Преобразователь код-фаза

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 250779 (21) 2с присоединением заявки Йо"24 08 03 0 8 г осударствеииыи комитет СССР по делам изобретений и открытий23) Приорит публико ень МЯ 15304,81 ано 2304,81. Бю икования описан ата о(54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ФАЗ Изобретение относится к преобразователям цифрового кода в фазовыйсдвиг сигнала переменного тока и может быть использовано в устройствахавтоматики и измерительной техники,в частности в преобразователях уголфаза-код,Известно устройство, содержащеекодовый регистр, блок ключей, И-разрядный блок фазосдвигающих цепочек,соединенных межцу собой с помощьюключевых элементов блока ключей, управляющие входы которых подключенык выходам кодового регистра (11.Недостатком этого устройства яв- .ляется низкая точность преобразования, обусловленная нестабильностьюэлементов фазосдвигающих цепочек.Известен также преобразователькод-фаза, содержащий генератор импульсов, два двоичных счетчика, ввод"ное устройство, вход которого подключен к выходу первого двоичногосчетчика, а выход - ко входу второго 2 сдвоичного счетчика, два формирователя участков аппроксимации и частот,подключенных к выходам двоичных счетчиков, два реверсивных счетчика и двапреобразователя код-напряжение, поаключенных к выходам соответствующихреверсивных счетчиков 2,Недостатком устройства являетсязависимость точности преобразованияот быстродействия двоичного счетчика, что не позволяет получить высокую точность преобразования при высокой частоте (превышающей 1000 Гц)выходного полезного сигнала цифрового фазовращателя, а также его сложность, что усложняет его практическую реализацию.Цель изобретения - повышение точности преобразователя и упрощениеего конструкции.Эта цель достигается тем, чтопреобразователь код-фаза, содержащийгенератор-импульсов, кодовый регистр,преобразователь код-напряжение, выход которого соединен с входом формирователя полезного сигнала, введены распределитель импульсов, дешифратор, цифровой сумматор и блок ин"верторов, причем выход генератораимпульсов подключен к входу распределителя импульсов, выходы которого .через дешифратор подключены к первымвходам цифрового сумматора, вторыевходы которого подключены к выходамкодового регистра, а выходы всех разрядов, кроме старшего, через блок инверторов подключены к цифровым входам преобразователя код-напряжение, выход старшего разряда цифрового сумматора подключен ко второму 5 входу блока инверторов.На фиг. 1 приведена схема преобразователя код-фаза; на фиг. 2 и фиг.3 - диаграммы работы преобразователя код-фаза. 10Преобразователь состоит иэ последовательно включенных генератора 1 импульсов, распределителя 2 импульсов, выполненного в виде 3-х разрядного сдвигающего регистра и дешифратора 3, циФрового сумматора 4, М-раэ рядного кодового регистра 5, блока б инверторов, преобразователя 7 коднапряжение и блока 8 формирования полезного сигнала. Выходы кодового регистра 5 подключены к одноименным 20 разрядным шинам второго входа цифрового сумматора 4, разрядные шины первого входа которого подключены к одноименным выходным разрядным шинам дешифратора 3. Выходы младших М - 1 разрядов цифрового сумматора 4 через блок 6 инверторов подключены к соответствующим входам преобразователя 7 код-напряжение, выход которого подключен к входу блока 8 формирования полезного сигнала.Устройство работает следующим образом.На выходе генератора 1 формируются опорные импульсы с частотой =(Тщ. (Эти импульсы поступают на вход 3-х Фаэного распределителя импульсов, на 1, 2 и 3 выходах которого последовательно во времени форми" роются тактовые прямоугольные импульсы с длительностью= Т и с час тотой Сд = - (.) и , причем тактовые импульсы на выходах распределителя 2 смещены во времени относительно друг дрУга на величинур равную ТТИ (фиг., 2) .45Выходные тактовые импульсы распределителя 2 импульсов поступают по соответствующим шинам на входы 3-х фаэного дешифратора 3, конструкция которого выбрана таким образом, что при появлении тактового импульса на первом входе дешифратора на его вы-ходе формируется М-разрядный двоичный код О, соответствующий Оо . При появлении тактового импульса на втором входе дешифратора на его выходе формируется М-разрядный двоичный код Я 2, соответствующий 1200 . При появлении тактового импульса на третьем входе дешифратора на его выходе формируется М-разрядный двоичный код 60 Я 3, соответствующий 240, Так как тактовые импульсы поступают на 1, 2 и 3 входы дешифратора 3 последовательно во времени через равные промежутки времени Т,и, то цифровой код 65 на выходе дешифратора 3 также изменяется последовательно во времени с частотой Ыи с шагом равным 120о (фиг. 3).В цифровом сумматоре 4 дискретно изменяющийся во времени выходной код Оды дешифратора 3 суммируется с выходным разрядным кодом Я кодового 1 регистра 5. В результате значение выходного ксда Я сумматора 4 смещается относительно значения выходного кодаЯш дешифратора 3 на величину выходного кода регистра 5 (фиг. 3),Изменяющийся во времени код Я - ( с )=(+Ядш сумматора 4, представленный младшими М - 1 разрядами, поступает через блок б инверторов на цифровой вход М - 1 разрядного функционального преобразователя 7 код-напряжение. Старший разряд сумматора 4 поступает на управляющий вход блока б инверторов. Конструкция. блока инверторов выбрана таким образом, что при нулевом значении кода старшего разряда сумматора 4 выходной код Омладших М - 1 разрядов сумматора 4 проходит через блок 6 инверторов беэ измене- ния. При единичном значении кода старшего разряда сумматора 4 блок инверторов инвертирует выходной код младших М - 1 разрядов сумматора 4. В результате выходной код Я Ви блока б инверторов при непрерывном изменении выходного кода Я регистра 5 от Оо до 360 о изменяется, как показано на фиг. 3, по.треугольному закону. В функциональном преобразователе 7 код" напряжение выходной код блока 6 инверторов преобразуется в напряжение постоянного тока, причем его конструкция выбрана таким образом, что при изменении кода от 0 до 360" его выходное напряжение изменяется по законуц( ак а При непрерывном изменении выходного кода сумматора 4 (что имеет место при отключенном дешифраторе 3) от Оо до 180 выходное напряжение увеличивается по закону (1) от 0 до Оидк, а затем при изменении кода от 180 О до 360 О уменьшается(за счет инвертирования выходного М - 1 разрядного кода сумматора 4, также по закону (1) от О,скс до 0)(фиг. 3).При ступенчатом изменении выходного кода Я( с ) с шагом равным 1200 (что имеет место при включении дешифратора 3), на выходе преобразователя 7 код-напряжение формируется, дискретно изменяющееся во времени за период ТК, 3-х ступенчатое напряжение О(йД ), причем частота повторения выходного ступенчатого напряжения преобразователя 7 равна частоте изменения уровня выходного кода дешифратора 3, а амплитуда - пропорциональна значению функции О ( г.,Я)(фиг, 3 а) в точке ступенчатого изменения кода сумматора 4, равногоС = Ьк 1+С,=0,1,2,где Я - выходной код регистра 5;Щ - шаг изменения выходногоКкода дешифратораЕЩк= 120 оПри разложении в ряд Фурье 3-хступенчатой периодической функцииО(гЯ), образованной на выходе преобразователя 7 код-напряжение., фазовый сдвиг первой гармоники с частотой Ик, присутствующей в сигналеО(й,6), изменяется в функции от выходного кода Я кодового регистра 5,т.е.О 1 гарм = Ооэ 1 и (Ик +Я) 1где О " амплйтуда первой гармоники,оФормирователь полезного сигнала,в который входит избирательный усилитель, выделяет первую гармонику (2)выходного напряжения преобразователя7 код-напряжение, фазовый сдвиг которой изменяется в зависимости отзадающего цифрового кода. В. качестве опорного сигнала с частотой Як,.относительно которого осуществляетсяфазовый сдвиг первой гармоники Ог р,используют один из прямоугольных сиг-налов Орк (с), следующих с частотойы образованной на выходах распреКделителя 2 импульсов (фиг. 2 ) .Погрешность преобразования и частота И выходного сигнала в предлакгаемом устройстве зависит от разрешающей способности и инерционностилинейного преобразователя 7 код-напр яжения и определяется по формуламО 1оср 2% Э пкн где Ьр - фазовая погрешность преобраз оват ел я код-напряжение;разрядность двоичногокода, поступающего навход преобразователя 7код-напряжение;Т- время 1 цикла преобразования кода в напряжениепреобразователя 7 коднапряжение.Промышленностью освоены и серийно выпускаются преобразователи. коднапряжение, выполненные на интегральных микросхемах с параметрами-6Это позволит, как следует из уравнений (2, 3), осуществить преобразования цифрового кода в фазовый сдвигсигнала переменного в предлагаемомустройстве с погрешностью, не превышающейЬЮц,срй(1,5-,2) угл,мин,. при частоте выходного полезного сигнала фаэовращателя, не превышающейЯк(200-300) кГц.Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность преобразователей код-фаза, увеличить рабочую час тоту выходного полезного сигнала до200 - 30 0 к Гц, а также упроститьконструкцию и пр акт ичес кую р еализ ацию цифровых фазовращателей за счетболее широкого использования серий но выпускаемых микросхем, чем и обусловлен экономический эффект, получаемый при его использованииформула изобретения5 Преобразователь код-фаза., содержащий генератор импульсов, кодовыйрегистр, преобразователь код-напряжение, выход которого соединен с входом формирователя полезного сигнала,отличающийся тем,что,с целью повышения тсчности и упрощения конструкции преобразователя, внего введены распределитель импульсов, дешифратор, цифровой сумматор иблок инверторов, причем выход генератора импульсов .подключен к входу распределителя импульсов, выходы которого через дешифратор подключены к первым входам цифрового сумматора, вторые входы которого подключены к выхо 40 дам кодового регистра, а выходы всехразрядов, кроме старшего, через блокинверторов подключены к цифровым входам преобразователя код-напряжение,выход старшего разряда цифрового сум 45 матора подключен ко второму входу бло.ка инверторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зверев А.Е., Максимов В.П. иМясников В.А. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л.,"Энергия", 1974, с. 134.2. Зверев А.Е., Максимов В,П. иМясников В.А. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код, Л.,824255 Би Редакто гулич аказ д, 4/ тная, 4 Пр Фил Составитель Е.БударинаТехред И.Асталош 2130/74 Тираж 691 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, москва, Ж, Раушская наб