Цифровой фазометр

(54) ЦИГ (57) Изоб вано дпп фаз между тоты. Цел Фазометр 2, элеменреверсивн триггеры мент 11 з матор 12, чик 15 ад вала нако выходныс 4 ения сохр предс Фровог менные ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ(56) Авторское свидетельство СССР 983574, кл. С 01 Р 25/00, 1981Авторское свидетельство СССРЙ 1112309, кл. С 01 В 25/00, 198 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения среднего значения сдвига Фаз между двумя гармоническими колебаниями извес 1 ной частоты.Цепь изобрет - повышение быст родействия при анении точности измерения,На фиг, 1 тавлена структурная схема ци о фазометра; на Фиг. 2 - вре диаграммы его работыЦифровой Фазометр содержит первый 1 и второй 2 формирователи, входы ко торых являются входными шинами устройства, элемент ИЛИ 3, первый 4 и второй 5 элементы "., выходы которых соединены соответственно с входами прямого и обратного счетов реверсивного счетчика 6, а первые входы соединены с выходом элемента НЕ 7, входОВОИ ФЮ 0%ТРретение может бь 1 ть использоизмерения среднего сдвигасигналами известной чась - повышение быстродействиясодержит формирователи 1т ИЛИ 3, элементы И 4 и 5,ый счетчик 6, элемент НЕ 7,8 и 10, коммутатор 9, эпеадернки, накопительный сум"сумматор 13, 0;У 14, счетреса, шину 16 задания нтерпления, блок 17 элемэоввины 18, 2 ил,которого соединен с выходом первогоФормирователя 1 и С-входоч перьогоР-триггера 8, вторые входы эленетовИ 4 и 5 соединены соответственно спрямым и инверсным выходами первогоЭ-триггера 8, а тре 1 ий вх.оды " с выходом второго формирователя 2, В- и3-входами первого й-триггера 8, первым входом коммутатора 9 и С-входомвторого 11-триггера 10, Э-вход которого подключен к шине единичного напряжения, Р-вход - к выходу элемента11 .задержки и первому входу элементаИЛИ 3, а прямой и инверсный выходывторого Л-триггера 10 соединены соответственно с входом элемента 11 задержки, стробирующим входом накопительного сумматор;. 12; вторыи входомкомм;татора 9, третий и цетвер 1 ый входы которого соединены с шиной счетных импульсов и четвертыми входамиэлементов И 4 и 5, а вход .управленияс шиной сигнала управления, входом сброса накопительного сумматора 12 и вторым входом элемента 1 ЛИ 3, выход которого соединен с входом сброса реверсивного счетчика 6, выходы которого соединены с соответствующими вхо" дами сумматора 13 и информационными входами оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 14, вход управления которого соединен с вторым выходом коммутатора 9, первый выход которогосоединен с С-входом сцетцика адреса 15, выходы параллельной записи которого соединены с шиной задания интервала накопления 16, выход переноса соединен с собственным входом управления, а выходы счетчика адреса 15 соединены с адресными входами ОЗУ 14, выходы которого соединены с группой 17 элементов НЕ, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора 13, вход переноса Р которого подклюцен к шине единичного напряженив, а выходы - к соответствующим входам накопительного сумматора 12, выходы которого соединены с выходной шиной устройства 18.Цифровой Фазометр работает следую- иим образом. В исходное состояние устройство приводится единичным импульсом по .шине управления, длительность которого для полного обнуления ОЗУ 14 должна,превышать цикл работы сцетцика адреса15 при подаче на его С-вход счетныхимпульсов. В этом случае единичныйуровень на шине управления черезэлемент ИЛ 1 3 обнуляет реверсивныйсцетцик 6, а счетчик 15 адреса сцитывает пропускаемые на сго С-вход коммутатором 9 счетные импульсы, принимая все значения от 0 до В, в результате чего в ОЗУ 14 по всем адресамот 0 до М запишутся нули. Коммутатор 9 при единицном уровне на его входе управления пропускает на оба выхода счетные импульсы с третьего и четвертого входов, а при нулевом уровнеинформацию с первого входа на первыйвыход, а с второго входа - на второй выход. На входы параллельной записисчетцика 15 адреса по шине 16 заданияинтерв:,ла накопления подается ксд М,ореГъе%ч й цгг гс (с. рви 1 сзвующих в Формировании среднего значения фазового сдвига. Код Й устанавливается на шине 16 задания интер 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вала накопления до приведения фазометра в исходное состояние.По окончании единичного импульса на шине управления Фазометр переходит в рабочий режим, В это время на С-вход счетчика адреса 15 поступают через коммутатор 9 импульсы с выхода второго формирователя 2, а на вход управления ОЗУ 14 - импульсы с выхода второго П-триггера 1 О. Второй Р-триггер 10 по задним фронтам импульсов второго формирователя 2 формирует импульсы, длительность которых равна времени задержки элемента 11 задержки, так как единичным уровнем с выхода элемента 11 задержки второй Э-триггер 10 по К-входу устанавливается в нулевое состояние.Реверсивный счетчик 6 служит для определения Фазового сдвига между двумя входными гармоницескими колебаниями О и 11 (см. Фиг. 2) относительно О,. Злементы И 4 и 5 пропускают счетные импульсы тогда, когда на выходе первого формирователя 1 (см. Фиг, 2 а) нулевой уровень (на выходе элемснта НГ 7 единичный уро- . вень), а на восходе второго Формирователя 2 - единичный уровень, В слуцае, когда 0 опережает 4, по заднему Фронту импульса первого Формирователя 1 первый 1)-триггер 8 устанав" ливается в единичное состояние (см, фиг. 2 г), и сцетные импульсы проходят. через первый элемент И 4 (см. фиг 2 д) на вход прямого сцета реверсивного счетчика 6. По окончании единичного импульса на выходе второго формирователя 2 (см, Фиг.2 б) первый Р-триггер 8 устанавливастся по К-входу в нулевое исходное состояние, В случае когда И отстает от Б , первый 0-триггер 8 (см. Фиг,2 в) не устанавливается в единичное состояние по заднему Фронту импульса первого формирователя 1, остается в нулевом состоянии, и с появлением единичного уровня на выходе второго формировате. 2 сцетные импульсы проходят-через второй элемент И 5 (см. Фиг, 2 е) на вход обратного счета реверсивного счетчика 6, Таким образом, реверсивный счетчик 6 осуществляет прлысй с ет сцстных импульссв при споре;ении с;г:ла 1, и обратный счет (реверсионый) - при отставании сигнала 0 относительно сигнала Б. После окончания импульса второго формирсва 1707566теля 2 через время, равное временизадержки элемента 11 задержки (см,фиг, 2 к), единичным импульсом с выхода элемента 11 задержки через элементИЛИ 3 (см. фиг. 2 л) реверсивный счетчик 6 по Р-входу устанавливается висходное нулевоь состояние,Счетчик 15 адреса работает следующим образом, Пока на его выходе переноса Р присутствует единичный уровень, счетчик 15 адреса осуществляетреверсивный счет импульсов, поступающих на С-вход. При установке на выходе переноса Р и на связанном с ним 15входе упраоления счетчика 15 адресанулевого уровня осуществляется параллельная запись кода Б первым положи"тельным перепадом напряжения наС-входе счетчика 15 адреса . Следовательно, счетчик 15 адреса поочередноперебирает все кодовые комбинации откода И до кода О. При приведении фазометра в исходное состояние работасчетчика 15 адреса производится посчетным импульсам, а в рабочем режиме - по импульсам второго формирователя 2.Рабоций режим цифрового фазометраможно подразделить на два этапа: 30первый - нв копление (3+1) -го измерения фазового сдвига, второй - последующее накопление с обработкой,На первом этапе со время каждого импульса второго формирователя 2 оп 35 ределлетсл фазовый сдвиг между Б, и Б. ОЗУ 14 при этом находится в режиме считывания, так как на его сходе управления присутствует единичныи уровень, обусловленный единичным уровнем на инверсном выходе второго Э-триггера 10, а значит, и втором выходе коммутатора 9. Первые И+1 тактов из ОЗУ 14 будут считываться 45 нули, которые были записаны во все ячейки памяти ОЗУ 14 от 0 до И-й при приведении фазомстра в исходное состояние Нулевые уровни с выхода ОЗУ 14 преобразуются группой 17 элементов НЕ в единицные. Добавление к ним единицы с входа переноса Р в сумматоре 13 даст нулевой результат, Следовательно, 1 Н 1 такт на выходе55 сумматора 13 будут присутствовать без обработки коды фаэовГГО слзига со считанного рес сссивным счет вико 1 6 р По окончании импульсов второго формирователя 2 второй Э-триггер 10 и элемент 11 задержки формируют нулевойимпульс на инверсном выходе П-триггера 10 Ссм, фиг. 2 и) и по его окончании - единичный импульс на выходеэлемента 11 задержки. По отрицательному перепаду напряжения на инверсномвыходе В-триггсра 1 О в накопительномсуиматоре 12 происходит фиксация ре- .зультата суммирования накопленнойсуммы с учетом текущего измерениясДвига фаз, присутствующего на аыходесумматора 13, Нулевым уровнем,.проходящим с инверсного выхода второго0-триггера 1 через коммутатор 9 (см.фиг, 2 ж,з) на вход управления ОЗУ 14,в ОЗУ 14 производится запись.текущсгоизмерения сдвига фаз. Посла окончаниянулевого импульса на инверсном выходе второго 0-триггера 10 сдиницный импульс с выхода элемента 11 задержки пройдет через элемент ИЛИ 3 исбросит, по Р-входу реверсивный счетчик б, Таким образом, после оконцанил (К+1)-го импульса с выхода второго формирователя 2 в ОЗУ 14 по всемадресам, задаваемым счетчиком адреса 15, последовательно эапишетсл М 1результатов измерений фазового сдвига,а в накопительном сумматоре 1 произведется суммирование всех этих И 1измерений фазового сдвига,Появление следующего (11+2)-го импульса на выходе второго формирователя 2 вызовет появление на выходе счетчика 15 адреса того адреса, по которому на выходе ОЗУ 14 появится результат первого фазового сдвига. Ралсе следует преобразование кода первого результата измерения в допол" нительный код посредством инсертиро" вания кода первого измерения и добавления к нему единицы через вход разряда переноса Р сумматора 13, т.е, сумматор 13 вь.числяет раэ:;ость (Ь+2)-го и первого измерений оазового сдвига. Результат вычитания поступает в накопительный сумматор 12, где он алгебраически суммируется с ранее накопленной суммой Б измерений, Импульс на выходе элемента 11 задержки записывает в ОЗУ 14 по адресу первого измеренил результат (3+2) -го измерения фазового сдвига, Далее работа устройства происходит ан.лдгицн з, Г,юлий раз иэ ОЗУ 14 по адрес , д. ае.счетчиком 15 адреса, считывается информация Ц-И)-го измерения фаэово 170 У 566го сдвига и вычитается иэ текущего1-го измерения. Полученная разностьалгебраически суммируется с суммойпредыдущих И последних измерений,а затем по тому же адресу в ОЗУ 14вместо результата (-В) -го измерения записывается результат 1-го текущего измерения фазового сдвига. Таким образом, иэ суммы 0+1 измерений 10всегда вычитается самое старое извсех измерений и добавляется новоетекущее измерение фазового сдвига.В накопительном сумматоре 12 всегдаприсутствует сумма 11+1 измерений. 15Следовательно, если поделить результат суммирования, хранящийся в накопительном сумматоре 12, на число И+1,то получим среднее значение фазовогосдвига между сигналами Ул и 11 на . 20интервале усреднения (И+1) Т, гдеТ - период следования сигналов 0 л и11. Так как изменение среднего значения фазового сдвига на выходе накопительного сумматора 12 производитсячерез время, равное Т, а в прототипечерез время, равное (5+1) Т, то изэтога следует, что в предлагаемомустройстве при заданной точности вычислений быстродействие выше в В+1 30раз при сохранении точнос 1 и измерений. формула и зобретения35Цифровой Фаэометр. содержащий первый и второй формирователи, входы которых являются входными шинами устройства, элемент ИЛИ, два триггера, первый и второй элементы И, выходы 40 которых соединены соответственно с входами прямого и обратного счетов реверсивного счетчика, а первые входы соединены с клеммой генератора счетных импульсов, о т л и ч а ю щ и й - 45 с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент НЕ, коммутатор, элемент задержки, накопительный сумматор, сумматор, оперативное запоминающее устройство, 50 1 счетчик адреса и группа элементов НЕ,при этом триггеры выполнены в видеР-триггеров, вход элемента НЕ соединен с выходом первого формирователяи С-входом первого О-триггера, а выход - с вторыми входами элементов И,треть 1 л входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого Э-триггера, а четвертыевходы - с вцходом второго формирователя, К- и Р-входами первого Р-триггера, первым входом коммутатора иС-входом второго Р-триггера, Р-входкоторого подключен к единичной шине,К-вход - к выходу элемента задержкии первому входу элемента ИЛИ, а прямой и инверсный выходы второго Р-триггера соединены соответственно с входом элемента задержки и стробирующимвходом накопительного сумматора, соединенным с вторым входом коммутатора,третий и четвертый входы которого соединены с первыми входами элементов И,а вход управления - с шиной управления и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сбросареверсивного счетчика, выходы которого соеринены с соответствующими входами сумматора и информационными входами ОЗУ, вход управления которого соединен с вторь 1 м выходом коммутатора,вход управления которого соединен свходом сброса накопительного сумматора, а первый выход соединен с С-входом счетчика адреса, входы параллельной записи которого соединены с шиной задания интервала накопления,выход переноса соединен с собственным входом управления, а выходы счетчика адреса соединены с адреснымивходами ОЗУ выходы которого соединены с вхрдви группы элементов НЕ,выходы которых соединены с соответствуощими входами сумматора, входпереноса Р которого подключен к единичной шине, а выход - к соответствующим входам накопительного сумматора, выходы которого соединены свыходной шиной устройства.