Формирующее устройство для фазометра

РЕСПУБЛИ ИТЕТ СССР ИЙ ИОТНЯТИИГОСУДФРСТВЕИНЬЮПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ОПИС Е ИЗОБРЕТ АВТОРСКО Ко ор скнй новб,СССР977. ТВО.ДЛЯ ль-огра- реобралючен кФорми- подклюу строеля, выя тем, зонаны гене ЮЩЕЕ ИЛИным к е жки, ервый МУ СВИДЕ П:ЛЬСТВ(,54 )57) ФОРМИРУЮЩЕЕ УСТРОИСФАЗОИЕТРА, содержащее усилитеничитель, стробоскопический изователь, вход котсрого подквходу устройства, усилитель ирователь коротких импульсов,ченный выходом к другому входбоскопического преобразоватход которого соединен с входомлителя, о т л и ч а ю щ е е счто с целью расширения диапарабочих частот, в него введератор, первый элемент ИСКЛЮЧАблок управления с подключенвыходу вторым элементом задерпоследовательно соединенные пэлемент задержки, Формировате ЯО, 102(59 001 й 25/00 пульсов, триггер, суммйрующий счетчик и блок сравнения кодов, последовательно соединенные стандартизатоо уровней, второй элемент ИСКЛ 1 ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй реверсивные счетчики, причем вход установки нуля первого реверсивного счетчика соединен с выходом второго элемента задержки,. счетный вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом блока управления, выходы разрядов второго реверсивного счетчика соединены с вторыми входами блока сравнения кодов, подключенного выходом к второму входу триггера счетные входы суммирующего,счетчика и первого реверсивного счетчика подключены к выходу ге-Е нератора, вход стандартизатора уровней соединен с выходом усилителя, выход усилителя-ограничителя подключен к входу первого элемента задержки, входы первого элемента ИСКЛЮЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами первого элемента задержки и триггера, а его выход, являющийся выходом устройства, подключен к вхо-: дам блока управления, Формирователя коротких импульсов и второму входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вход усилителя-ограничителя подключен к входу устройства.1022069 45 50 55 15 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для преобразования входного гармонического сигнала, изменяющегося в широком диапазоне амплитуд, в периодическую импульсную последовательность, фронты и спады которой жестко привязаны к переходам входного сигнала через нулевой уровень.Известно формирующее устройство, содержащее усилитель-ограничитель и формирователь коротких импульсов. Такое устройство отличается широким диапазоном рабочих частот, простотой аппаратурной реализации Ц .Однако при изменении амплитуды входного сигнала возникает значительная фазоамплитудная погрешность.Наиболее близким по техническОй сущности к изобретению является формирующее устройство для фазометра 20 содержащее последовательно соединенные регулируемый фазовращатель, усилитель-ограничитель и формирователь коротких импульсов, а также последо- . вательно соединенные стробоскопичес-. 25 кий преобразователь, усилитель,синх-. ронный детектор и согласующий блок, причем первые входы регулируемого фазовращателя и стробоскопического преобразователя подключены к входу устройства, выходы формирователя коротких импульсов подключены к двум другим входам стробоскопического преобразователя и являются выходами устройства, выход согласующего блока соединен с вторым входом регулируемого фазовращателя, выход усилителяограничителя соединен с вторым входом синхронного детектора. В данном устройстве осуществляется 40 автоматическая компенсация вносимого усилителем-ограничителем фазового . сдвига при изменении, амплитуды входного сигнала, благодаря чему обеспечивается малая фазоамплитудная погрешность 2,Недостаток его - узкий диапазон рабочих частот.Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот формирующего устройства.Цель достигается тем, что в формирующее устройство, содержащее усилитель-ограничитель, стробоскопический преобразователь,вход которого подключен к входу устройства, усилитель и формирователь коротких импульсов, подключенный выходом к другому входу стробоскопического преоб разователя, выход которого соединен с входом усилителя, введены генератор,;60 первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,блок управления с подключенным к его выходу вторым элементом задержки, последовательно соединенные первый элемент задержки, формирователь импульсов, триггер, суммирующий счетчик иблок сравнения кодов, последовательно соединенные стандартизатор уровней,второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй реверсивные счетчики,причем вход установки нуля первогореверсивного счетчика соединен с вы-.ходом второго элемента задержки,счетный вход второго реверсивногосчетчика соединен с выходом блокауправления, выходы разрядов второгореверсивного счетчика соединены с вторыми входами блока сравнениякодов, подключенного выходом к второму входу триггера, счетные входысуммирующего счетчика и первого реверсивного счетчика подключены к выходу генератора, вход стандартизатора уровней соединен с выходом усилителя,выход усилителя-ограничителя-подключен к входу первого элемента задержки, входы первого элемента ИСКНОЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами первого элемента задержкии триггера, а его выход, являющийсявыходом устройства, подключен к входам блока управления, формирователякоротких импульсов и второму входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,вход усилителя-ограничителя подключен квходу устройства.На фиг.1 приведена структурнаясхема формирующего устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работыеформирующее устройство содержит последовательно соединенные усилительограничитель 1, первый элемент 2 задержки, формирователь 3 импульсов,триггер 4, суммирующий счетчик 5 иблок 6 сравнения кодов, первый элемент 7 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенный с первым элементом 2 задержки и триггерои 4, последовательно соединенныестробоскопический преобразователь8, усилитель 9, стандартизатор 10уровней, второй элемент 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый 12 и второй 13 реверсивные счетчики, генератор 14, соединенный с суммирующим счетчиком 5и первым реверсивным счетчиком 12,формирователь 15 коРотких импульсов,последовательно соЕдиненные блок 16управления и второй элемент 17 задержки; соединенный с первым 12 ивторым 13 реверсивными счетчиками,вход блока 16 управления соединен спервым и вторым элементами 7 и 11ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и формирователем 15коротких импульсов, соединенным сстробоскопическим преобразователем 8. Работа данного устройства основывается иа автоматической компенсации вносимого усилителем-ограничите-. лем 1 фазового сдвига путем регулирования временного положения фронтов и спадов выходного. сигнала устройства. Регулирующее воздействие формируется по знаку фазы выходного сигнала стробоскопического преобразователя 8, который считывает мгновенные значения входного гармоническогосигнала в моменты времени, соответствующие фронтам и спадам выходногосигнала устройства. При этом фазавыходного сигнала стробоскопического преобразователя 8 совпадает с мгновенной фазой входного сигнала, т.е..его собственная погрешность являет"ся пренебрежимо малой. Это обусловлено хорошими частотными свойствамистробоскопичских преобразователей,имеющих полосу пропускания до едифниц - десятков гигагерц, а такжетем, что в установившемся режимемгновенныезначения входных сигналов в точках считывания имеют малыезначения и изменяются незначительноотносительно нулевого уровня, чтопрактически исключает дополнительную 10 5 фазоамплитудную.погрешность стробоскопического преобразователя. Таким образом,.с помощью стробоскопического преобразователя 8 осуществляется сравнение фаз выходного и входного сигналов устройства, Поскольку вычходной сигнал усилителя-ограничителя 25 1 всегда запаздывает относительно ЗОвходного сигнала, то для компенсацииэтого запаздывания требуется физически не реализуемая отрицательная задержкаПоэтому в данном устройстве регулирование временного положения Фронтов и спадов выходного сигнала устройства производится относительно 35 нуль-переходов входного сигнала вследующем его полупериоде, т.е.с задержкой во временй на Т/2. Этообеспечивается путем введения до-.полнительной фиксйрованной задержкина четверть периода сигнала (Т/4)и регулируемой задержки на время0-Т/2, что эквивалентно общей.зажржке , равной Т/21 Т/4При этом задерж"45 ка.относительно нуль-переходов вход-. ного .сигнала может регулироваться в обоих направлениях на четверть периода сигнала. В установившемся режиме компенсирующая задержка. будет 5 О равна Т/2 -+; з.у-о, гдез.у-о - время запаздывания усилителя-ограничителя 1.1Итак, выходной сигнала Усилителя- ограничителя 1 (Фиг.26) задержанный 55 на время, примерно равное Т/4, первым элементом 2 задержки ( фиг.2 поступает на Формирователь 3 импульсов, где преобразуется в.последовательность коротких импульсов, привя ванных к его Фронтам и спадум( Фиг 2 Ц,которые периодически устанавливаюттриггер (фиг.231 в единичное состояние. При этом снимается сигнал сброса с входа установки, нуля суммирую щего счетчика 5, к которому подключен выход триггера 4 и .он начинает считать импульсы (фиг. 26), поступающие на него с генератора 14, период следования которых равен Ьо .С помощью блока 6 сравнения кодов текущий код суммирующего счетчика 5 сравнивается с выходным кодом второго реверсивного счетчика 13 и в момент их равенства импульс с выхода блока б сравнения кодов (фиг.2 Ж)устанавливает триггер 4 в нулевое состояние ( фиг.2 д) и сбрасывает суммирующий счетчик 5 в нуль.Выходной импульс триггера 4 (фиг. 23) совместно с выходным сигналом первого элемента 2 задержки (фиг. 28) поступает на первый элемент 7 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, На выходе этого элемента, являющемся выходом 1 устройства,формируется сигнал ( фиг, 2 ф, задержанный относительно выходного сигнала первого элемента 2 задержки на время, равное длительности выходного импульса триггера 4 и определяемое выходным кодом второго реверсивного счетчика 13. Таким образом, с помощью формирователя 3 импульсов, триггера 4, суммирукццего счетчика 5, блока б сравнения кодов и второго реверсивного счетчика 13 осуществляется регулируемая задержка выходного сигнала устройства в пределах половины периода сигнала.Начальное значение выходного кбда второго реверсивного счетчика 13 устанавливается близким к четверти периода наиболее высокочастотного сигнала ( элементы начальной предустановки счетчика не показаны). При этом задержка выходного сигнала устройства относительно входного гармойического сигнала будет меньше Т/2 и выходной сигнал стробоскопического преобразователя 8 (фнг.2 л), считывающего мгновенные значения входного сигнала ( фиг. 2 а) в моменты действия импульсов с выходов формирователя 15 коротких импульсов (фиг. 2 л), привязанных к фронтам и спадамвыходного сигнала устройства, будет совпадать с ним по фазе. Этот сигнал,усиленный усилителем 9 и стандартизированный по уровням стандартизатором 10 уровней (фиг. 2 ц ) совместно с выходным сигналом устройства поступает на второй элемент 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Выходной сигнал этого элемента (фиг, 2 М) управляет режимом работы первого реверсивного счетчика 12: при логическом уровне сигнала, равном нулю, он работает на суммирование, при логическом уровне сигнала, равном единице - на вычитание. Если выходные сигналы устройства и стробоскопического преобразователя 8 находятся в фазе, то в течение боль 1022069шей части периода этот счетчик будет работать на суммирование счетных импульсов с выхода генератора 14 и зарегистрированное им число будет иметь положительный знак. Время, в течение которого осуществляется накопление информации о знаке Фазы, определяется блоком 16 управления, который периодически через второй элемент 17 задержки сбрасывает первый реверсивный счетчик 12 в нуль с периодом, кратным целому числу периодов сигналафиг. 2 и, сигнал с выхода блока управления следует с периодом, равным одному периоду сигнала) . Одновременно, в зависимости от знака выходного кода первого реверсивного счетчика 12 он увеличивает (если код) О) или уменьшает (если код ( 0 ) на единицу содержимое второго реверсивного счетчика 13. Знак выходного кода пер-. 20 вого реверсивного счетчика 12, соответствующий знаку фазы выходного сигнала стробоскопического преобразователя, определяется состоянием старшего незаполняемого разряда этого 25 счетчика:, если содержимое разряда равно нулю - код положителен, единице - отрицателен (Фиг,2 о) .Итак, если выходные сигналы устройства и стробоскопического преоб раэователя 8 находятся в Фазе, содержимое второго реверсивного счетчика 13 увеличивается на единицу и выходной сигнал устройства сдвигается во времени на один период ге нератора 14. Если при этом знак фазы стробоскопического преобразователя не изменится, то при следуюшем опросе блок 16 управления увеличит содержимое второго реверсивного счет- О чика 13 еще на единицу, что приведет40 к увеличению задержки выходного сигнала устройства ( фиг,2) еще на один период генератора 14. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока суммарная задержка выход-. 45 ного сигнала устройства не достигнет значения Т/2, что. соответствует коду второго реверсивного счетчика 13 в единицах времени), равномуТ/4 Ь з.у-о), длительности выходного им-. 50 пульса триггера 4 фиг,23) . Дальнейшее увеличение задержки приведет к изменению знака фазы выходного сигнала стробоскопического преобразователя, к изменению знака выходного 55 кода первого реверсивного счетчика.12. В результате блок 16 управления уменьшит содержимое реверсивного счетчика 13 на единицу и уменьшит задержку выходного сигнала на период 60 генератора 14. Это снова приведет к изменению знака фазы выходного сигнала стробоскопического преобразователя 8 на обратный и появлению нового регулирующего воздействия, В результате наступает динамическое равновесие, при котором фаза выходного сигнала устройства с точностью до погрешности дискретности будет совпадать с фазой входного сигнала наличие постоянного 180-градусного фазового сдвига не принципиально),При изменении частоты или амплитуды входного сигнала изменяется время запаздыванияз.у-о усилителя-ограничителя, которое будет отслеживаться системой регулирования. Скорость отработки возмущающего воздействия определяется блоком 16 управления, задающим частоту опросов первого реверсивного счетчика 12., являющегося датчиком сигнала. рассогласования, и частоту формирования соответствующих регулирующих воздействий . Для повышения быстродействия системы частоту опросов нужно повышать, производя их, например, в каждом периоде сигнала ( фиг. 2 и), Однако при этом снижается помехоустойчивость устройства, поскольку определяемый знак. фазы и соответствуюшее ему регулирующее воздействие в значительной мере будет зависеть от шумов, смешаюших момент перехода через нуль гармонического сигнала, действующего на входе стробоскопического преобразователя 8. Это приведет к увеличению флуктуаций и спадов выходного сигнала устройства. Если опрос производить через несколько периодов сигнала, то в первом реверсивном счетчике 12 будет иметь место усреднение знака фазы выходного сигнала стробоскопического преобразователя 8,и считываемая с .него информация о знаке Фазы будет тем менее подвержена действию шумов, чем больше число усредняемых периодов сигнала.Так как компенсация Фазового сдвига; вносимого усилителем-ограничителем, осуществляется путем регулирования временного положения его выходного сигнала с помощью широкополосных цепей, данное устройство может работать в широком диапазоне частот - от единиц и долей герцдо еди ниц мегагерц без каких-либо коммутаций, причем верхняя граница определяется быстродействием используемой элементной базы.Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей, частотный диапазон Формирующего устройства расширяется в десятки - сотни раз при малом уровне Фазоамплитудной погрешности, составляющей десятыесотые доли градуса.10220 б 9 Составитель Н. АгееваГунько Техред 1(.йырьо Корректор В, Бутяг дакто каз 4034/37 е 1130 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 710НИИПИ Государственнпо делам изобретен5, Москва, Ж, Ра Подпис о комитета СС и открытий ская наб , д