 поступает на блок 1 задания кодов и блок 12 управления. В течение времени йс блок 12 управления осуществляет установку фазового сдвига на выходе регулируемой меры, равного величинеупрПусть на входы установки кода угла арифметического блока 13 подается извне, например, код числа 1 1нуль, что соответствует значению Фазового сдвига, устанавливаемому на выходе регулируемой меры,= ОПоскольку сигналы на выходе регулируемой меры в первый .момент времени после включения отсутствуют,Ч 11 м 1= О 1 4 Ч 1 = Чуст 1 ризм 1оЧупр 1= Чуст+ З Ч = О. Код нулевого фазового сдвига Ч поступает на блок 1 задания кодов и блок 12 управления. С третьих выходов блока 12 управления снимаются последовательно ш кодов управления и вводятся в блок 1 задания кодов.Под действием входных сигналов с блока 1 задания кодов вводятся последовательно в многоразрядные регистры 6.1-6.Ш каналов 4 и 5 значения кодов, соответствующие дискретным значениям синусоидальной функции, выбираемым из условия2/ТП = зтп ---1 ш фгде д = 1,2,3,ш.Блок 1 2 управления обеспечивает запись в многоразрядные регистры 6.1-6.Ш каналов 4 и 5 кодов чисел, формируемых блоком 1 задания кодов. Таким образом, в многоразрядные регистры 6.1 каналов 4 и 5 поступают коды чисел, пропорциональные значе 2 Й нию сунусоидальной функции зп --Ш в многоразрядные регистры 6.2 каналов 4 и 5 - коды чисел функции2 тзт.п -- 12 в регистры 6.3 каналовш ф4 и 5 - коды чисел функции2 Т 1э 1 п в3 и т.д. до регистровш2 цб.ш - э 1 п --- ш.ШВыходные сигналы регистров 5,1- б.ш, соответствующие значениям синусоидальной Функции с блока 1 задания кодов, поступают на входы цифро 2401аналоговых преобразователей соответственно 7.1-7.ш. Выходные сигналыцифроаналоговых преобразователей7.1-7,ш каналов 5 и 4 представляютсобой постоянные напряжения, значения которых пропорциональны значениям кодов синусоидальной функции, введенным в регистры 6.1-6.Ш, и посту- О пают на ключи 8.1-8.Ш каналов 4 и 5Управляющие входы ключей 8.1-8.Шподключены к пересчетным элементам11. Сигналами с пересчетных элементов 11 каналов 4 и 5 осуществляется 5 циклическое непрерывное подключениек фильтрам 9 каналов 4 и 5 выходовцифроаналоговых преобразователей7.1-7.ш. Таким образом синтезируютсявыходные сигналы каналов 4 и 5.20 Фильтры 9 нижних частот каналов 4и 5 имеют амплитудно-частотные характеристики, обеспечивающие пропускание на нх выходы только первых гармоник ступенчатых сигналов, 25 Выходные сигналы регулируемоймеры, сформированные описанным методом, являются синфазными до величины фаэовой погрешности фильтров 9.В следующем цикле работы преобра эователем 14 фаза-код измеряется фазовый сдвиг на выходе регулируемоймеры, определяемый выражением ЧИЪмй 1 уСт Ч 1 Ч 2 ) 135где Ч и Ч - фаэовые сдвиги, вносимые фильтрами 9каналов 4 и 5 соответственно и опреде ляющие погрешностьзадания фазовых сдвигов устройства.В арифметическом блоке 13 определяется код погрешности В 1 г Чуст 45щ -- (Ч, - М ) и фоРмиРуется кодуправления Чуприн= Чуст+Ч 2 уст,-(Ч 1 - Чт ) . Код с выхода арифметического блока 13, равный Чр 1 поступает в блок 1 задания кодов и блок12 управления. При этом с целью за-,дания фазового сдвига между выходными сигналами устройства, равногов регистры 6.1-б,ш канала 4вводятся последовательно из блоказадания кодов значения кодов синусоидальной функции, отличные от значений кодов, введенных в регистры6.1-б.пт канала 5. Выходные сигналыцифроаналоговых преобразователей7.1-7.щ .канала 4 представыяют собой постоянные напряжения значения которых пропорциональны значениям кодов синусоидальной функции, введен- ным в регистры 6.1-6.ш канала 4, Сигнал, синтезируемый на выходе Фильтра 9 канала 4, имеет фазовый сдвиг относительно выходного сигнала фильтра 9 канала 5 цх чпР 2 ( 1 г ) - Ч 1 ст 1 12 ) ( 11 "12) уст фТаким образом, фазовый сдвигмежду выходными сигналами устройства равен входному коду устанавливаемого фазового сдвига и не зависитот погрешностей фильтров в каналахрегулируемой меры,Точность задания фазовых сдвиговна выходе устройства определяетсяточностью преобразователя фаза-код,которая может достигать величины0,01 в широком диапазоне частот,25и минимальным дискретом ц изменения фазовых сдвигов на выходе регулируемой меры.При использовании для заданияФазовых сдвигов в регулируемой мере и двоичных разрядов может бытьполучена дискретность задания фазовых сдвигов, равная ( = 360 /2Для и = 1 б дискретность составит1 = 360 /2 " в 0,01 ; (регистры 6.1 -б.щ и цифроаналоговые преобразователи 7.1-7.ш в этом случае 16-разрядные ).Блок 1 задания кодов может бытьвыполнен, например, в виде постоянного запоминающего устройства, хранящего значения синусоидальной функции для углов с дискретностью360р- . ПЗУ при этом содержит регистрадреса числа, положение "1" в кото 45ром задается от арифметического блока 13 и блока 12 управления и определяет код числа на выходе. блока 1задания кодов.Блок 2 записи кода может бьггь50выполнен, например, в виде ПЗУ, хранящего значения кодов чисел, соответствующих задаваемым фазовым сдвигам.55Блок 12 управления может бьггь выполнен, например, по схеме, изображенной на Фиг.3, и работает следующим образом. Код числа рпостугает от арифметического блока 13 ( седьмой вход) на дешифратор 22, сигнал на выходе которого кчеет уровень "1", если код числа Чр равен нулю И = 0), и уровень 0, если код числаП отличен от нуля (Н р0), При поступлении на блок 12 управления сигнала от времязадающего делителя 15 (й) последний проходит через элемент И 23, элемент ИЛИ 24 на демультиплексоры 20 и 19 соответствен(но, открывая их, если уп,р 0 . При Мр 1 О сигнал управления от время- задающего делителя 15 проходит через элемент И 26, элемент ИЛИ 24 только на демультиплексор 19. Сигнал от времязадающего делителя 15 поступает также на вход управления счетчика 18, разрешая счет импульсов от генератора 16, которые поступают на информационный вход счетчика 18 через элемент И 17. Количество разрядов счетчика 18 (К) определяется числом ш дискретных значений синусоидальной функции, используемых при Формировании выходных сигналов регулируемой меры (ш ( 2 ). Выходные сигналы счетчика 18 записываются с каждым тактом генератора 16 в регистр 21 и используются для управления блоком 1 задания кодов, а также поступают на информационные входы демультиплексоров 9 и 20. Демультиплексоры 19 и 20 имеют по ш выходов и обеспечивают управление регистрами 6, -б,ш каналов 4 и 5 соответственно. Количество импульсов, прошедших от генератора 16 на счетчик 18, равно ш, после чего элемент И 17 закрывается, и Формирование сигналов блоком 12 управления прекращается до следующего цикла работы (С7 ).Времязадающий делитель 15 может быть выполнен в виде трехканальногоделителя импульсов тактового генератора либо в виде ПЗУ, имеющего три выхода и опрашиваемого от управляющего счетчика, соединенного с тактовым генератором. Демультиплексоры 19 и 20 могут быть выполнены, например, на микросхемах К 155 ИДЗ.По сравнению с известным устройством при одинаковом дискрете изменения фазовых сдвигов на выходе регулируемой меры ц= 0,01 повышается точность задания Фазовых сдвигов в широком диапазоне частот, посколь135240 Фо рмула изобретения15 Регулируемая мера фазовых сдвигов по авт,св.В 1257562, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повыше ния точности задания регулируемого фазового сдвига в широком диапазоне частот, в нее введены преобраэова" тель фаза-код, арифметический блок,20 ку исключается фазовая погрешность аналоговых фильтров, включенных на выходе устройства, которая может достигать в известном устройстве величины 0,1 и более в диапазоне рабочих частот(5 Гц - 1 О МГц).Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет регулировать фазовый сдвиг с малым диск. 10 ретом при высокой точности задания в области сотен килогерц и выше. 18блок управления и времязадающий делитель, причем выходы меры подключены к преобразователю фаза-код, выходы которого соединены с первыми входами арифметического блока, вторые входы которого являются входами установки кода угла, выходы арифметического блока соединены с входами блока задания кодов и с входами блока управления, первые и вторые выходы блока управления соединены с входами управления щ регистров первого и второго каналов соответственно, третьи выходы блока управления соединены с входами блока задания кодов, времязадающий делитель соединен первым выходом с управляющим входом преобразователя фаза-код, вторым выходом - с управляющим входом арв 9- метического блока, третьим выходом - с блоком управления.