Цифровое фазометрическое устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 4(51 6 01 К 25/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ О ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕ ОМИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЫТИ дние изоБ ЕТен АВТОРСКОМУ ЛЬСТ А.Леви ельство СССР /08, 1967, ьство СССР /08, 1976.(54)(57) ЦИФРОВОЕ ФАЗОИЕТРИЧЕСКОЕУСТРОЙСТВО, содержащее блок стабилизации входных сигналов, генератор.счетных импульсов, счетный триггер,счетчик с индикатором и элемент ИЛИ,причем вход счетного триггера соединен с выходом генератора счетных импульсов, о т л н ч.а ю щ е е с ятем, что, .с целью повышения точностиизмерения разности Фаз, в него введены распределитель сигналов с и выходами, элемент ИЛИ с 2,а входами ив групп, в каждой из которых содержатся первый и второй компараторы,первый и второй Йб -триггеры и первый и. второй элементы И, выход первого компаратора каждой группы подклю-.,ЯО 11453 чен к 5 -входам обоих Р 5 -триггеров группы,а выход второго компаратора .к К -входам этих же триггеров, единичные выходы последних связаны через элементы И группы с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика, вторые входы элементов И каждой группы подключены к выходу генератора счетных импульсов, третий вход одного из элементов И соединен с единичным, а другого - с нулевыми выходами счетного триггера, четвертые входы элементов И каждой группы объединены и подключены к соответствукщему выходу распределителя сигналов, вход которого подключен к единичному выходу счетного триггера, первые входы первых компараторов всех групп соединены между собой и подключены к первому выходу блока стабилизации входных сигналов, первые входы вторых компараторов всех групп тйерке соединены и подклю,чены к второму выходу блока стабилизации входных сигналов, вторые входы всех компараторов являются входами пороговых напряжеййй.11453 ЙО 5 1 О 20 ходу блока стабилизации входных сигналов, вторые входы всех компараторов являются входами пороговых напряжений,Наличие о групп, содержащих компа 25 т ь -т гге ы и элементы И сов 45 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может найтиприменение в Фазометрических системах.д. Известно устройство, содержащеегенератор счетньм импульсов, счетныйтриггер, два компаратора, элементысовпадения, элемент ИЛИ и цифровойиндикатор 13,Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения,обусловленная искажением величиныизмеряемого временного интервала вслучае вариации параметров импульсов обеих последовательностей. 1Известно также устройство, позволяющее производить измерение разности Фаз между двумя последовательностями резонансных импульсов, нечувствительное к изменениям крутизныФронтов и амплитуд импульсов, и содержащее блок стабилизации входныхсигналов, генератор счетных импульсов, соединенный со счетным триггером, й 5 -триггер, инвертор, три элемента И, элемент ИЛИ, два компаратора и счетчик с цифровым индикатором 2,Однако указанное устройство обеспечивает точное измерение разностиФаз двух последовательностей резонансньм импульсов только при большойвеличине отношения сигнал/шум, апри. уменьшении этой величины шумискажает Форму резонансных импульсови является источником существеннойпогрешности.Цель изобретения - повышениеточности измерения разности Фаз.Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровое фазометрическоеустройство, содержащее блок стабилизации входных сигналов, генераторсчетных импульсов, счетный триггер,счетчик с индикатором и элемент ИЛИ,причем вход счетного триггера соединен с выходом генератора счетньмимпульсов, введены распределительсигналов с и выходами, элемент ИЛИс 2 о входами и и групп, в каждой изкоторых содержатся первый и второйкомпараторыпервый и второй к 5 -триггеры и первый и второй элементыИ, выход, первого компаратора каждойгруппы подключен к Б -входам обоихй 5 -триггеров группы,авыход второгокомпаратора - к Й -входам этих жетриггеров, единичные выходы последних связаны через элементы И группы с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика,вторые входы элементов И каждой группыподключены к выходу генератора счетных импульсов, третий вход одногоиз элементов И соединен с единичным.а другого - с нулевыми выходамисчетного триггера, четвертые входыэлементов И каждой группы объединены и подключены к соответствующемувьмоду распределителя сигналов, входкоторого подключен к единичному выходу счетного триггера, первые входы первых компараторов всех групп соединены между собой и подключены к первому выходу блока стабилизациивходньх сигналов, первые входы вторых компараторов всех групп такжесоединены и подключены к второму выра ор 1, йЬ ри,рместно с распределителем сигналовобеспечивает параллельное измерениеразности Фаз при и различных пороговых напряжениях с одновременным уменьшением результатов этих измерений,что позволяет существенно уменьшитьвлияние шума на точность измеренияразности Фаз,На Фиг. 1 изображена Функциональная схема всего устройства; на Фиг.2 Функциональная схема распределителясигналов.Устройство содержит генератор 1счетных импульсов, счетный триггер 2,группу элементов И 3-8, элемент ИЛИ9, счетчик 10, индикатор 11, группукомпараторов 12-17, группу Ь -триггеров 18-23, распределитель 24 сигналов, двоичный счетчик 25, дешифраторы 26-28, блок 29 стабилизациивходных сигналов,Выход генератора 1 счетных импульсов подключен к входу счетного триггера 2 и к первым входам элементов И 3-8, выходы последних через элемент ИЛИ 9 связаны с входом счетчика 10, к выходу которого подключен индикатор 11. Компараторы 12-17 К 5 -триггеры 18-23 и элементы И 3-8 образуютгрупп, в каждой из которых содержится по два компаратора, два ЙЪ -триггера и два элемента И. В каящой группе выход первого компа..20 и 21, 22 и 23), а выход второгокомпаратора (соответственно 13, 15и 17) подключен к й -входам йб -триггеров группы (соответственно 18 и 19.20 и 21, 22 и 23),Единичные выходы РВ -триггеров18-23 подключены к вторым входам 10элементов И 3-8 (каждый выход к одному входу элементов И той же группы). Третьи входы первых элементовИ 3, 5 и 7 всех групп соединены сединичным выходом счетного триггера 152, а третьи входы вторых элементовИ 4, 6 и 8 всех групп - с его нулевым выходом,Четвертые входы элементов И каж-.дой группы (соответственно 3 и 4, 205 и 6, 7 и 8) подключены к соответствующему выходу распределителя 24сигналов, имеющего.состояний. Входраспределителя 24 сигналов соединенс одним из выходов счетного триггера 252. Распределитель 24 сигналов(фиг.2),представляет собой двоичный счетчик25 с дешиАраторами в , элементами И 26,27 и 28, причем количество последнихравно и . КоэААициент пересчета это- З 0го счетчика также равенКаждый дешифратор 26, 27 и 28подключен к выходам триггеров счетчика 25 таким образом, чтобы на еговыходе Ьормировался единичный сигнал Зтолько при одном, определенном состоянии, При всех иных состоянияхсчетчика 25 (таких состояний о -1),на выходе данного дешиАратора присутствует нулевой сигнал.40Первые входы компараторов 12, 14и 16 соединены между собой и подключены к первому выходу блока 29 стабилизации входных сигналов, второйвыход которого соединен с входами 45компараторов 13, 15 и 17.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии все элементы И 3-8 заперты нулевыми сигналамис единичных выходов Р 5 -триггеров18-23. На всех выходах распределителя 24 сигналов, кроме одного, присутствуют нулевые сигналы, а на одном вькоде - единичный, Распределитель 24 сигналов под воздействиемсчетных импульсов, поступающих отгенератора 1 счетных импульсов через Оо 4счетный триггер 2, непрерывно меняет свое состояние (с частотой:в двараза меньшей частоты счетных импульсов), обеспечивая тем самым последовательное перемещение единичного сигнала с одного своего выходана другой (по кольцу);,Следовательно, все элементы И 38, кроме одной пары, оказываются за.пертыми нулевыми сигналами с выходараспределителя 24 сигналов, а однапара подготовлена к работе единичным сигналом с соответствующего выхода последнего. Поскольку единичныйсигнал все время перемещается с одного выхода распределителя 24 сигналов на другой, все элементы И 3-8попарно с разнесением во времениоказываются подготовленными к измерению требуемого временного интер-.вала,По переднему фронту прямоугольного импульса на выходе первого компа-,ратора (соответственно 12, 14 и 16)группы первый Йб -триггер (соответственно 18, 20 и 22) группы переходит в единичное состояние и разрешает при этом прохождение,счетньк импульсов через первый элемент И (соответственно 3, 5 и 7) группы. Одна-ко при этом вследствие подключенияединичного выхода счетного триггера2 к входу элемента И (3, 5 и 7) через указанный элемент И на выход элемента ИЛИ 9 поступает только половин:счетных импульсов, формирующихся навыходе генератора 1 счетных импульсов. Кроме того, распределитель 24сигналов уменьшает количество счетных импульсов, появляющихся на выхо-.де первого элемента И (соответственно 3, 5 и 7) группы в 2 о раз.Следовательно, от момента появления прямоугольного импульса на вькоде первого компаратора (соответст"венно 12, 14 и 16) группы, Формирующего этот импульс из первой (опережающей) последовательности реэонансньк импульсов, до момента окончания указанного импульса через первый элемент И (соответственно 3, 5 и 7) каждой группй на вход элемента ИЛИ 9 поступает 1 н счетньк импульсов. Причем Сн и 1 , - моменты равенства напряжейия пороговогоуровня напряжениям переднего и заднего фронтов резонансного импульсапервой (опережающей) последователь300 6в течение указанного интервала обесПе чивает подачу на вход элемента ИЛИ9 количества счетных импульсов,с.равного1 К 2 1 К 2211По окончании импульса на выходевторого компаратора (соответственно13, 15 и 17) группы второй Ю -триг,.гер (соответственно 19, 21 и 23)группы возвращается в нулевое исходное состояние. На этом процессизмерения временного интервала,соответствующего искомой разностифаз между двумя последовательностями резонансных импульсов, заканчивается.Действительно, через элементы И(соответственно 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8)каждой группы на соответствующийвход элемента ИЛИ 9 поступает количество счетных импульсов, равное+2 Й, - . 1+1.1 К 1 1 Н 1Э 2 1 К 1/ 1 К 2 1 Н 2211причем благодаря работе распределителя 24 сигналов импульсы, поступающие с выходов элементов И каждойгруппы (соответственно 3 и 4, 5 и 6,7 и 8).,во времени не совпадают другс другом. Поэтому на вход счетчика10 поступает сумма счетных импульсов, появляющихся на всех входахэлемента. ИЛИ 9, равнаяН 211Благодаря разным величинам пороговых напряжений на входах компараторов (соответственно 12 и 13 р 14 и 15, 16 и 17) при достаточно большом значении о влияние шумов на результат измерения разности фаз двух последовательностей резонансных импульсов за счет статистической обработкирезультатов измерения устраня-, ется.Предлагаемое Фазометрическое устройство осуществляет измерения не на одном пороговом уровне, а на и уровнях и выполняет усреднение результа-, тов измерений, что позволяет при малом отношении сигнал/шум обеспечить требуемую точность измерений разности фаз. По переднему Фронту импульса на 40 выходе второго компаратора (соответственно 13, 15 и 17) группы, Формирующего этот импульс иэ второй (запаздывающей) последовательности резонансных импульсов, первый й 5- 45 триггер (соответственно 18, 20 и 22) группы возвраЩается в нулевое, исходное состояние, и в течение длительности укаэанного импульса на вход элемента ИЛИ 9 счетные импульсы 50 Ъпропускает только второй элемент И (соответственно 4, 6 и 8) группы.Таким образом, с учетом работы распределителя 24 сигналов каждая грутптаФ ности; С и 1 - аналогичные мо-,менты для второй (запаздывающей)последовательности.В момент окончания импульса навыходе первого компаратора (соответственно 12, 14 и 16) группы второййВ -триггер (соответственно 19, 21и 23) группы также переключается вединичное состояние, разрешая приэтом прохождение счетных импульсовчерез второй элемент И (соответственно 4, 6 и 8) группы,Следовательно, с момента окончания импульса на выходе первого компа- ратора (соответственна 12, 14 и 16) 15группы оба элемента И (соответственно 3 и 4,5 и 6,7 и 8)группы работаютв одинаковом режиме, пропуская навход элемента ИЛИ 9 по ЬН 2 1 к 1счетных импульсов каждая, с тем лишь 20отличием, что вследствие соединениятретьего входа первого элемента И(соответственна 3, 5 и 7) с единичным выходом счетного триггера 2, атретьего входа второго элемента И(соответственно 4, 6 и 8) с нулевымвыходом указанного триггера, черезпервый элемент И (соответственно 3,5 и 7) поступают нечетные, а черезвторой элемент И (соответственно 4, ЗО6 и 8) - четные импульсы, Формирующиеся на выходе генератора 1 счетныхимпульсов.Таким образом, через элементы И(соответственно 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8) З 5каждой группы на вход элемента ИЛИ 9поступает количество счетных импульсов, равное на к2 ь.