Цифровой фазометр мгновенных значений

Номер патента: 1553920

Авторы: Богданов, Грибанов, Зимин, Колодяжный

ZIP архив

Текст

(57) Изобретевано в информасистемах дляЦель изобрете ВЕН ОИЕТР ие может быт ционно-измер змерения раз использотельныхости фаз.е надежно выше ни Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,(56) АвторскоеР 1027638, кл.Авторское свУ 1415198, кл,2ти работы устройства. Фазометр содержит формирователь 1, блок 2 управления, элемент И 3, счетчик 4, элемент И 5, блок 6 сравнения кодов, счетчик .7, регистратор 8, элемент И 9, триггер 10, блок 11 сравнения кодов, регистр 12, инвертор 13, элемент И 14, фазовый детектор 15, ФНЧ 16, перестраиваемый генератор 17, счетчик 18, 0-триггеры 19 и 20 и элемент И 21. Поставленная цель достигается устранением ложных сбросов информации о минимальном и максимальном значениях фазового сдвига путем устранения появления сигнала сброса при нестабильности временных параметров входного сигнала, 2 ил.10 Изобретение относится к цифровойьзмерительной технике и может бытьИспользовано в информационно"измери,епьных системах для измерения разНости фаз сигналов в цифровой Форме.5Цель изобретения - повышение надежности работы за счет устраненияЛожных сбросов информации о максималь1 ом и минимальном значениях сдвигафаз.На Фиг. 1 показана структурнаязпектрическая схема циФрового фавазитра мгновенных значений, на фиг.2анаграммы, поясняющие его работу,фазометр содержит формирователь 1,рвходы которого подключены к входнымнам устройства а выход - к входуока 2 управления и первому входуервого элемента И 3, Выход последнего подкпючен к счетному входу первог,о счетчика 4 импульсов и первому входу второго элемента И 5, второй входкоторого в свою очередь подключен квыходу первого блока 6 сравнения коовр а вЫход - к счетному входу второго счетчика 7 импульсов, первыйвзиод которого подключен к регистра,тору 8, Вторые выходы счетчика 7 импульсов подключены к первым входампервого блока б сравнения кодов,вторые входы которого подключены квыходам первого счетчика 4 импульсов, вход "Сброс", которого объединенс, первым входом третьего элемента359 И, а также с первым выходом блока2 управления, Второй выход блока 2подключен к первому входу триггера1 О, второй вход которого подключен,к выходу второго блока 11 сравнениякодов. Первые входы блока 11 сравненя кодов соединяются с соответствуюпими выходами первого счетчика 4 импульсов и .входами "Перезаяись регИстра 12, Второй вход "Перенос" регистра 12 подключен к выходу третьего элемента И 9, второй вход которого соединен с выходом триггера 10.Фазометр содержит инвертор 13, четвертйй элемент И .14, выход которого подкйючен к входам "Сброс" второго счетчика 7 импульсов и регистра 12, атакже последовательно соединенные фазовый детектор 15, фильтр 16 нижнихчастот и перестраиваемый генератор17 импульсов, выход которого соединен35,с входом третьего счетчика 18, вторымвкодом первого элемента И 3, первымвходом четвертого элемента И 14, Свходом первого динамического Р-триггера 19 и через инвертор 13 с С-входомвторого динамического Р-триггера 20О-входы первого и второго динамических Р-триггеров 19 и 20 объединены иподключены к выходу третьего счетчика18 импульсов. Прямой выход первого0-триггера 19 подключен к второмувходу Фазового детектора 15, первыйвход которого подключен к входной шине устройства и к второму входу четвертого элемента И 14, третий входкоторого подключен к выходу пятого,элемента И 21, первый и второй входыкоторого подключены к инверсным выходам первого и второго Р-триггеров19 и 20.формирователь 1, на входы которого поступают исследуемые напряженияБ (фиг . 2 а) и 13,з (фиг . 2 б) формирует прямоугольные импульсы с длительностью Г, (Фиг. 2 в), пропорциональнойизмеряемому фазовому сдвигу. Эти импульсы открывают на время элемент И 3,при этом тактовые импульсы перестраиваемого генератора 17 поступают навход счетчика 4, и при условии наличия на управляющем входе элемента И5 разрешающего потенциала с выходапервого блока б сравнения на счетныйвход счетчика 7,Входной сигнал У, поступает такжена первый вход фазового детектора 15,на второй вход которого поступает импульсное напряжение с прямого выходапервого динамического Р-триггера 19(Фиг. 2 е), Импульсы управляемого генератора 17 (Фиг. 2 г), поступая навход третьего счетчика 18, формируютна его К"м выходе меандровое напряжение частоты Р , определяемой соотноишением Рр = Г /2 , где К - разрядность счетчика 18, йо - частота следования импульсов управляемого генератора .17. Сигнал с К-го выхода счет"чика 18 поступает на информационный0-вход первого динамического В-триггера 19, на тактовый С-вход которогопоступают импульсы с перестраиваемогогенератора 17. В случае, если на инФормационном 0-входе динамическогоР-триггера 19 присутствует сигнал логического.нуля (фиг. 2 а) до моментато импульсы, поступающие на Свход динамического Р-триггера 19 свыхода перестраиваемого генератора17 (фиг . 2 г), своим передним фронтомустанавливают нулевое состояние это 5 15539 го триггера, т.е. на выходе последнего имеет место сигнал нулевого уровня (фиг. 2 е, до момента с, ) .Если на информационном входе дина; мнческого Р-триггера 19 сигнал логической единицы сменит сигнал логического нуля (Фиг. 2 а, момент й ), то первый же импульс с выхода перстраиваемого генератора 17 (фиг . 2 г), поступая на тактовый С-вход 0-триггера 19, своим передним фронтом изменит его состояние (фиг, 2 е, С) и на второй вход фазового детектора 15 поступит сигнал логической единицы. 15Состояние Р-триггера 19 вновь изменится на нулевое (фиг. 2 е, момент С ) после установления на информаци"лонном Р-входе этого 0-триггера сигнала логического нуля (фиг. 2 а, мо- О мент й ), когда на тактовый С-вход 0-триггера 19 поступит очередной импульс с выхода перестраиваемого генератора 17 импульсов (фиг. 2 г, момент е). 5Сигнал с К-го выхода счетчика 18 поступает также на информационный Р-вход второго динамического 0-триггера 20, на тактовый С-вход которого подаются проинвертированные инверто ром 13 импульсы с вькода перестраиваемого генератора 17 (фиг.3 э). В этом случае на выходе этого 0-триггера20 также будет сформирован меандр частоты Р (фиг, 2 и). Однако поскольку второй динамический 0-триггер 20 по С-входу управляется инверсньии импульсами перестраиваемого генератора 18, то его выходной меандр частоты Го (фиг. 2 и - сигнал инверсного выхо- щ да Р-триггера 20) будет смещен относительно выходных сигналов первого, динамического 0-триггера 19 на длительность Г,импульса. перестраиваемого генератора 17.451Меандр частоты Р сформированный на выходе первого динамического 0-триггера 19, поступает на второй вход фазового детектора 15. При несовпадении частот сигналов, поступающих на входы фазового детектора 15, сигнал ошибки этого детектора через фильтр 16 нижних частот регулирует частоту перестраиваемого генератора 17 до равенства частот сигналов на прямом выходе динамического 0-триггера 19 (Фиг, 2 е) и входного П (фиг.2 а). 20 6Ц процес се подстройки системы ФАПЧ информация о текущем сдвиге в соответствии с логикой работы устройства в течение импульса длительностью с выхода Формирователя 1 заносится в первый 4 и второй 7 счетчики импульсов, а также в регистр 12,Однако хранения информации о экстремальных значенйях фазового сдвига за интервал времени, в течение кото рого осуществляется подстройка систе" мы ФАПЧ, не производится иэ-за обнуления второго счетчика 4 импульсов и регистра 12 перед каждым новьи измерением текущего значения сдвига фаэ.Обнуление второго счетчика 4 и регистра 12 перед кажцьм новым измерением текущего значения фазового сдвига до наступления условия синхронизма в системе ФАПЧ рассмотрим на примере рассогласования входйого сигнала У, (на фиг. 2 а, пунктир) и сиг- нала на выходе первого динамического 0-триггера 19 (фиг, 2 е). В этом случае сигналы с инверсных выходов первого 19 (фиг. 2 ж) и второго 20 (фиг.2 и) динамических Р-триггеров, поступая соответственно на первьй и второй входы пятого элемента И 21, формируют на его выходе уровень логической единицы (фиг 2 к, до момента с,).Этот уровень подается на третий вход четвертого элемента И 14, на втором входе которого сигналом У, (фиг. 2 а, пунктир) с входной шины устройства с момента С также формируется уровень логической единицы. Таким образом на втором (фиг2 а пунктир) и третьем (фиг . 2 к) входах четвертого элемента И 14 в интервале времени с -й соэда 3ются логические уровни, разрешающие прохождение через этот элемент импульсов с выхода перестраиваемого генератора 17 (фиг. 2 л). Поступая далее на входы "Сброс" регистра 12 и второго счетчика 4 импульсов, эти импульсы обнуляют их, предотвращая накопление ложной информации об экст ремальных значениях фазового сдвига.Однако сразу после наступления условия синхронизма сигналы на первом и втором входах фазового детектора 15 оказываются синфазньщи (фиг, 2 а, е, момент С,). При этом первый динамический 0-триггер 19, формирующий на своем выходе меандр частоты Р (фиг. 2 е), оказывается жестко засиихронизированньак импульсами перестраи 1553920ваемого генератора 17 (Фиг. 2 г, момент ). Одновременно уровни логиеского нуля, сформированные на инверсфом выходе первого динамического 3- триггера 19 в момент времени (фиг 1 ж), а на инверсном выходе второго 9-триггера 20 в момент времени с +фиг . 2 и), поступая соответственно на ервый и второй входы пятого элемента1021, создают на его выходе уровень огического нуля в момент (фиг.2 к). аким образом, момент установленияовня логического нуля на выходе пят ого элемента И 21 засинхронизирован15 о переднему Фронту импульсов перестаиваемого генератора 17 (Фиг, 2 е,к, омент ,).Переход уровня логического нуля в иницу на выходе пятого элемента И20 1 (Фиг. 2 к момент С ) осуществляетя одновременно с установпением по аднему Фронту импульса перестраиваеого генератора 17 (Фиг. 2 г, й )овня логической единицы на инверс омвыходе второго динамического Эиггера 20 (фиг. 2 и, момент й). Там образом, момент установления уровлогической единицы на выходе пятог, элемента 21 И засинхронизирован по 30 заднему фронту импульсов перестраивае ого генератора 17 (Фиг, 2 е,к, момент),Соответствующим образом засинхрозированный импульсами перестраивае" м го генератора 17 уровень логическо 35 г нуля поступает на третий вход четв ртого элемента И 14, запрещая прох ждение в интервале времени с-Су ( иг, 2 к) импульсов с выхода генерат р.а 17 через этот элемент на входы " брос" второго счетчика 7 и регист" рЬ 12. После установления условия синхронйзма в системе ФАПЧ устройство переходит к режиму измерений текущего фазового сдвига, Поскольку к моменту вХождения системы ФАПЧ в синхронизм содержимое счетчиков 4 и 7 одинаково, так как первый обнуляется импульсами9 с первого выхода блока 2 управления перед каждым измерением, а второй бЫп обнулен импульсаМи с перестраиваемого генератора 17 до соблюдения ус 55 ловия синхронизма, то первый блок 6 сравнения кодов выдает разрешающий, уровень логической единицы на второй ,вход элемента 5 И, В этом случае при поступлинии с выхода формирователя 1 импульса с длительностью О (фиг.2 в), пропорциональной измеряемому Фазовому сдвигу, управляющего первым элементом И 3, на входы счетчиков 4 и 7 с выхоца перестраиваемого генератора 17 (фиг. 2 г) поступает такое число импульсов, которое соответствует истинной величине текущего значения Фазового сдвига (фиг . 2 д) .В момент времени, соответствующий зацнему Фронту выходного импульса Формирователя 1, импульсный сигнал с первого выхода блока 2 управления сбрасывает счетчик 4 в нуль по входу "Сброс", В счетчике 7 при этом остается код, пропорциональный временному интервалу , который передается в регистратор 8. Разрешающий потенциал с управляющего входа второго элемента И 5, снимается, так как условие равенства кодов на входах блока 6 нарушается.Дальнейшая работа устройства точно соответствует работе прототипа.Так, например, если последующее значение измеренного фазового сдвига окажется больше хранящегося в счетчике 7, то содержимое этого счетчика дополнится пропорциональным приращением кода, в противном случае содержимое остается без изменений, Если же последующее значение меньше значения измеренного фазового сдвига, то информация о минимальном Фазовом сдвиге будет перенесена со счетчика 4 в регистр 12. Таким образом, фазометр измеряет текущее значение фазового сдвига,а также фиксирует его экстремальные значения эа интервал времени измерений. При этом ложных сбросов полученной за интервал времени полезной информации о экстремальных значениях текущего Фазового сдвига из-за случайного от периода к периоду разбросамоментов времени Формирования фронтов входного сигнала Б, являющегося опорным для системы ФАПЧ, не происходит. Это обусловлено тем, что начало и конец Формирования запрещающего уровня логического, нуля на выходе элемента И 14 (Фиг. 2 к, моменты С, и е) синхронизированы соответственно по переднему и заднему фронту соответствующих импульсов перестраиваемогогенератора 17 (Фиг. 2 г, , ), В этом случае разброс моментов времени Формирова1553920 10 тов входного сигнала, являющегося опорным для системы ФАПЧ. 50 55 9ния фронтов опорного для системыФАПЧ входного сигнала У, не создаетна выходе элемента И 14 ложных (по- .меховых) импульсов обнулениясчетчика 7 и регистра 12 из-зг отсутствия5в интервале времени 2 Т- импульсовс выхода перестраиваемого генератора17 (фиг, 2 а,г, интервал 2 Т - С,).Если происходит измененйе частоты Р входных сигналовто нарушаются условия синхронизма между входным сигналом П, и сигналом на прямом выходе первого динамического Отриггера 19. 15В этом случае требуется подстройка частоты Г перестраиваемого генератора 17 для восстановления условиясинхронизма в системе ФАПЧ устройства. В процессе подстройки системы 2 ОФАПЧ, на входах четвертого элементаИ 14 создаются условия для Формирования на выходах этого элемента импульсов обнуления счетчика 7 и регистра 12. Так на фиг, 2 а пунктирной 25линией показан пример рассогласования входного сигнала О, относительносигнала на выходе первого динамического П-триггера 19 (фиг, 2 е). В этомслучае на третьем (Фиг. 2 к) и втором ЗО(фиг . 2 а) входах четвертого элементаИ в интервале времени-С, создаютсяусловия для прохождения через первыйвход этого элемента импульсов перестраиваемого генератора 17 (фиг. 2 г)на входы "Сброс" счетчика 7 и регистра 12 (Фиг, 2 л),После установления синхронизмав системе ФАПЧ в счетчике 4 формируется достоверная информация о теку Ощем Фазовом сдвиге между входнькисигналами, а в регистре 12 и счетчике 7 будет обеспечиваться фиксациясоответственно его минимального и максимального значений, полученных за 45интервал времени,Технико-экономический эффект данного технического решения по сравнению с прототипом заключается в том, что путем введения двух динамических В-триггеров, элемента И и дополнительных связей, повьпнена надежность работы цифрового фазометра мгновенных значений за счет устранения лож,ных сбросов информации о экстремальных значениях фазового сдвига, возникающих из-за случайных разбросов моментов времени формирования ФронФормула изобретенияЦифровой фазометр мгновенных значений, содержащий формирователь, входы которого подключены к входным шинам фазометра, а выход - к входу блока управления и первому входу первого элемента И, выход которого под; ключен. к счетному входу первого счетчика импульсов и первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого блока сравнения кодов, а выход - к счетному входу второго счетчика импульсов, первый выход которого подключен к регистратору, а вторые выходы - к первым входам первого блока сравнения кодов, вторые входы которого подключены к выходам первого счетчика им" пульсов, вход "Сброс". которого объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого подключен к 8-входу триггера, К-вход которого подключен к выходу второго блока сравнения кодов, первые входы которого подключены к выходам первого счетчика импульсов и входам "Перезапись" регистра, а вторые входы - к первым выходам регистра, второй вход "Перенос" которого подключен к выходу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, последовательно соединенные Фазовый детектор, фильтр нижних частот и перестраиваемый генератор, выход которого соединен с входом третье го счетчика, вторым входом первого- элемента И и первым входом четверто го элемента И, второй вход которого подключен к первому входу фазового детектора и входной шине фазометра, а выход подключен к входам "Сброс" второго счетчика импульсов и регистра, а также инвертор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности в работе за счет устранения ложных сбросов информации о максимальном и минимальном значениях сдвига Фаз, в него дополнительно введены первый и второй динамические 0- триггеры, 13-входы которых объединены и подключены к К-му выходу третьего счетчика импульсов, а также пятый элемент И, первый и второй входы которого подключены к инверсным выходам

Смотреть

Заявка

4465623, 21.07.1988

ЖИТОМИРСКОЕ ВЫСШЕЕ КРАСНОЗНАМЕННОЕ УЧИЛИЩЕ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ПРОТИВОВОЗДУШНОЙ ОБОРОНЫ ИМ. ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА

ЗИМИН ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ, КОЛОДЯЖНЫЙ КОНСТАНТИН КОНСТАНТИНОВИЧ, ГРИБАНОВ ЛЕОНИД ИВАНОВИЧ, БОГДАНОВ ВЛАДИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 25/00

Метки: значений, мгновенных, фазометр, цифровой

Опубликовано: 30.03.1990

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1553920-cifrovojj-fazometr-mgnovennykh-znachenijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой фазометр мгновенных значений</a>

Похожие патенты