Генератор-фазометр инфранизких частот

(51)М. Кл,2 601 Я 25/ОО с присоединением зеваки Иф(23) Прноритет Государственный комитет СССР по девам наебретений я накрытий(72) Авторы йзобрбтеммй В,А,Селиванов и А,Б,Коген 54) ГЕНЕРАТОР - ФАЗОИЕТР ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения частотно"фазовых.характеристик четырехголюсников в системах автоматического управления и регулирования на инфранизких частотах.При исследовании реальных систем автоматического управления на инфранизких частотах возможно появление постоянной составляющей в выходных сигналах, что обусловлено особенностью построения генераторов, конструкции исследуемой системы и специфики ее работы. Гостоянная составляющая вносит погрешность в измерение сдвига фазы, величина которой зависит от величины постоянной составляющейпо отношению к амплитуде измеряемого сигнала, Для увеличения точности замера сдвига фазы необходимо замерять и учитывать эту погрешность,Известен цифровой фазометр, позволяющий измерять сдвиг фазы в инфраниэком диапазоне частот с учетом погрешности, вносимой наличием постоянной составляющей, содержащий формирователи импульсов, регистраторы максимума исследуеьыс напряжений, генератор эталонных частот,умнажитель частоты, электронныйключ и регистрирующее устройство 11.Однако точность измерения егоне достаточна.Известен также генератор-фаэометр инфраниэких частот, содержа- .вдй нуль-органы, определяющие моменты перехода измеряемых сигналов,через нуль, инверторы, ключи, схемы ИЛИ, триггеры управления, ренерсивный счетчик, инфраниэкочастотный генератор 2 ). Данный генератор-фазометр позволяет измерятьсдвиг фазы с учетом погрешности,вносимой наличием постоянной составляющей в измеряемых сигналах.Поскольку последовательное нычисление погрешности и учета ее для измен ренного значения сдвига фазы наинфраниэких частотах занимаетбольшой отрезок нремени, эти действия н устройстве совмещаются, Замер сдвига фазы известным устройством длится не более двух периодовизмеряемого сигнала. Недостатком известного устройства является сложность схемы нали 1 чие большого количества элементов, ьОттОчто снижает показатели надежностиустройства.Целью предлагаемого изобретснкя является упрощение устройстваи поньпххение его надежности,Постанленная цель достигаетсятем что в известный генераторфаэаметр инфранизких частот, со;держащий дна ключа, генератор,. Импульсный выход которого соединенс первым входом первого ключа исчетным входом триггера-делителяподключенного гноим нулевым выходом к первому входу Второго ключа ВыхОды .пРрвОГО к ВТОРОГО ключейсоединены с элементом ИтИ, выходкоторого подсоединен к реверсивному счРтчику четыре зх 1 емента Инуль-орган, выход которого соединен с одним кэ элементов И черезинвеотор, а с другим - непосоедсГвЕнно два триггера. триггер упразд,ЛЕНИЯ ТОИГГЕР ПУСКа Днс 1 Зажимадля подключения абьекта контроля.,один из которых соецинен с синусоидальным выходом генератора, адругой - с нуль-органом, введендополнительный ключ,. первый входкоторого подключен к выоду триггера-делителя, второй вход обединен сО Втооым ВхОдОм БтаоОГО ключак пОДключен к нулеВОм 5 Б 1 ходу КТО 1 дрога триггера и первому входу чет -вертаго элемента И саединеннсгсвторым входом с выходам третьегоэлемента И, а выходом - с нухевыжБХодами первого и Второго триггеров ;зИ ТОКГГЕРа ПУСКаЕДИНИЧНЫЙ ВЬХОД КатОрого соединен с первыми нходамк первого,второго и третьего Элементов И,первые нходы которых подключены к ну"левому выходу триггера управленкятпоцсаединенного своим единична(мВХОДОМ К ПЕРВОМУ ДаПОЛНИтЕЛЬНОМУвыходу генератора второй,дополнительный вьход кэторогс соединен совторым входом первого элемента И,при этом единичные входы первогои второго триггеров подсоединенык выходам первого и второго элементов И, единичные выходы укаэанныхтриггеров - к третьему входу дапол,Пнктельного ключа и к ьторому входуПЕРЭОГО КЛЮЧа СООТВЕТСТВЕННО анулевой выход первого триггерак третьему входу первого клюза ипервому входу второго ключа, выходдополнительного ключа соединен савторым входом реверсивного счетчика,Иа чертеже приведена функциональная схема настоящего устройст"ва.РЕНЕРаТОР-фстЭОМЕТР КНфРаНИЗКОЙчастоты содержит тркггер пуска 1,нуль-арган 2, инвертор 3, элементыИ 4, 5 б, 7, триггер управлент 1 Я8, г:нтераартриггеры: О ., .1,триггер- дели:сль 1. ключ:. 13 1 с 11элемент И,"И 16 реверсив ный ;-; тет.п 1 к 17.Рассмотрим принцип измерения сдвига фазы, заложе:-ный н настоя,ем генераторе-фазамстре инфранкэккх частОТКак уже было сказана вьп 1 е прк измерении сдвига Фазы путем замера нтернала времени между адноимен:.М 1 Ьса т: Чаотатай:,. На таЧН;Стк и З МЕРЕНК Я СКа Э 1 на ЕТСЯ ННЛИЧИЕ :ат гНай С СтавляЮт Й Н ( М рЯЕ мам сигнале, Иагрешнэсть (з(ерения (ас(НО СВЕСтк Да МИНИМУМа ЕСЛИ ГРаК-Бадкт. ЭамЕР ИнтЕРЭала ВРЕМЕНИежду 1 еоехадал:1 чеоээ ма (симальное значение сигналов на входе и Выхачастот ОЙ ; . ом н т даст 1.ения :,;акст(1 аЛЬКаГО ЗНБЧЗН,".Я СИГНаЛа На лхадз О ( 1 аж(0 зафик с.%Ра,ать сни - ая с" гнал:- с соотне",ствующкх цепей бормкроватет,я в генераторе ннфранкзких частот, Бремя дастижеНстн МаКСИМаЛЬНОГа Зкат:ЕНИЯ СИГНала на виках;,е ОЕ можно апределкть ОТ ОЕ З Ка . С Р 1;,Е 1 К Мэждтт г 1 ЕРЕХОДЗМИ сс(гнала с.эрез нуленое значенке из,;". Са;-, 1(1 ЮС и Иэ ПхОСа Б МКНУс:оа(тк 1 ески эта равносильно эаГ;Ол""с 2между момен:Ом дОсткжения максимального значения сигнала на Входе ОК тто момента перехода через нуле- БОР ЗНаЧЕНИР ИЗ МИНУСс. В ПЛЮС СИГНа;1 а На ВЫХОДЕ ОК ЗаГОЛНРЕтся И 4- ПттЛ Ь Самк С ЧВСТОТОЙ "ДЛЯ Г О" Птт(ЕН(Я РЕЗ ХХ,т-тата КЭ.1 ЕРЕНИЯ СЦБКга тазы = градусах тли в десятых,.Зсэт 1 ВСЬ Ст. - ,ХРОННО С ИЗМЕНЕНИЕМЧБСТОТЫ ИЗ 1;1 ЕРЯЕМОГО СИГНаЛа Та КтМ образа", чтобы одному радусу сиГгусоиды сигнала соотнетствоналс .Оп импульсов гснераторат те, ч;:,стота генеоатаоа импульсоз дахжна в ЗОО"1 О раз поентшатт частаттх. ла 1 х(я выпал Н 1 Рн и Я 3 ало же н нО га Б устройстве алгоритма работы н генеяо необходима К 1 еть дна дф фп 1(к ".ехьных ныхода С Одного вь;хада тастУттаЕТ К 1 тт 11 ЛЬс В МОМСН т ПЕРЕ- :ода синусокдальнаго :игнала через в .,.1: - кэ минуса в 1 люс а с друГО " тО Вьь(а."Ха ПОС Хс(ЕТ ИМПУЛЬС В Ма Ъ, спт ПЕОЕХСЛт .:ИчттааидаХтьпаго СКГ.ассиатрс;:, бату устрайстэа в Г .1; Чан: КОГДа СДВИГ фа т" СитНаХан-.- т Р .". Вьходе ОК ,аьзн нулю, а постоянная составляющая на выходе ОК ц . 0 , Перед началом изо1 мерения подается команда Установка нуля на триггер пуска 1, триггер управления 8, триггеры 10, 11 и реверсивный счетчик 17,5 При этом счетчик обнуляется, а триггеры устанавливаются в нулевое положение: на единичных выходах устанавливается высокий отрицательный потенциал, на нулевых выходах - низкий потенциал, Ключи 13, 14, 15 срабатывают при наличии на двух входах высокого отрицательного потенциала, Поэтому н исходном состоянии эти ключи закрыты и на реверсивный счетчик 17 импуль сы не поступают.На отрицательные импульсы триггеры, применяемые в устройстве, не реагируют, Ренерсивный счетчик 17 имеет два входа вход сложения и 2 О вход вычитания.С синусоидального выхода генератора 9 сигнал поступает на вход ОК, а с его выхода - на нуль-орган 2При переходе синусоидального сигнала на входе нуль-органа 2 через нуль из минуса в плюс на выходе его появляется положительный импульс, а при переходе синусоидального сигнала через нуль из плюса в минус - отрицательный, С импульсного выхода генератора 9 поступают импульсы с частотой 1 на счетный вход триг 2гера-делителя 12, с нулевого выхода которого импульсы с частотойс фподаются на входы ключей 1. и 15.Измерение начинается по командеПуск.При этом на единичныйвход триггера пуска 1 поступает положительный импульс, который опроки О дывает его в единичное положение, и на входы элементов И 4,. 5, б с нулевого выхода триггера пуска 1 пос- тупает высокий отрицательный потенциал, При переходе синусоидального сигнала на входе ОК через нулевое значение из минуса в плюс на первом дополнительном выходе генератора 9 появляется положительный импульс, опрокидывающий в единичное положение триггер 8, высокийотрицательный потенциал с нулевоговыхода которого поступает на входыэлементов И 4, 5, б, При переходесинусоидального сигнала на выходеОК через нулевое значение из минуса в плюс на выходе нуль-органа 2появляется положительный импульс,который поступает на элемент И 5,а с его выхода на единичный входтриггера 11 и опрокидывает последний в единичное положение. Приэтом на его нулевом выходе образуется высокий отрицательный потенциал, который поступает на входыключей 14 и 15 и на нход элемента И 7, Поскольку на обоих входах ключа 15 устацовллись высокие отри -цательные потенциалы то ключ 15открывается и импульсы с частотойпоступают на вход вычитания ре 2 йверсивного счетчика 17. При достижении максимального значения синусоидального сигнала на входе ОК нантором дополнительном выходе генератора 9 появляется импульс, который через элемент И 4 поступаетна единичный вход триггера 10 иопрокидывает его н единичное положение, Б этом случае на единичномВыходе триггера 10 образуется нулевой потенциал, который поступаетна вход ключа 15 и закрывает его,прекращая подчу импульсов с часто:ой 1 на нход вычитания реверсив. в:ого счетчика 17, Высокий отрицательцый потенциал с нулевого выхода триг.гера 10 поступает на нходы ключей13 и 14. Поскольку на обоих входахключа 14 установились высокие отрицательные потенциалы, он открывается л импульсс. с частотой хпоступают на вход сложечия ренерсйвногосчетчика 17. При переходе синусоидального сигнала на выходе ОК черезнуль с плюса в минус на выходе нульоргана 2 появляется отрицательныйимпульс, который через ицвертор 3поступает на вход элемента И б, свыхода которого положительный импульс поступает на вход элемента И7, Импульс с выхода элемента И 7поступает на нулевые нходы трлггерон 10, 11 и триггера пуска 1, опрокидывая их н нулевое положение.При этом ключ 14 закрывается и прек.ращается подача импульсов с частотой 12 на вход сложения реверсивного счетчика. 17, Поскольку интервал времени, в течение которого импульсы с частотой 1 поступаютна нход сложения, равен интервалувремени, в -ечение которого импульсычастотойпоступают на входВычитания реверсивного счетчика 17,та количество импульсов, подсчитанное счетчиком 17, равно нулю. Такимобразом, процесс измерения сдвигафазы окончен.При сдниге фазы между синусоидальными сигналами на входе и выходеОК 0 ( р 90 С" и 180С 270 алгоритм работы устройства аналогичен описанному выше. При этом постояннаясоставляющая измеряемого сигналаможет быть как положительной так иотрицательной, Поскольку интервалывремени, н течение которых импульсыс частотой 1,. поступа т на входы сложения и йычитания реверсивногосчетчика 17, н этом случае не равнымежду собой, то количество импульсон,. подсчитанных счетчиком, будетотлично от нуля и пропорциональнаизмеренному сдВиГу фазы, 6 904 0 бРассмотрим работу предлагаемого устройства н случае, когда сдвиг Фазы синусоидальных сигналов на входе и выходе ОК равен нулю, а постоянная состанляющая на выходе ОКО. По команде Установка нуля схема устанавливается в исходное положение, По команде Пуск опрокидывается триггер пуска 1,- с нулевого выхода которого на нмод;-. элементов И 4, 5, б, поступает н:. - сокий отрицательный потенциал. При ,переходе синусоидального сигнала на входе ОК через нуль из минуса в нлюс на первом дополнительном выходе генератора 9 появляется поло-. жительный импульс, опрокидывающий триггер 8, высокий отрицательНый потенциал с единичного выхода которого поступает на входы элементов И 4, 5, б, При достижении синусоидального сигнала на входе ОК Максимального значения на втором дополнительном выходе генератора 9 появляется положительный импульс, поступающий на вход элемента И 4, с:. выхода которого - на единичный вход триггера 10, опрокидывая последний в единичное положение. При этом на нулевом выходе триггера 10 образуется высокий отрицательный потенциал, поступающий на входы ключей 13 и 14, Поскольку на обоих входах ключа 13 установились зысокне отрицательные потенциалы, то он открывается и импульсы с час-. тотой т поступают на вход сложенияаренерсивного счетчика 17, При переходе синусоидального сигнала на выходе ОК через нулевой иотенциал из плюса в минус на выходе нуль-органа 2 появляется отрицательный импульс, который через инвертор поступает на вход элемента И б а с выхода последнего - на вход элемента И 7. С выхода элемента И 7 импульс не пОступает на. триггеры 10, 1 1 и триггер пуска 1, поскольку на второй вход элемента И 7 с нулевого выхода триггера 11 поступает нуленой потенциал, Таким образом, состояние схемы не изменится и реверсивный счетчик будет продолжать работать н режиме сложения, При переходе синусоидального сигнала на выходе ОК через нуль из минуса в плюс на выходе нуль-органа 2 появляется положительный импульс, который поступает на вход элемента И 5, с выхода которого - на единичныйвход триггера 11, опрокидывая последний н единичное положение. Приэтом на нулевом выходе триггера 11образуется высокий отрицательныйпотенциал, который поступает навход элемента И 7 и на входы ключей14 и 15, Иа единичном выходе триггера 11 образуется нулевой потен)та ) за," рын=, ет е ") ) -,)-.).- Н)защастподачу н пу сон с .:оои . двход сложения ренерси-".ного .етчика 17, Поскольку на обоим входахключа 4 присутствуют в:.сохне с:рнцательные потенциалы, то ключ 14открывается и на вход сложения ренрсивного Гечика )7 и)стчпаютимпульсы с частотой 1. При пере:;оде -.,-.", - . д; . - ,; - ,о)-,-,;90 с) 06 ь А, Старос ти наабурка Коррект оставит ехред Н,Гриценк едактор Д риьвил Тираж 109ПИ Государственногделам изобретенийМосква, Ж"35, Раув 1:гдписЙ ЦН комнте и откры кая наб й/5 11303 ектная:4 Фин:ая ППППатент , г.ужгород го ключа, выходы первого и второгоключей соединены с элементом ИЛИ,выход которого подсоединен к реверсивному счетчику, .четыре элементаИ, нуль-орган, выход которого соединен с одним из элементов И черезиннертор, а с другим - непосредственно, два триггера, триггер управления, триггер пуска, два зажимадля подключения объекта контроля,один из которьи соединен с синусоидальным выходом генератора,. адругой - с нуль-органом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности работы устройства, в него введен дополнительныйключ, первый вход которого подключен к выходу триггера-делителя, второй вход объединен со вторым входомвторого ключа и подключен к нулевому выходу второго триггера и первому входу четвертого элемента И,соединенного вторым входом с выходом третьего эл мента И, а выходом - с нулевьни входами первого ивторого триггеров и триггера пуска,единичндй выход которого соединенс первыми входами первого, второго и третьего элементов И, перные входыкоторых подключены к нулевому выходу триггера управления, подсоединенного своим единичным входом кпервому дополнительному выходу генератора, второй дополнительный выход5 которого соединен со вторым входомпервого элемента И, при этом еди"ничные входы первого и второго триггеров подсоединены к выходам первого и второго элементов И, а единич 1 Оные ныходы указанных триггеров " ктретьему входу дополнительного ключаи к второму входу первого ключа соот"ветстненно, а нулевой выход первоготриггера " к третьему входу первого5 ключа и первому входу второго ключа,выход дополнительного ключа соедине со вторым входом реверсивногосчетчика,2 О Источники информации,принятые зо внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 311214, кл, 6 01 М 25/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР25 .9 422322, кл, ( 01 Я 25/ООю 1975