Цифровой фазометр

(72) Авторы изобретения И. Жулин, Н. 1) Заявитель 4) ЦИФРОВОЙ ФАЗОЙ Е 1 зобретение относится к эле эм рительной технике, предназначено для и пользования при измерении фаэных сдвигов электрических сигналов.Известен цифровой фазометр, основанный на выделении временного интервала, пропорционального фазовому сдвигу межд сравниваемыми сигналами, заполнении временного интервала импульсами эталонной астот ов 1 и измерении количества импуль 10 фазометра -э-за измененияравниваемыхвнешних факт нии длагаемому цифий формирователи,чик импульсов,измерения и ге О к пр ржа сче е двухполупериодный иром диапазоне измеряеов устранить ошибки мых фазовых сдви Недостаток извеспогрешность измеренположения нулевой ллебаний под воздейстров.Наиболее близокровой фазометр, содеэлемент совпадения,блок ограничения вренера тор 21.Этот фазометрпозволяет в некото повалов и А, В. филатов з-за смешения нулевой линии. Однак он имеет некоторую зону неод тиизмерения, в которой достоверность измерения низкая,Бель изобретения - повышение точности измерений,Поставленная цель достигается тем,что в цифровой фаэометр, содержаший двавходных формирователя, управляюший триггер, выход которого соединен с одним входом блока запоминания строб-импульсов,второй вход которого подсоединен к генератору образцовой частоты, введены дваформирователя коротких одиночных импульсов, причем выходы первого и второговходных формирователей соединены соответственно через первый и второй формирователи коротких одиночных импульсовс первым и вторым входами управляющего триггера, первые дополнительные входы первого и второго формирователей коротких одиночных импульсов соединены сгенератором образцовой. частоты, а вторые входы - соответственно с выходом и3 6844первым входом блока запоминания стробимпульсов.На фиг. 1 представлена структурнаясхема цифрового фазометра, на фиг. 2 его временная диаграмма.Цифровой фазометр включает входныеформирователи 1 и 2, управляющий триггер 3, генератор образцовой частоты 4,блок запоминания строб-импульсов фазысигнала 5, формирователи коротких одиночных импульсов 6 и 7, формируюшиеэти импульсы в моменты времени, соответствующие серединам положительных Побразных сигналов сравниваемых колебаний.В формирователи коротких одиночныхимпульсов 6 и 7 входят элементы И 8 и9, каждый из которых одним из входовподключен соответственно к выходам формирователей 1 и 2, а выходы элементовИ 8 и 9 через элементы НЕ 10 и 11 20соединены со входом соответственно триггеров 12 и 13. Другой вход триггера 13соединен с выходом триггера 3, а другойвход триггера 12 подключен к выходу дешифратора 14 нулевого состояния триггеров реверсивного счетчика 15, .В фазометр входят также триггеры 16-19, причем один иэ входов триггера 16 соединенс выходом дешифратора 14, а другойс выходом триггера 19. Триггер 17 одним входом подключен к выходу триггера3, а другим - к канаду сигнала запуска,триггеры 1 8 и 1 9 своими счетными вх одами соединень 1 с выходами формирователей 1 и 2 соответственно, установочныевходы триггеров .12 и 18 и 13 и 19 соединены с одним из выходов триггеров 16и 17. Элементы И 8 и 9 вторыми входами соединены со вторыми выходами триггеров 18 и 19 соответственно,40 Фазолетр содержит также многовходовые элементы И 20 и 21, 22 и 23, причем одноименные входы элементов И 20 и 21 подсоединены к выходам сде 45 дующих узлов, первые входы элементов И 20 и 21 - к выходам формирователей 1 и 2 соответственно, вторые входы - к выходам триггеров 18 и 19 соответствен 50 но, третьи входы - к выходам триггеров 12 и 19 соответственно, четвертые входы - к выходу генератора 4, первые входы элементов И 22 и 23 - к выходам формирователей 1 и 2 соответственно, вто55 . рые - к выходам триггеров 22 и 23 соответственно, третьи входы - к выходам триггеров 12 и 13 соответственно, четвертые входы к выходу генератора 4. 52 4Элемент И 20 через элемент НЕ 24, делитель на два, состоящий из триггера 25 и элемента И 26, и элемент И 27 подключен к вычигаюшему входу счетчика 15. Выходы счетчика 15 соединены с соответствующими входами дешифратора 14. Другие входы счетчика 15 и дешифратора 14 через элемент НЕ 28 соединены с каналом сигнала запуска, Выход элемента И 21 через элемент НЕ 29, делитель на два, состоящий иэ триггера 30 и элемента И 34, и элемент НЕ 32 соединен со счетным входом счетчика 33,Выходы счетчика 33 соединены со входами блока перезаписи чисел 34. Выходы блока перезаписи чисел подключены ко входам счетчика инверсного числа 35, Выходы счетчика 35 соединены со входами дешифратора единичных состояний 36 триг- геров счетчика 35. Выход элемента И 23 соединен со счетным входом счетчика 35, Управляющие входы блока перезаписи 34 и дешифратора 36 подключены к выходу формирователя 2. Управляющие входы с че тчиков 33 и 35 через элемент НЕ 37 соединены с каналом сигнале запуска. Выходы дешифраторов 14 и 36 соединень 1 с соответствующими входами триггера 3. Один из входов формирователя 5 соединен с выходом генератора 4, другой вход его подключен к выходу триггера 3, а выход через элемент ИЛИ 27 соединен с суммирующим входом счетчика 15,Работа схемы состоит в следующем.С появлением запускающего сигнала все блоки, связанные с этим сигналом, устанавливаются в исходное состояние.Рассмотрим работу формирователя 7 опорного канала, Триггер 17 при появле нии запускающего импульса устанавливается в единичное состояние (фиг. 2 с) и снимает нулевой потенциал с установочных входов триггеров 13 и 19, Первый же отрицательный перепад сигнала с формиро вателя 2 опрокидывает триггер 19 по счетному входу и единичное ссстояние (фиг. 2 ж), При агом по входу, соединенному с выходом триггера 19, открывается элемент И 21. Далее, с появлением на выходе формирователя 2 первой положительной подуволны П-образного сигнала, приходящего иа элемент И 21, на его выход проходят импульсы с генератора образцовой час готы. Эти импульсы через элемент НЕ 29 и делитель на два, собранный на триггере 30 и элементе И 31, а также элемент НЕ 32 попадают в счетчики 33 (фиг. 2 и).684452 55 5Таким образом, за время действияпервой положительной полуволны П-образного сигнала, имеющегося не выходе фор-.мирователя 2, в счетчике 39 записывается некоторое число импульсов (фиг. 2 н),просчитанное с частотой, равной половинечастоты, вырабатываемой генератором,По прекращении действия положительной полуволны сигнал на выходе формирователя 2 принимает нулевое значение, 10причем задним фронтом положительной полуволны по счетному входу второй разпереключается триггер 27 (возвращаетсяв первоначальное состояние). При этомпо входу, соединенному с выходом триггера 19, закрывается элемент И 21. Рэтот же момент сигналом, прошедшим через элемент И 9 н элемент НЕ 11, перекл:очеется триггер 13 (фиг. 2 к), который открывает элемент И 23, а по входу, 20соединенному с выходом триггере 19,элемент И 23 уже открыт,По прекращении действия положительной полуволны, т. е, при появлении навыходе формирователя 2, а следовательнои на входе блока 34 перезаписи отрицательного фронта этой полуволны число винверсном виде перезаписывается из счетчика 33 через блок 34 перезаписи в счетчик 35 инверсного числа (фиг. 2 л),С появлением на выходе формирователя 2 второго положительного перепада открывается элемент И 23 (по другим входам он уже открыт), и на счетчик 35 начинают поступать импульсы с частотой,равной частоте генератора 4 (фиг, 2 л),В момент времени, соответствующий середине второго положительного импульса,действуюшего не выходе формирователя5, на выходе дещифратора 36 единичных40состояний триггеров счетчика 35 появляется короткий отрицательный импульс(фиг. 2 м), поскольку в этот момент число импульсов, пришедших на счетчик 35.с частотой генератора, снановится равным45числу, переписанному в него в инверсномкоде из счетчика 33, в котором пересчетпо первой положительной полуволне происходит с частотой, равной половине частоты генератора, Этот короткий импульс50поступает на триггер 3 и, если этот триггер ранее находился в Опрокинутом состоянии, возвращает его в исходное состояние, а отрицательный перепад с его выхода возвращает в исходное состояниетриггеры 13 и 17. Если же триггер 3 доприхода отрицательного импульса с дещифратора 36 находился в неопрокинутом состоянии, отрицательный перепад на выходе триггера 3 не появляется, но на выходе дешифратора оказывается отрицательный импульс, соответствуюший середине третьего положительного импульса при его появлении не выходе формирователя 5 (фиг, 2 м).цикл работы триггера 3 определяется формирователем 6, который срабатывает от П-образного сигнала. с формирователя 1 измерительного канала.формирователь 6 запускается в момент первого переключения триггера 19 формирователя 7, который переключает триггер 16 (фнг. 2 и) формирователя 6.Таким образом, по каждому сигналу запуска первым всегда срабатывает формирователь 7, е затем - формирователь 6, что необходил 1 о для измерения фезово- ГО сдвига сигнале опорного канале Относительно сигнала измерительного канала.Дальнейшая работа формирователя 6 аналогична работе формирователя 7, за исключением того, что короткий импульс, соответствуюший середине положительной полуволны П-образного сигнала измернтельного канала (фиг. 2 у) формируется с помощью реверсивного счетчике 15 и дешифратора 14 нулевого состояния триггеров этого счетчика. При этом, как н в формирователе 7, пересчет импульсов, поступающих с генератора на сумл 1 ируюппй вход счетчика 15 (фнг. 2 р) в течение действия на выходе формирователя 1 первой (после прихода запускающего сигнале) положительной полуводны П-обрезного снг- нала (фиг. 2 г происходит с частотой, равной половине частоты генератора 1, а импульсы, поступающие по вы читающему входу счетчика 15 (фиг. 2 т) в течение действия на выходе формирователя 1 второй положительной полуволны П-обрезного сигнала (фиг, г), пересчитываются с частотой, равной частоте генераторе 4.В тот момент времени, когда состояния всех триггеров счетчика 15 оказываются нулевыми, на выходе дещифратора 14 появляется короткой отрицательный импульс ( фиг. 2 у), соответствуюшнй по времени середине положительного импульса П-образного сигнала на выходе формирователя 1 (фиг, 2 г), Этот короткий импульс опрокидывает триггер 3 (фиг. 2 ф), сформировав на его выходе передний положительный фронт стробимпульса измеряемого фазового сдвига, а по соответствующим входам триггеров 12 и 18 формирователя 6 устанавливает его схему в исходное сос 7 6844 тояние фиг, 2 и 2 с/. При этом реверсивный счетчик 15 остается в нулевом состоянии фиг. 2 х).Короткий импульс, выработанный формирователем 7 (фиг. 1 м - второй импульс), . опрокидывает триггер 3 в исходное состояние фиг, 2 ф), завершив тем самым формирование положительного строб-импульса измеряемого фазового сдвига. Задним фронтом строб-импульса фазы с триг гера 3 опрокидываются триггеры 13 и 17 (фиг. 2 е и 2 к) формирователя 7, и он возвращается в исходное состояние.Строб-импульс фазы поступает также на формирователь 5, на другой вход кото рого поступает сигнал с генератора 4. С формирователя 5 импульс фазового сдвига поступает через элемент ИЛИ 27 на суммируюший вход счетчика 15, который, просчитав число импульсов (фиг. 2 х), И соответствуюшее фазовому сдвигу, инднпирует его.Точность измерения фазовых сдвигов не зависит от смешения нулевых линий сравниваемых электрических колебаний. Формула изобретенияЦифровой фазометр, содержаший два входных формирователя, управляющий григ 52 8гер, выход которого соединен с одним из входов блока запоминания строб-импульсов, второй вход которого подсоединен к генератору образцовой частоты, о т л ич а ю ш н й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два формирователя коротких одиночных импульсов, причем выходы первого и второго входных формирователей соединены соответственно через первый и второй формирователи коротких одиночных импульсов с первым и вторым входами управляюшего триггера, первые дополнительные входы первого и второго формирователей коротких одиночных импульсов соединены с генератором образцовой частоты, а вторые входы - соответственно с выходом н первым входом блока запоминания строб-импульсов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР % 231665, кл, Я 01 Я 25/00,19682, Авторское свидетельство СССР Мо 211655, кл. Я 01 Я 25/00, 1966.684452 Р с Составитель М. БарашковБ. Федотов Техред 3. Фанта Коррек Реда ираж 1090арственного коизобретений и, Ж, Рауш филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 5278/38 ТЦНИИПИ Госудпо делам113035, Москва Подписмитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5