Цифровой фазометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХШ,ИЦМРЮЕШИКРЕСПУБ ЛИК Зай 6 01 В 25/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТО ТВ Чепурныхический 73 (0888)коесвидетел0 01 З 25/О ьство СС 1976ЗЕБРич ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ 611 57377221) 340654 Ъ/18-21,801027638 А ц и й с я тем, что, с целью повышенияточности измерения, в каждый каналфЬзометра введен блок коррекции,соединенный первым входом с выходоммладшего разрядасчетчика, .вторымвходом - с входом "Запись" регистрапамяти, третьим входом - с выходомблока сравнения кодов, четвертымвходом - с выходом генератора счетныхимпульсов и пятым входом - с входом"Пускф триггера, первый и второй выходы блока коррекции соединены с дополнительными входами электронногоключа.1027638 2. Фазометр по п. 1, о .т л и ч аю щ и й с я тем, что блок коррекции содержит четыре элемента совпадений, инвертор, Н 8 - триггер, счетный триггер, одноразрядный регистр памяти и элемент ИЛИ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов совпадений соединены между собой и соответствуют четвертому входу блока коррекции, вход инвертора соединен с вторыми входами второго и .третьего элементов совпадений и соответствует третьему входу блока коррекции, выход инвертора связан с вто рым входом первого элемента совпаде.: ний, соединенного выходом с первым входом ВЯ-триггера, второй вход которого соединен с выходом второго элемента совпадений, а выход является первым выходом блока коррекции, третий вход третьего элемента совпадений соединен с выходом одноразрядного регистра памяти и-первым входом четвертого элемента совпадений; который подключен вторым входом к выходу счетного триггера, а прямым выходом - к третьему входу второго элемента совпадений, инверсный выход четвертого-элемента совпадений соответствует второму выходу блока коррекции, выход третьего элемента совпаденийподключен к входу счетного триггера и первому входу элемента ИЛИ, связанного вторым входом с входом "Сброс" счетного триггера, являющимся Изобретение относится к радиоизмерительной технике.По .основному авт. св. Р 573772известен цифровой фазометр, содержащий в каждом канале регистр памятии последовательно соединенные форми рующее устройство, счетчик, блоксравнения кодов и триггер, второй вход которого соединен с выходом формирующего устройства, а выход - с входом записи регистра памяти, 10 выходы разрядов которого подключены к блоку сравнения кодов, а входы - к выходам разрядов счетчика, общие для обоих каналов и последовательно соединенные генератор счетных импульсов, связанный со счетными входами счетчиков, времязадающий блок, подключенный выходом к.входам "Пуск" триггеров, электронный-ключ, связанный входами с генератором счетных импульсов, времязадающим блоком и выходами блоков сравнения кодов, и эЕгистрирующий счетчик. пятым входом блока коррекции а выходом - с входом "Сброс" одноразряд-. ного регистра памяти, информационный вход и вход записи которого соответствуют первому и второму входам блока коррекции.3. Фазометр по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что блок коррекциисодержит элемент задержки, элемент ИЛИ, элемент совпадений, элемент переноса, триггер.и одноразрядный регистр памяти, информационный вход и вход записи которого соответствует первому и второму входам блока коррекции, а его инверсный выход является первым выходом блока коррекции, вход "Сброс" одноразрядного регистра памяти соединен с выходом элемента ИЛИ, а его пряВюй выход - с первым входом элемента совпадений, второй и третий входы которого являются соответствен.о третьим и четвертым входами блока коррекции, выход элемента совпадений подключен к первым входам триггера и элемента ИЛИ, второй вход которого является пятым входом блока коррекции; выход триггера соединен с первым входом элемента переноса, выход которого является вторым выходом блока коррекции, а вторые входы триггера и элемента переноса подключены к выходу элемента задержки, вход которого соединен с третьим входом элемента совпадений,В данном фазометре преобразование сдвига фаз в эквивалентные интервалы времени осуществляется по переходам гармонического сигнала через максимальные (минимальные) значения, что определяет повышенную помехоустойчивость фазометра к воздействию внутренних и внешних широкополосных шумов. Моменты перехода фиксируются путем . временной привязки к серединам соответствующих полуволн сформированного сигнала. При этом в каждом периоде сигнала текущий код счетчика сравнивается с помощью элемента сравнения коДов с кодом, хранимым в регистре 11 амяти и.соответствующим половине ,1 лйтельности полуволны сигнала в йредыдущем периоде Ц . Однако при записи в регистр памяти нечетных значений выходного кода счетчика, соответствующих длительности полуволн сигнала с уменьшенным вдвое весом, возникает погрешностьусечения, вызывающая смещение влево момента привязки на полпериода счетныхимпульсов. Это приводит к дополнительной погрешности измерения, зависящей от частоты сигнала, а при наличии асимметрии ограничения сиг нала - и от амплитуды, так как в абоих случаях изменяется длительность полуволны сигнала, к которой осуществляется привязка. Величина дополни тельной погрешности зависит от числа 1 О четных и нечетных значений выходного кода счетчика, соответствующих длительностям полуволн.Цель изобретения - повышение точности измерения цифрового Фазометра. 5 Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов высокой частоты, 20 времязадающий делитель, ключ, регистрирующий счетчик и два измерительных канала, каждый из которых включает регистр памяти и последовательно соединенные формирователь, счетчик, блок 25 сравнения кодов и триггер, второй вход которого соединен с выходом фор-. мирователя, а выход - с входом записи регистра памяти, выходы разрядов которого соединены с блоком сравнения кодов, а входы - с выходами разрядов счетчика, вход которого соединен с выходом генератора импульсов высокой частоты и вторым входом ключа, третий вход которого соединен с выходом бло" ка сравнения кодов, а выход времязадающего блока соединен с входами "Пуск" триггеров, введен блок коррекции, соединенный первым входом с выходом младшего разряда счетчика, втот рым входом - с входом "Запись" ре гистра памяти, третьим входом - с выходом блока сравнения кодов, чет-. вертым входом - с выходом генератора счетных импульсов и пятым входом - с входом "Пуск," триггера, первый и 45 . второй выходы блока коррекции соединены с первым и вторым дополнитель-. ными входами электронного ключа. 1027638дом второго элемента совпадений, а выход являетсяпервым выходом блока коррекции, третий вход третьего эле мента совпадений соединен с выходом,.одноразрядного .регистра памяти и первым входом четвертого элемента совпадений, который подключен вторым входом к выходу счетного триггера, а пряьим выходом - к третьему входу второго элемента совпадений, инверсный выход четвертого элемента совпадений соответствует второму выходу блока коррекции, выход третьего элемента совпадений подключен к входу счетного триггера и первому входу элемента ИЛИ, связанного вторьм вхо.- дом с входом "Сброс" счетного триггера, являющимся пятым входом блока коррекции, а выходом - с входом "Сброс". одноразрядного регистра памяти, информационный вход и вход записи которого соответствует первому и вторрму входам блока коррекции.При втором варианте исполненияблок коррекции содержит элемент за-держки, элемент ИЛИ, элемент совпаде ний, элемент переноса, триггер и одноразрядный регистр памяти, информационный вход и вход записи которого .соответствуют первому и второму вхо-.дам блока коррекции, а его инверсный выход является первым выходом блока коррекции, вход "Сброс" одноразрядного регистра памяти соединен с выходом элемента ИЛИ, а его прямой выход - с первым входом элемента совпадений, второй и третий входы которого являются соответственно третьим и четвертым входами блока коррекции, выход элемента. совпадений подключен к первым входам триггера и элемента ИЛИ, второй вход которого является пятым входом блока корреКции, выход триггера соединен с первым входом элемента переноса, выход которого является вторым выходом блока коррекции а вторые входы триггера и .элемента переноса подключены .к выходу элемента задержки, вход которого соединен с третьим входом элемента совпадений.При первом варианте исполнения блок коррекции содержит четыре элемента совпадений, инвертор, ВЯ-триггер, счетный триггер, одноразрядный регистр памяти и элемент ИЛИ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов совпадений соединены 5 .между собой и соответствуют четвертому входу блрка коррекции, вход ии-.вертора соединен с вторыми входами второго и третьего элементов совпадений и соответствует третьемувходу 60 . блока коррекции, выход инвертора связан с вторым входам первого элемента совпадений, соединенного выходом с первым входом ВЯ-триггера, второй вход которого связан,с выхо На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового Фазометра;. на фиг. 2 и 3- блок-схема блока коррекции и его временные диаграммы, первый вариант исполнения; на Фиг. 4 и 5 - то же, второй вариант.Фазометр содержит последовательно соединенные генератор 1 счетных импульсов, времязадающий блок 2, электронный ключ 3 и регистрирующий счет. чик 4 и связанные с ними два идентичных измерительных канала 5 и б, каждый из которых включаетвв себя формирователь 7, связанный со счетчи. ком 8 и триггером 9, которые соединены со связанными один с другимблоком 10 сравнения кодов, регистром 11 памяти и блоком 12 коррекции,который при первом варианте реализации (фиг, 2) содержит последовательновключенные инвертор. 13, первый элемент 14 совпадений, ВЗ-триггер 15 и5связанный с ними второй элемент 16совпадений, последовательно соединенные третий элемент 17 совпадений,счетный триггер 18, четвертый элемент 19 совпадений и связанные с нимии между собой одноразрядный регистр20 памяти и элемент ИЛИ 21; второйвариант блока коррекции ( фиг. 4).:содержит соединенные один с другим одноразрядный регистр 22 памяти, эле ф.мент ИЛИ 23 и элемент 24 совпадений,к которому подключены соединенныемежду собой элемент 25 задержки,триггер 26 и элемент 27 переноса.Фазометр работает следующим образом.Исследуемые сигналы с входов фазометра поступают на формирователи 7обоих каналов, где преобразуются впоследовательность прямоугольных 25импульсов, фронты которых соответствуют переходам исследуемых сигналовчерез нулевой уровень. Эти импульсыуправляют счетчиком 8, открывая егона время действия одной из полуволнсигнала. Регистрируемый счетчиком 8код с уменьшенным вдвое весом записывается в регистр 11 памяти. В следующем периоде сигнала этот кодсравнивается с текущим кодом счетчи-5ка 8 и в момент их равенства на вы 3ходе блока 10 сравнения кодов формируется импульс, временное положениекоторого с некоторой точностью соответствует серединеполуволны сигнала .Одновременно с помощью триггера 940разрешается запись в регистр 11 памяти нового кода счетчика 8, соответствующего в момент окончания полуволны сигнала ее длительности. Далее процессы повторяются. В результа,.45те в каждом периоде сигнала на выходе блока 10 сравнения кодовформируются импульсы, совпадающие с некоторой точностью с одним из экстремальных значений сигнала (беэ учета Язапаздывания в формирующих устройствах фазометра) . Эти импульсы управляют электронным ключем 3, осуществляющим преобразование фазового сдвига в эквивалентный интервал времении квантование интервалов временисчетными импульсами,При нечетных значениях выходногокода счетчика, соответствующих длительности одной из полуволн сигнала, 60при записив регистр памяти с уменьшенным вдвое весом возникает погрешность .усечения и момент привязкисмещается влево, что приводит к погрешности измерения. Эта погрешность 5 исключается с помощью блока,12 коррекции, который осуществляет контроль четности-нечетности кода счетчика 8 по содержимому его младшего разряда и смещает"импульс привязки вправо при нечетных значениях этого кода. При этом сдвиг импульса привязки можно производить либо на полпериода счетных импульсов при каждом нечетном значении кода счетчика, либо на период счетных импульсов после каждого второго нечетного значения кода.На фиг. 2 приведена блок-схема первого варианта реализации блока 12 коррекции, обеспечивающего сдвиг импульса привязки на период сигнала по двум нечетным значениям кода счетчика 8.В одноразрядный регистр 20 эаписы: аается содержимое младшего разряда счетчика 8. Если это содержимое равно "1", то код счетчика 8 нечетный, если равно "0", то код четный. Выход одноразрядного регистра памяти управляет элементами 17 и 19 совпаде,.ний. При первом нечетном значении кода открывается третий элемент 17 совпадений и во время действия на его входе импульса с выхода блока 10 сравнения кодов через него проходит счетный импульс с выхода генератора 1 счетных импульсов, подключенного к третьему входу третьего элемента совпадений. Этот импудьс переключит в единичное состояние счетный триггер 18 и возвратит через элемент ИЛИ 21 одноразрядный регистр 20 памяти в ну левое исходное состояние. На инверс" ном выходе четвертого элемента 19 совпадений, подключенном к первому дополнительному входу электронного ключа 3, при этом будет уровень логической "1 ф, разрешающий электронному. ключу зарегистрировать первый после момента равенства кодов счетный импульс с выхода генератора,1 счетных импульсов, соответствующий импульсу привязки к экстремальному значению сигнала. Процессы повторяются, еслипоследующие значения кодов будут четными. При втором нечетном значении кода на инверсном выходе четвертого элемента 19 совпадений будет логический,"0", запрещающий электронному ключу. 3 регистрацию первого после момента .равенства кодов счетного импульса. Одновременно под действием логической "1" с прямого выходачетвертого элемента 19 совпадений открывается второй элемент 16 совпадений и устанавливает ВБ-триггер 15 в единичное состояние. При этом на его выходе формируется импульс; перекрывающийся по времени с вторым после момента равенства кодов счетным импульсом. Этот счетный импульс, сдвийутый на период относительно первого,и проходит на открытый к этому временни электронный ключ 3, так как счетный триггер 18 и одноразрядный ре.гистр 20,памяти первьм счетным импульсом возвращаются в исходное нулевоесостояние. В результате погрешностьза счет.усечения при записи кода счет-.чика 8 в регистр 11 памяти с уменьшенным вдвое весом исключается,Блок 10 сравнения кодов реализуется по известной схеме в соответствиис логическим выражением АВ + ЛВ,где А,В - выходные коды счетчика 8 ирегистра 11 памяти, Электронныйключ 3 реализуется известныки средствами с дополнительной логикой на 15входе, описываемой выражениемл=(бж+е)а(фиг. 3 л). На фиг. 4 приведена блок-схема второго варианта реализации блока 12 20 коррекции обеспечивающая сдвиг импульса привязки на полпериода счетных импульсов при каждом нечетном значении кода счетчика 8. Здесь так-. же в одноразрядный регистр 22 памяти 25 заносится содержимое младшего разряда счетчика 8 равное "Оф, если его код четный, и равное ф 1 ф, если код нечетный, В первом случае на инверсном выходе регистра 22 будет логичес кай ф 1 ф, и электронный ключ 3 будет регистрировать в момент равенства кодов соответствующий импульс счетной последовательности генератора 1 ( фиг. 5:а б,л)Если же код нечетный, то уровнем логического нуля с инверсного выхода одноразрядного регистра 22 памяти электронный ключ 3 будет заперт и не зарегистрирует соответствующий моменту равенства кодов счетный импульс генератора 1, В то 40 же время этот импульс пройдет через открытый элемент 24 совпадений, установит триггер 26 в единичное состояние и через элемент ИЛИ 23 сбросит одноразрядный регистр 22 памяти в нулевое состояние, В результате на инверсном выходе этого регистра (фиг. 5,ж) установится, ф 1 ф и ближай" ший импульс с выхода элемента 25 задержки, сдвинутый на полпериода относительно счетной последователь -: ности генератора 1, пройдет через элемент 27 переноса (фиг. 5,е) и будет зарегистрирован электронным ключем 3. Одновременно он сбросит триггер 26 в исходное (нулевое) состояние. Таким образом, обеспечивается смещение момента привязки при нечетных значениях кода счетчика 8 на полпериода счетной последовательности. При практической реализации устройст- вФ сдвинутая на полпериода последовательноств счетных импульсов может быТь непосредственно сформирована в генераторе 1.Электронный клич в данном случае также реализуется по известной структуре с дополнительной логикой на входе, описываемой выражением л= (а,б + е)ж (фиг. 5 л).Таким образом введение новых элементов и связей позволяет исключить дополнительную погрешность, свойственную прототипу и достигающую единиц градусов, и тем самым повысить точность измеренийВ предлагаемом устройстве расширение динамического диапазона и повышение точности измерения достигается без сужения полосы пропускания измерительного тракта и не требует введения каких-лио коммутаций и перекличений.