Цифровой фазовый преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскиз Социалистических Республик(22) Заявлено 150379 (21) 2736704/18-21 (51)М. КЛ. с присоединением заявки йо 6 01 й 25/04 Государственный комитет ссср по делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 2305,81, Бюллетень ИЯ 19 РЗ) УДК 621. 317. .373(088,8) Дата опубликования описания 25.05,81(72) Авторы изобретенияТ.М. Алиев., Х.А. Исмайлов и В.Б. Ибрагимов ГАзербайджанский институт нефти и химии им. М Азизбекова "(54 ) ЦИФРОВОЙ ФАЗОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-,зовано в информационно-измерительныхи управляющих системах для преобразования фазовых сдвигов в цифровойкод.. Известен Фазовый цифровой преобразователь, содержащий два фазовыхдетектора, первые входы которых соединены межцу собой непосредственно,а вторые входы - через фаэосдвигатель, логическую схему определенияквадранта Фазы, входы которой подключены к выходам фазовых детекторов,а выходы - к управляющим входам преобразователя код-код, и преобразователь напряжение - код, вход которого подключен к ныходу одного изФазовых детекторов, выходы - ко входам преобразователя код-код 13 . 20Недостатки этого устройства - невысокая решающая способность и низкая точность,Известен цифровой фазовый преобразователь, содержащий фазовые детекторы, первые входы которых соединенымежду собой непосредственно, вторыевходы - через фазосднигатель, а выходы через ключи связаны со входомпреобразователя напряжение - код, 30 выходы разрядов которого подключеныко входам преобразователя код-код,блок кодовых уставок, выход которого подключен к установочному входупреобразователя код-код, и логический блок определения октанта фазы,входы которого соединены с выходамифазовых детекторов, а выходы - с управляющими входами ключей через первый и второй логические элементы ИЛИ,с управляющими входами преобразователя код-код чеоез третий и четвертый логические элементы ИЛИ и совходами блока кодовых уставок непосредственно через пятый, шестойи седьмой логические элементыИЛИ Г 21Недостатком этого устройства является низкая точность.Цель изобретения - повышение точности,Цель изобретения достигается тем,что цифровой фазовый преобразонатель, содержащий первый и нторой Фазовые детекторы, одни входы которыхсоедйнены, а второй вход перного соединен через Фазосдвигающий элементсо вторым входом второго Фазовогодетектора, выходы первого и второгофазовых детекторов через первый ивторой ключи соответственно подсоединены к первому входу преобразователянапряжение-код, выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены соответственно к первому и второмувходам, блока определения октанта, 5восемь выходов которого (четные инечетные) присоединены соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединенысоответственно со вторым и третьимвходами преобразователя напряжениекод, четвертый вход которого соединен с выходом блока кодовых уставок,первый и пятый входы которого соединены с первым и восьмым выходамиблока определения октанта, второй 15и третий, четвертый и пятый, шестойи седьмой выходы которого соединеныс первым и вторым входами соответственно третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых 2 Оприсоединены соответственно к второму, третьему и четвертому входамблока, кодовых уставое, снабжен двухпозиционным переключателем, преобразователем код-фаза, блоком управления, блоком выбора участков характеристики детекторов и блок вычисления, причем выходы блока определения октант соединены с одинаковыми по номеру входами блока выбора участков хар-:теристики детекторов, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, первые входы фазовых детекторов соединены выходом двухпозиционного переключателя, один иэ входовкоторого присоединен к выходу преобразователя код-фаза, вход которогосоединен с выходом блока вычисления,вход которого подсоединен к выходу 40преобразователя напряжения - код,первый и второй управляющие входыкоторого, а также управляющие входывычислительного блока двухпозиционного переключателя и блока выбораучастков характеристики детекторовсоединены соответственно с первым,вторым, третьим, четвертым и,пятымвыходами блока управления.На чертеже приведена структурнаясхема преобразователя.Фазовый циФровой преобразовательсодержит фазовые детекторы 1 и 2, фазосЦвигающий элемент 3, ключи 4 и 5,блой б кодовых уставок, преобразователь 7 напряжение-код, логическийблок 8 определения октанта фазы, блок9 выбора участка характеристики, первый, второй третий, четвертый и пятый логические элементы ИЛИ 10-14, вычислительный блок 15, преобразова тель 16 код-фаза, двухпоэиционный переключатель 17, и блок 18 управ- . ления.Устройство работает следующим образом. 65 Входные напряжения О и 0, фазовый сдвиг Ч между которыми измеряется, подаются через двухпозиционный переключатель 17 на входы Фазовых детекторов 1 и 2, 0- непосредственно, а 01 - через фазосдвигающий элемет 3 с Фиксированным сдвигом фазы на 90 , на второй вход детектора 2 ионепосредственно на второй вход детектора 1, в результате чего выходная характеристика одного фазового детектора оказывается смещенной относительно выходной характеристики другого фазового.Анализ полярности (знака фазы) и соотношения амплитуд выходных напряжений 0 и О фазовых детекторов 1 и 2 дает возможность разделения полного диапазона изменения фазовогоосдвига (0-360 ) на восемь участков(октантов) по 45 каждый. Признак того или иного участка определяется блоком 8 определения октанта Фазы.В зависимости от признака октанта преобразователя 7 напряжение-код подключается напряжение Од(или 0) Фазового детектора 1 ИЛИ 2, рабочий участок характеристики которого выбирается блоком выбора рабочего участка характеристики детектора 12.Сигнал начала измерения, формируемый блоком 18 управления в момент времени, соответствующий включению устройства в режим однократного измерения фазового сдвига, поступает на вход блока 9 и управляет ключами 4 или 5, подключая выход фазового детектора 1 или 2, преобразователя 7 напряжение-код. Ключи 4 или 5 остаются замкнутыми в течение всего цикла измерения, фиксируя тот или иной фазовый детектор, выходное напряжение которого преобразуется в частоту импульсов.По сигналу блока 18 управления, поступающему на управляющий вход преобразователя 7 напряжение-код, Формируется код, который соответствует определенным значениям фазового сдвига. Выходные шины блока 8 определения октанта подключены непосредственно и через логические элементы ИЛИ 12, 13 и 14 к блоку кодовых уставок так, что последний в октанте 1о выдает код М , соответствующий У =0 в октантах 2 и 3 - код Мо,2, соотвеТствующий Ч = 900, в октантах 4 и 5 - код М о , соответствующий Ю = 180о в октантах б и 7 - код Мо 4., соответоствующий Ч = 270 и, наконец, в октанте 8 - код М рд , соответствующийаЧ = 360 , К этому коду прибавляется (в нечетных 1,3,5 и 7-ом октантах), в которых имеется высокий потенциал на выходе логического элемента ИЛИ 10 - по одному из входов преобразователя напряжение-.код или из этого кода вычитается (в четных 2, 4, б и 8-ом октантах), в которых имеетсявысокий потенциал на выходе логического элемента ИЛИ 11 - по другомувходу преобразователя 7 напряжениекод число импульсов пропорциональноекодируемому напряжению выбранногофазового детектора. В результате код,соответствующий измеряемому Фазовомусдвигу с точностью определяемой интегральной систематической погрешностью прямой цепи промежуточныхпреобразований Фазовый сдвиг - напряжение - код, в которую входят фазовый детектор, ключ и преобразователь"напряжение-код". Автоматической коррекции этой погрешности служит всяпоследовательность дальнейших операций измерительно-вычислительного 15процесса.По сигналу с блока 18 управления,который поступает на управляющий преобразователь 7 напряжение-код, код,переписывается в вычислительный блок 2015 и заносится в его память, где хранится в течение всего цикла измерения, а далее поступает с выхода вычислительного блока 15 на вход преобразователя 16 код-фаза (дискретноуправляемый Фазовращатель), которыйосуществляет его преобразование в напряжение О , сдвинутое по Фазе относительно опорного напряжения О наугол, пропорциональный МЧ . Преобразователь 16 код-фаза установлен фактически в обратной цепи всего устройства,По сигналу блока 18 управлениядвухпозиционный переключатель 17 устанавливается в положение П и напря 351жение О с выхода преобразователя 16код-фаза подается на соответствующие входы Фазовых детекторов, выходное напряжение одного из которых,выбранного ранее блоком 9, кодируется 4 Ов описанной выше последовательностипреобразователем 7 напряжение-коди выдается в вычислительный блок 15,где выполняется операция/М, = Му - М + М(у (1) 45Результатом этой операции является скорректированный в первом циклекоррекции измерительно-вычислительно. го процесса результат М преобразова Ония Фазового сдвига Ч в цифровой код.На втором такте по сигналу блокауправления 16 код с выхода вычислительного блока 15 подается на входпреобразователя 16 код-фаза, которыйвыполняет те же функции, что и в первом цикле коррекции, формируя напряжение О, сдвинутое по Фазе относи;тельно опорного напряжения О., на;угол, пропорциональный М . Это на 1 пряжение (в положение П двухнозиционного переключателя 17) по сигналублока 18 управления подается на соответствующие входы фазовых детекторов, выходное напряжение одного изкоторых кодируется посредством пре образователя напряжение-код также, как и в первом цикле коррекции. В ре 1 зультате образуется код М , который по сигналу блока 18 управления переносится в вычислительный блок 1 Ь, где выполняется операцияМд = М- у + у (2)где М - скорректированный во второмцикле коррекции результатпреобразования У в код.Продолжая аналогично измерительновычислительный процесс, для "М"-го цикла коррекции получаемо МиМп + ф., (Э)Число циклов коррекции определяется в зависимости от требуемойточности измерения и задается блоком 18 управления.Подобная организация измерительновычислительного процесса позволяет осущестнить коррекцию интегральной систематической погрешности прямой цепи промежуточных преобразований Фазовый сдвиг - напряжение-код.Таким образом, за счет коррекции интегральной систематической погрешности прямой цепи промежуточных преобразований увеличивается точность устройства.Формула изобретенияЦифровой Фазовый преобразователь, содержащий первый и второй Фазоные детекторы, одни входы которых соединены, а второй вход первого соединен через фазосдвигающий элемент со вторым входом второго Фазового детектора, выходы первого и второго Фазовых детекторов через первый и второй ключи соотнетственно подсоединены к первому входу преобразователя напряжениекод, выходы первого и второго Фазовых детекторов подсоединены соответственно к первому и второму входам блока определения октанта, восемь ныходов которого (четные и нечетные) присоединены соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно ,с вторым и третьим входами преобразователя напряжение-код, четвертый вход которого соединен с выходом блока кодовых уставок, первый и пятый входы которого соединены с:первым и восьмым выходами блока определения октанта, второй и третий, четвертый и пятый, шестой и седьмой выходы которого соединены с первым и вторым входами соответстненно третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых присоединены соответственно к второму, третьему. и четвертому входам блока кодовых уставок,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он снаб 832494жен двухпоэиционным переключателем,преобразователем код-фаза, блокомуправления, блоком выбора участковхарактеристики детекторов и блок вычисления, причем выходы блока определения октант соединены с одинаковыми по номеру входами блока выбораучастков характеристики детекторов,первый и второй выходы которого соединены,с управляющими входами первого и второго ключей соответственно,первые входы фазовых детекторов соединены выходом двухпоэиционного переключателя, один из входов которого присоединен и выходу преобразова.теля код-фаза, вход которогосоединенс выходом блока вычисления, вход которого подсоединен к выходу преобразователя напряжение-код, первый и,второй управляющие входы которого,а также управляющие входы вычислительного блока двухпозиционного переключателя и блока выбора участковхарактеристики детекторов соединенысоответственно с первым, вторым,третьим, четвертый и пятым выходамиблока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР.Р 336794, кл. Н 02 К 13/02, 1970.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2534570/21,5 кл. О 01 й 25/00, 1977.832494 3537 60 Тираж 732 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 13035, Москва, Ж, Р