Преобразователь “фаза-код

(51) М. Кл. С 01 й 25/00 1 ввудеретеиеых кветет ССФР вю юеи язобретенк 11 к отарыткй(71) Заявитель арьковский авто им. Комсом бильно а Укра 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА - КОД ты, триггеримпульсовНедостат ементы И и счетчик ком этого фазометр енная точность из ая методической по нтования временныхв ется пониж рени ешобусловлен5 костью ква те ности измерения.Поставленная цель достига тем, что в преобразователь ф содержащий два формирователя сов, соединенных с входами п триггера, выход которого со первым входом первого ключа а-код, мпульрвогоедин ен с 15 ННОГО С ВХОДО ервого ревторой тригоединен с импульсов ойорверсивного счетчика,в гер, вход которогоформировател нала, а выхо выходом2 О НОГО СИГ водом в входом в генерато формиров ервым оединенного с ного счетчика торого ключа торого реверсир, соединенный через трет с вторыми атель импульсо Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к области фазовых измеренийИзвестен цифровой фазометр для измерения мгновенного значения разности фаз, в котором осуществляется умножение фазового интервала и содержащий формирователи импульсов, триггеры, элементы И, счетчик импульсов и два импульсных генератора с ударным возбуждением 11.Недостатками этого фазометра являются пониженная точность измерения, обусловленная невысокой стабильностью частоты генераторов с ударным возбуждением, и значительно время измерения.Наиболее близким к предлагаемому преобразователю по технической сущности является цифровой фазометр с измерением за один период входного сигнала, содержащий формирующие устройства, генератор квантующих импульсов, переключатель рода рабовалов. Цель изобретения - повышение точ9381 94 мирует выходной импульс, длитель ность которого равна временномусдвигу 1 к между входными напряжениями, Одно из входных напряжений(опорное) через формирователь 1 импульсов поступает также на вход 10 триггера 4, который формирует импульс длительностью Тх=1/1 . Выходные импульсы триггеров 4 и 5 поступают далее иа первые входы ключей 7 и 8 соответственно, на вторые 15 входы которых через Формирователь3 импульсов поступают квантующие импульсы периода Тр с выхода генератора 8 квантующих импульсов. Такимобразом в реверсивном счетчике 9 20 зафиксируется код в, являющийсяцифровым эквивалентом периода Тк вход. ных сигналов, а в реверсивном счетчике 1 О - код К, являющийся цифровымэквивалентом временного сдвига С, 25 между входными сигналами, т.е.ф (11(2)Выходные импульсы триггера 4поступают также на элементы 12-112-и задержки с временами задержки : - Ги и далее на первые входы1ключей 13-1 - 1 З-И, а выходные импульсы триггера 5 - на элементы12-и+ - 12-2 И задержки с времена 35ми задержкиС -и далее на перИвые вхо,цы ключей 3-и+1 - 13-2 И.На вторые входы ключей 13-1 - 13-2 Ипоступают квантующие импульсы с выхода Формирователя 3 импульсов, которые подсчитываются дополнительными счетчиками 14-1 - 14-2 и соответственно.Коды квантующих импульсов Фиксируемые дополнительными счетчиками14-1 - 14-и и 14-И+ - 14-2 и импуль 50 55 входами первого и второго ключей,дополнительно введены 2 И каналов измерений, два дешифратора и два электронных коммутатора, причем первые входыпервых 11 каналов измерений соединеныс выходом первого триггера, первые.входы вторых И каналов измеренийс выходом второго триггера, вторыевходы всех каналов измерений соединены с выходом третьего формирователя импульсов, а выходы 211 каналовизмерений соединены через электродные коммутаторы с входами первого ивторого дешифраторов, выходы двухмладших разрядов первого и второгореверсивных счетчиков соединены ссоответствующими входами первого ивторого дешифраторов соответственно,выходы дешифраторов соединены с соответствующими входами реверсивныхсчетчиков. При этом каждый канализмерений содержит последовательносоединенные элемент задержки, ключи дополнительный счетчик импульсов,причем вход элемента задержки ивторой вход ключа являются соответственно первым и. вторым входами каналов измерений, а выходы дополнительных счетчиков являются выходами каналов измерений,Причем дополнительный счетчиксодержит два триггера, последовательно соединенных по счетному входу,при этом счетный вход первого триггера является входом дополнительного счетчика, а прямые и инверсныевыходы обоих триггеров являютсявыходами дополнительного счетчика.На чертеже привеДена структурнаясхема предлагаемого преобразователя,Преобразователь содержит формирователи 1-3 импульсов, триггеры 4 и5, генератор б квантующих импульсов,ключи 7 и 8, реверсивыле счетчики9 и б импульсов, каналы 11 -111-2 И измерений, состоящие из элементов 12-1 - 12-2 и задержки, ключей13-1- 13-2 И и дополнительных счет"чиков 14-1 - 14-2 и, дешифраторы15 и 16, электронные коммутаторы17 и 18,В качестве дополнительных счетчиков 4-1 - 14-211 импульсов использованы триггеры 19-1 - 19-2 и и 20-20-2 И с счетными входами.Преобразователь фаза - код работает следующим образом.Входные напряжения с частотойГх, Фазовый сдвиг между которыми необходимо измерить, поступают через формирователи 1 и 2 импульсов на входы триггеров 5. Последний форсов из-за методической погрешностиквантования могут отличаться от кодов, заФиксированных в счетчиках9 и 10 соответственно, на единицу.Этот факт позволяет использовать в качестве счетчиков 14-1-14-2 и импульсов два двоичных разряда (два последовательно соединенных триггера19-1 - 19-2 и и 20-1 - 20-2 И с счетными входами), При этом в дополнительных счетчиках импульсов фиксируется не все число, а два младшихразряда кода числа. Анализ состояний счетчиков 14-1 в .14- и и тригге5ров двух младших двоичных разрядов реверсивного счетчика 9, а также счетчиков 14-8+1 - 14-2 И и триггеров двух младших двоичных разрядов реверсивного счетчика 10 производится соответственно дешифраторами 15 и 16. Выходы (пряьые и инверсные) двух младших разрядов счетчиков 9 и 10 подключены к входам дешифраторов 15 и 16 соответственно посто янно, а выходы счетчиков 14-1 - 14-И и 14-И+1 - 14-2 и (прямые и инверсные выходы двух триггеров) подключаются. к входам соответственно дешифраторов 15 и 16 последовательно во вре. 15 мени с помощью электронных коммутаторов 17 и 18.Этот анализ (сравнение кодов)проводится после окончания счета во всех счетчиках, кроме того, перед 20 проведением анализа коды ю и К, зафиксированные в счетчиках 9 и 10 соответственно, умножаются на число (и+1), Наиболее просто можно осуществить такое умножение, выбрав 25 (и+1)=2при этом кодыщи К сдвигаются на Р двоичных разрядов.Функциональное назначение дешифраторов 15 и 16 состоит в следующем. При коде двух младших разрядов счет- Зо чика 9, меньшем кода счетчика 14 1 п(11и) на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 импульсов с выхода дешифратора 15 поступает импульс сложения. При обратном соотно 35 шении кодов с выхода дешифратора 15 поступает импульс вычитания на вычита-ющий вход реверсивного счетчика 9, При равенстве кодов дешифратор не срабатывает, Аналогично проходит и работа дешвфратора 16,После окончания анализа состояний счетчиков результат усреднения кодов е и К можно считать следующим образом: состояния триггеров с 1-го по г-ный (отсчет ведется со стороны, младших разрядов) счетчи.ков 9 и 10 будут соответствовать дробной части, а остальных триггеров - целой части кодов ю и К соответственно, т.е, при таком считывании осуществляется деление кодов ии К на (и+1). Здесь а - результат усреднения кода а; К - результат усреднения кода К.Дпя ясности заметим, что вышеописанные операции усреднения кодов а и К с целью получения кодов а и 94 6Й, эквиваленты реализации следующих алгоритмов где а., К, - коды, которые зафиксировали бы счетчики 14-1 - 14- И и 14-И+1 - 14-2 И при условии, что эти счетчики были бы выполнены по числу разря"дов, соответствующихФиксируемому коду а и К.1 -. последовательно пробегает значения от 1 доиИскомый фазовый сдвиг определяется по формуле в ЭВЦМ Таким образом, для повьппенияточности преобразования фазовогосдвига производятся многократныеизмерения временных интервалов ТХи й в параллельных каналах измеХрений 11-1 - 11-1 и 11-и+1 - 11-2 Исоответственно с последующим усреднением результатов. Просуммировавзначения измеряемых временных интервалов Т -Т и С -1полученныхна выходах счетчиков 9,14-1 - 14-и и0,14-0+1, - 14-2 р соответственно,и разделив эти суммы на (и+1), гдеи - количество каналов, получаемусредненное значение измеряемых временщик интервалов. При этом погреш "ность получаемого результата уменьшается в 1(п+1) раз по сравнениюс погрешностью результата однократного измерения при увеличении времени измерения по сравнению с временем однократного измерения всего лишь на наибольшее время задержки С, соответствующей элементузадержки 12-1, где=1 2 и.Очевидно, что неточность изготовления элементов задержки 12-1 -12-2 ине влияет на,точность измерения.Наоборот, случайный разброс параметров линий обеспечивает случайййй характер начала измерения, чтонеобходимо для усреднения,Следует отметить, что временазадержки -С и Г,1 -и могут бытьИнеиз в ест ными.Сложность же предлагаемого преобразователя по сравнению с иэвестым увеличивается незначительно, таккак в качестве дополнительыах счетчиков каналов измерений 11-1 -11-2 Ииспользуются два триггера с счетными входами вместо набора триггеров по числу разрядов, соответствующих фиксируемому коду, а усреднение кодов осуществляется с помощью коммутаторов и дешифраторов.СЬщдаемый положительный эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в повьппении точности преобразования.Формула изобретения1. Преобразователь фаза - код, содержащий два формирователя импульсов, соединенных с входами первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого ключа, соединенного с входом первого реверсивного счетчика, второй триггер, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов опорного сигнала, а выход - с первым входом второго ключа, соединенного с входом второго реверсивного счетчика, генератор, соединенный через третий формирователь импульсов с вторыми входами первого и второго ключей, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него дополнительно введены 211 каналов измерений, два дешифратора н два электронных коммутатора, причем первые входы первых И каналов измерений соединены с выходом первого триггера, первые входы вторых И каналов измерений - с выходом второго триггера, вторые входы всех каналов измерений - с выходом третьего формирователя импульсов, а выходы 2 И каналов измерений соединены через з электронные коммутаторы с входамипервого и второго дешифраторов, выходы двух младших разрядов первого и второго реверсивных счетчиков соеди" иены с соответствующими входами пер ного и второго дешифраторов соответственно, выходы дешифраторов соединены с соответствующими входами реверсивных счетчиков, при этом каждыйканал измерений содержит последова% тельно соединенные элементы задержки,ключ и дополнительный счетчик импульсов, причем вход элемента задержки и второй вход ключа являются соответственно первым и вторым входами каналов измерений, а выходы дополнительных счетчиков являются выходамн каналов измерений.2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем , что дополнительный счетчик содержит два триггера, последовательно соединенных по счетному входу, причем счетный вход первого триггера является входом дополнительного счетчика, 30а прямые и инверсные выходы обоих триггеров являются выходами дополнительного счетчика. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 1231665, кл. 6 01 й 25/08, 1967.2. Смирнов П.Т. Цифровые фазометры., Л., "Энергия", 1974, с. 16,рис. 6.