Преобразователь фазового сдвига в интервал времени

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ(46) 07.09,84. Бюл. У 33 (72) Р.М, Гайдучок, Н,В. Кирианаки В.А. Муравицкий, Ю.Н. Добровольский В.Г. Пахалюк и Н.С. Шоботенко (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинског комсомола и Производственное объед нение "Завод Арсенал"(53) 621.317.373 (0888) (56) 1. Глинченко А;С. и др. Цифро вые методы измерения сдвига фаз. Новосибирск, "Наука", 1979,с. 215-219.2. Авторское свидетельство СССР У 924609, кл, С 01 К 25/00, 1980. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗОВОГО СДВИГА В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержа щий генератор импульсов эталонной частоты, блок вьщеления временного сдвига и два канала, каждый иэ которых содержит входной формирователь,счетчик и триггер, выходы триггеров обоих каналов соединены с входами блока вьщеления временногосдвига, а счетные входы счетчиковс выходой генератора импульсовэталонной частоты, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности, обусловленнойширокополосными шумами, в каждомканале в качестве триггера использован 18 -триггер, а в качествесчетчика-реверсивный счетчик импульсов, вход управления режимомработы которого соединен с выходомвходного формирователя канала,выход переполнения - с входами установки "1" счетчика и триггера, авыход заема - с входами установки112308 Эботы которого соединен с выходомвходного формирователя канала, выход переполнения - с входами установки "1" счетчика и триггера, авыход заема - с входами установки".О" счетчика и триггера.На фиг.показана блок-схемапреобразователя фазового сдвигав интервал времени; на фиг.2 и 3 - О. временные диаграммы его работы вотмеченных точках схемы.Преобразователь фазового сдвигав интервал времени содержит генератор 1 импульсов эталонной частоты, 15 блок 2 выделения временного сдвигаи два канала: канал 3, состоящийиз входного формирователя 3.1, реверсивного счетчика 3.2 импульсови ЯЬ -триггера 3.3, и канал 4,состоящий из входного формирователя4.1, реверсивного счетчика 4.2импульсов и 113 -триггера 4 .3.Выходы формирователей 3,1 и 4.1соединены с входами управления режимом работы соответственно счетчиков3,2 и 4.2. Счетные входы счетчиков3.2 и 4.2 соединены с выходом генератора 1 импульсов эталонной частоты.Выходы переполнения счетчиков 3.2и 4.2 соединены с входами установки"1" соответственно счетчиков 3.2 и4,2 и триггеров 3.3 и 4.3. Выходызаема счетчиков 3,2 и 4.2 соединенысоответственно с входами установкив "О" счетчиков 3.2 и 4 .2 и триггеров 3.3 и 4.3. Выходы триггеров 3.3и 4.3 соединены с входами блока 2выделения временного сдвига. Входные формирователи 3.1 и 4.1 обеспечивают формирование прямоугольногонапряжения по нуль-переходах входных сигналов. Наиболее близким к предлагаемому20является преобразователь Фазовогосдвига в интервал времени, содержащий генератор импульсов эталоннойчастоты, блок выделения временногосдвига, два канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных входного формирователя, Формирователя коротких импульсов, делителя частоты (счетчика импульсов)и Р -триггера, 3 -вход которого соединен с выходом входного Формирова 30теля, выходы триггеров обоих каналовподсоединены по входам блока выцеления временного сдвига, а счетные входысчетчиков - к выходу генератора импульсов эталонной частоты 23.35Недостатком известного преобразователя является большая погрешность,обусловленная широкополосными шумаЦель изобретения - уменьшениепогрешности, обусловленной широкополосными шумами,Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе фазового сдвига в интервал времени, содержащем ге 45нератор импульсов эталонной частоты,блок выделения временного сдвига идва канала, каждый из которых содержит входной формирователь, счетчик итриггер, выходы триггеров обоих каналов соединены с входами блока выделения временного сдвига, а счетныевходы счетчиков - с выходом генератора импульсов эталонной частоты,в каждом канале в качестве триггераиспользован Я 5 -триггер, а в качествесчетчика - реверсивный счетчик импульсов, вход управления режимом ра 1 1Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано при создании цифровыхФаэометров,Известен преобразователь Фазового сдвига в интервал времени,основанный на логической (цифровой)фильтрации сформированного сигналаи содержащий Формирующие устройства,логические элементы, триггеры и устройства временнрй задержки в видеждущих мультивибраторов или делителей частоты 113.Недостатки преобразователя -большая погрешность смещения, обусловленная широкополосными шумами,и узкий диапазон преобразуемых Фазовых сдвигов.1 Ревереивные счетчики 3.2 и 4,2имеют. один счетный вход С и вход Муправления режимом работы. Если Ч =1,то счетчик работает на сложение, иесли Ч = О, то счетчик работает навычитание. При поступлении сигналана к -вход все разряды счетчикаустанавливаются в нулевое состояние,а на-вход - в единичное состоя"ние,3 -триггеры 3.3 и 4 .3 изменяютсвое состояние выхбдными сигналамисчетчиков 3.2 и 4.2, причем сигналпереполнения устанавливает триггерв единнчнае состояние, а сигналзаема - в нулевое состояние.08 4Переключение триггера 3.3 в нуле" все состояние при убывании напряжения входного сигнала осуществляется аналогично.Таким образом, с выхода триггера3.3 на блок 2 подается сигнал, свободный от ложных нуль-переходов, вызванных флуктуационными помехами и выбросами.Работа второго канала происходитаналогично.Блок 2 выделяет временные сдвиги межпу сигналами с учетом знака, которые подлежат квантованию впоследующих узлах Фаэометра.Более подробно работа устройства при переходе исследуемого сигнала че рез нулевой уровень в случае воздействия высокочастотных помехиллюстрируется временными диаграммами, показанными на Фиг.3.На диаграмме (фиг.За ) пунктиромпоказан чистый исследуемый сигнал, асплошной линией - его смесь с высокочастотным шумом. Диаграмма(Фиг,З Ю ) показывает сигнал на выходе Формирователя 3,1, который срабатывает, когда суммарный входной сигнал превышает нулевой уровень.В случае чистого исследуемого сигнала в кажном канале преобразователя фазового сдвига создаютсяодинаковые Фиксированные временныезадержки , которые компенсируются в блоке 2 выделения временногосдвига (фиг, 3 Ь ) .В реальных условиях (при наличии помех) временные задержки вкаждом канале зависят от характеристик помех. Задержка ь в рассматриваемом преобразователе показана на фиг.З 45 Триггер 3.3 устанавливается в еди-. ничное состояние при возрастании напряжения входного сигнала, когда суммарная длительность. пребывания сигнала выше нулевого уровня сганет больше суммарной длительности пребывания сигнала ниже нулевого уровня на время заполнения счетчика 3,2. Одиночные выбросы, длительность ко торых меньше времени заполнения счетчика, не могут изменить состояния триггера 3.3. 3 11123Частота генератора 1. выбирается исходя из погрешности фазометра и может быть равна частоте квантования временных сдвигов, равных фаэовым сдвигам входных сигналов.5Емкость реверсивных счетчиков 3,2 и 4.2 выбирается исходя из допустимой длительности помех во входных сигналах и частоты генератора 1 таким образом чтобы вре"Э 0 мя заполнения счетчиков до полной емкости не превышало длительности импульса или паузы сформированного входного сигнала.Блок 2 выделения временных сдви 15 гов может быть как однополупериодным, так и двухполупериодным, т.е. выделять временные сдвиги между положительными и межцу отрицательными перепадами напряжений снимаемых20 с выходов триггеров 3,3 и 4.3.Преобразователь работает следующим образом.На счетный вход реверсивного счетчика 3.2 непрерывно поступают. 25 импульсы с генератора 1. Входной сигнал (фиг.2 а ) формируется по нуль- переходах формирователем, 3. 1. Сформированный сигнал (фиг.2 д ) подается на вход управления режимом работы реверсивного счетчика 3.2, ИзменеЗО ние записанного в счетчике 3.2 числа показано на фиг.2 6 Импульсы .переполнения счетчика 3.2 (фиг.2 г ) и заема (фиг.2 А ) повторно устанавливают счетчик в состояние полной емкости или нулевое состояние, вследствие чего такие процессы повторяются до момента изменения счетчиком 3.2 режима работы.40 Первым импульсом переполнения триггер 3,3 устанавливается в единичное состояние, а первым импульсом заема - в нулевое состояние (фиг.2 е )Задержка г в известном преобразователе показана на фиг.Зц Как видно из временных диаграмм задержки в предлагаемом преобразователе меньше, чем в известном. Это объясняется тем, что в преобразователе реверсивный счетчик Формирует выходные сигналы по разности дительностей положительных и отрицательных выбросов, что представляет собой быстродействующую фильтрацию входных сигналов,3В известном преобразователе вначале каждого положительного иотрицательного выброса счетчик сбрасывается в нулевое состояние и контроль длительности выброса начинается сначала. Информация о предыдущих выбросах не учитывается при зтом.Предлагаемое устройство имеет меньшую погрешность из-за временных Ф задержек, обусловленных широкополосными шумами. Как видно из диаграмм (фиг.Зг,А ) временные задержки в каналах преобразователя, 5 зависящие от параметров помех, впредлагаемом устройстве меньше, чем в базовом объекте.1112308 Составитель М, КатановаТехред Т.ДубинчакКорректор И. Муск Редактор А Моть каз б 453 3 Филиал ППП "Патент Ужгород, ул оектная,4 Тираж 710 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж"35, РауПодпис ноекомитета СССРоткрытийская наб д. 4