Номер патента: 1071968

Авторы: Ковтун, Коровин

ZIP архив

Текст

(5 Ь 0125/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и иГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(53) 621.317.77 (088.3)1, Смирнов П.Т. Цифровые фазометрыЛ "Энергия", 1974, с. 33, рис. 13.2,Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 3223203/21,кл.Ь 0125/08, 12.12.80.(54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий генератор счетных импульсов,два счетчика, блок управления, трэлемента И, триггер и входные Формирователи, входами соединенные с входами фазометра, а выходами подключенные к входам триггера, выход которогсоединен с первым входом первогоэлемента И, второй вход которогоподключен к выходу второго элементаИ, а выход третьего элемента И подключен к входу сброса первого счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения его быстродействия, в него введены дешифратор кода, дополнительные триггеры иформирователь, регистр сдвига, група выходов которого подключена кблоку индикации, блок вентилей иблок формирования. конца первого измеритель ного интервала, первый входкоторого совместно с первым входом .блока управления подключен к шине"Запуск", второй вход соединен свыходом третьего элемента И, а выход - с вторым входом блока управления, третий вход которого соединенс выходом триггера через дополнительный Формирователь и с первым входомтретьего элемента И, второй вход которого объединен с первым входом втсрого элемента И, соединенного другиывходом с выходом генератора счетныхимпульсов, с третьим входом первогоэлемента И и выходом дополнительноготригГера, единичный и нулевой входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления, четвертый вход которого через дешифратор кода соединен с выходами разрядов всех декад второго счетчика, выходами декад подключенного к третьей группе вх.щов блока Формирования конца первого измерительного интервала, а группой входов через блок вентилей соединенного с выходами разрядов декад первого счетчика, счетный вход которого совместно со счетным входом второго счетчика соединен с выходом второго элемента И, кроме того, вход управления блока вентилей соединен с третьим выходом блока управления, е четвертый выход которого подключен к входу "Сдвиг" регистра сдвига, счетным входом подключенного к выходу первого элемента И, а вторым выходом соединенного с пятым входом блока управления.2, фазометр по и. 1, о т л,М ч, аю щ и й с я тем, что блок Формйрования конца первого временного интервала содержит триггеры и элементы И, число ( и+11 которых, а единицу боль.- ше числа И четных декад второго счетчика, а также элемент ИЛИ, причем первые входы всех элементов И соединены с единичными выходами соответствующих триггеров, вторые входы (о -1) элементов И являются третьими входами блока формирования конца первого измерительного интервала, выходы всех элементов И соединены с нулевыми входами соответствующих триггеров, одновременно выходы первых (о) элементов И объе. динены с единичными входами следующих триггеров и соответствующими входами элемента ИЛИ, (О -1) -и вход которого соединен только с выходом (о -1) -го элемента И, и -й вход элемента ИЛИ является и-м.1071968 510 50 входом третьей группы входов указанного блока формирования, а выходчерез П -й элемент И соединен с выходом этого блока,бормироваиия кроме того, единичный вход и -го триг-,гера соединен с выходом (и+1) -го 1Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к области .фазовых измерений, и может быть использовано для повышения быстродействия цифровых фазометров с постоянным измерительным временем.Известен цифровой фазометр с постоянным измерительным интервалом, содержащий источник счетных импульсов, счетчик, два формирователя, выходы которых соединены с соответствующими входами триггера, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, выходом соединенного с вторым элементом И Г 1,Для получения информации о значении фазового сдвига в единицах фазового угла градусах необходимо выбирать слишком большую длительность измерительного интервала, равного Т= Зб 10" с при Р, = 10 Гц), где о - любое цел е число, р - положительное целое число. При измерении фазового угла с точностью до десятых, сотых и т.д. долей градуса общее время измерения возрастет в десять, сто и т.д. раз.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения фазового сдвига, содержащее генератор счетных импульсов, счетчики, блок управления, элементы И, триггер и входные формирователи, входами соединенные с входами устройства, а выходами подключенные к входам триггера, выход которого соединен с входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход третьего элемента И подключен к входу сброса первого счетчика Г 1Однако известное устройство имеет недостаточно высокое быстродействие, особенно при измерении фазового сдвига проивольно меняющейся частоты входного сигнала.Целью изобретения является повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий генератор счетных импульсов,элемента И,. второй вход которогоподключен к второму входу блока формирования конца первого временногоинтервала, первый вход которого соединен с единичными входами первогои последнего триггеров. 2два счетчика, блок управления, три элемента И, триггер и входные формирователи, входами соединенные с входами фазометра, а выходами подключенные к входам триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, выход третьего элемента И подключен к входу сброса первого счетчика, введены дешифратор кода, дополнительные триггер и формирователь, регистр сдвига группа выходов которого подключена к блоку индикации, блок вентилей и блок фор мирования конца первого измерительного интервала, первый вход которого совместно с первым входом блока управления подключен к шине "Запуск", второй вход соединен с выходом третьего элемента И,а выход с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом триггера через дополнительный формирователь и с первым входом третьего элемента И,второй вход которого объединен с первым входом второго элемента И, соединенного другим входом с выходом генератора счетных импульсов, с третьим входом первого элемента И и выходом дополнительного триггера, единичный и нулевой входы которого подключены соответственно н первому и второму выходам блока управления, четвертый вход которого через дешифратор кода соединен с выходами разрядов всех декад второго счетчика, выходами декад подключенного к третьей группе входов блока формирования конца первого измерительного интервала, а группой входов че рез блок вентилей соединенного с выходами разрядов декад первого счетчика, счетный вход которого совместно со счетным входом второго счетчика соединен с выходом второго элемента И, кроме того, вход управления блока вентилей соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к входу"Сдвиг" регистра сдвига, счетным входом подключенного к выходу перво 1071968Измерительные входы фазометра .через входные формирователи 1 и 2 соединены с триггером 4, выход которого с одной стороны через дополнительный формирователь 3 соединен с элементом И 6, а с другой стороны 60 61 го элемента И, а вторым выходом соединенного с пятым входом блока управления.Кроме того, блок формированихконца первого временного интерваласодержит триггеры и элементы И, чис 5ло ( и+1) которых на единицу большечисла И счетных декад второго счетчика, а также элемент ИЛИ, причемпервые входы всех элементов И соединены с единичными выходами соответствующих триггеров, вторые входы(-1) элементов И являются третьими входами блока Формирования концапервого измерительного интервала,выходы всех элементов И соединены с 15нулевыми входами соответствующихтриггеров, одновременно выходы первых (о) элементов И объединеныс единичными входами следующих триггеров и соответствующими входамиэлемента ИЛИ, ( -1) -й вход которого соединен только с выходом о)го элемента И, п-й вход элементаИЛИ является о -м входом третьейгруппы входов указанного блока Формирования, а выход через и -й элемент И соединен с выходом этогоблока формирования, кроме того,единичный вход о -го триггера соединен с выходом (о+1) -го элемента И,второй вход которого подключен квторому входу блока формированияконца первого временного интервала,первый вход которого соединен с еди.ничными входами первого и последнего триггеров.Предлагаемое введение элементови новых связей между ними позволяетполучить положительный эффект - сократить время измерения, а следовательно, повысить быстродействие. 40На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового фазометра", нафиг. 2 - функциональная схема блокаформирования конца первого измерительного интервала, на фиг, 3 45функциональная схема блока управления.Цифровой фазометр содержит формирователи 1-3 импульсов, триггеры 4и 5, элементы И 6-8, генератор 9 50счетных импульсов, блок 10 управления, счетчики 11 и 12, блок 13 Формирования конца первого измерительногоинтервала, регистр 14 сдвига, блокиндикации 15, блок 16 вентилей и55дешифратор кода 17. Цифрами 18, 19и 20 обозначены соответственно первый и второй входы фазометра и шина"Запуск" его. соединен с элементом И 7. Через элемент И 8 с генератора 9 поступают импульсы на второй вход элемента И 7 и счетные входы счетчиков 11 и 12. Счетчик 11 состоит из последовательного соединения счетных декад 11-1 - 11- Ь, причем выходы декад подключены к входам блока 13, вход запуска которого совместно с первым входом блока 10 соединен с шиной "Запуск" 20, а выход соединен с вторым входом блока 10, первый и второй выходы которого подключены к входам дополнительного триггера 5 Выход триггера 5 объединен с други- ми входами элементов И 6, 8 и 7, а через последний соединен с счетным входом регистра 14 сдвига, группой выходов соединенного с блоком 15, другим выходом и входом сдвига подключенного соответственно к пятому входу и четвертому выходу блока 10. Выходы разрядов счетчика 12 остаточ. ных временных интервалов соединены с входами разрядов счетных декад счетчика 11 через блок 16, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока 10 управления, четвертый вход которого подключен к выходу дешифратора 17, входами соединенного с выходами разрядов всех декад счетчика 11.Блок 13 Формирования предназначен для выработки сигнала конца первого измерительного интервала длительностью 10 Т секунд, где Т - длительность полного измерительного интервала, кратного числу 36, умноженному на 10 в целочисленной степени; к - такое целое число, чтобы в формируемом первом временном интервале поместилось не менее одной, но и не более девяти целых пачек. импульсов, пропорциональных фазовому сдвигу и следующих с пернодом Т входного измерительного сигнала. Если заранее известен порядок частотына которой производится измерение фазового сдвига, и имеется время для ручной установки длительности этого интервала, блок 13 формирования может представлять собой обыкновенный переключатель, коммутирующий на выход блока сигнал с выхода соответствующей декады 11-111 - иДля автоматизированного выбора длительности первого временного интервала при неизвестном заранее порядке исследуемой частоты 1 блок 13 формирования включает в себя элементы И 21 и триггеры 22, числом и +1 на единицу больше числа счетныхдекад в счетчике 11 и элемент ИЛИ 23, при этом первые входы элементов И 21 соединены с единичными выходами соответствующих тригге 1071968ров 22, а выходы элементов И 21 подключены к нулевым входам тех же триггеров 22. Кроме того, выходы элементов И 21 -1, 21 -2, , 21 - (-1) совместно с выходом декады 11 -й подключены к входам элемен та ИЛИ 23, выходом соединенного с вторым входом элемента И (21-п). Йыход элемента И 21 (й+1 подключен к единичному входу триггера (22 - Й, нулевой вход которого связан также с выходом блока 13 Формирования. Выходом (е +1) -е элементы И 21 соединены также с единичными входами следующих триггеров 22, кроме того, вторые входы (-1) -х элементов 15 И 21 являются третьими входами блока 13 Формирования и соединены с выходами соответствующих декад счетчика 11, второй вход элемента И 21 ( +1) подключен к выходу элемента 20 И 6 и является вторым входом блока Формирования 13, первый вход которого подключен к шине "Запуск" и соединен с единичными входами триггеров 22-1 и 22- ( +1) .75Блок 10 управления (Фиг. 3) включает в себя элементы задержки 24 и 25, элементы ИЛИ 26 и 27, тригрег 28 и элемент И 29. Входы элемента ИЛИ 26 являются вторым, четвертым и пятым входами блока, а выход соединенный с нулевым входом триггера 28 и входом элемента задержки 24, является вторым выходом блока, Первый вход блока через элемент ИЛИ 27, триггер 28 и элемент И 29 выводится на первый выход блока. Второй вход элемента И 29 является третьим входом блока. Выход элемента задержки 24 является третьим выходом блока, соединен через второй элемент задержки 25 с вторым входом элемента ИЛИ 27 и является четвертым выходом блока., Цифр ов ой фаз аметр работает следующим образом. 45В исходном состоянии на входы 18 к 19 поступает опорный и измерительный сигналы частотой 1 х фазовый сдвиг между которыми измеряеТся, В Формирователях 1 и 2 этот периоди 50 ческий сигнал преобразуется в последовательность импульсов, управляющих работой триггера 4. На выходе триггера 4 Формируются импульсы длительностью ;=ф,. Т поступающие на элемент И 7 и на Формирователь 3, вырабатывающий короткие импульсы в момент спада импульса на выходе триггера 4, которые поступают на вход элемента И 6 и на третий вход 60 .блока 10, Генератор 9 вырабатывает сигналы образцового высокостабильного периода Т =10 с ( где о -целое число), поступающие на элемент И 8, Счетчики 11 и 12 и регистр 14 сдви га находятся в обнуленном состоянии все триггеры 5, 22-1, 22-2 , 22- -( 1 +1) и 28 находятся в нулевом состоянии, при котором на подключенные к ним элементы И подается низкий потенциал и все элементы И заперты. Цепи установки счетчиков, триггеров и регистров и регистра сдвига в исходное состояние для упрощения не показаны.Для начала работы цифрового Фазометра на шину "Запуск" 20 поступает сигнал, который переводит в единичное состояние триггеры 22-1, 22- (о+1) и 28, в результате чего открываются элементы И 21-1, 21- -(в+1) и 29. Первый же короткий импульс формирователя 3, прошедший через элемент 29 блока 10, поступает на единичный вход триггера 5, переводит его в единичное состояние, при котором на входах элементов И 6-8 появляется разрешающее напряжениеЧерез элемент И 8 с генератора 9 на счетчики 11 и 12 начинают поступать импульсы с периодом Т, Через элемент И 7 на счетный вход регистра 14 сдвига через время Т- начнут поступать импульсы Т,. Время заполнения регистра, сдвига первой пачкой импульсов равно.По мере подсчета импульсов Т счетчиком 11 на выходах его декад появляются сигналы, Так на выходе декады 11-1 сигнал появляется после того, как на счетчик 11 поступят десять импульсов То, на выходе де кады 11-2 сигнал появляется после поступления на счетчик 11 ста импульсов Т на выходе декады 11-3 сигнал появляется после поступления на счетчик 11 тысячи импульсов и т,д Сигнал с выхода первой декады 11-1 проходит через открытый разрешающим напряжением триггера 22-1 элемент И 21-1, поступает на нулевой вход триггера 22-1, переводя его в нулевое состояние и снимая разрешение с элемента И 21-1, поступает на единичный вход триггера 22-2, переводя его в единичное состояние и обеспечивая разрешающее напряжение на элементе И 21-2, и на вход элемента ИЛИ 23. Аналогично следуют импульсы с других декад счетчика 11.Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 23 имеется последовательность импульсов, которые появляютсячерез 10, 100, 1000, , периодовТ после начала заполнения счетчика 11,Второй импульс измеряемой последовательности с выхода формирователя 3, прошедший через открытый элемент И 6, поступает на открытый элемент И 21 " (+1), откуда, во-первых,следует на нулевой вход триггера22 - ( о+1), переводя его в нулевое состояние и снимая разрешение с элемента И 21 - (0 л +1), и, во-вторых, поступает на единичный вход триггера 22-, переводя его в единичное состояние и обеспечивая разрешение на элемент И 21-и . Кроме того, импульс с выхода элемента И б поступает на вход установки в н)Гль счетчика 12.Поступление импульсов с выхода элемента И б на счетчик 12 продолжается до тех пор, пока через открытый элемент И 21-г не пройдет один из импульсов последовательности с выхода элемента ИЛИ 23, который с выхода элемента И 21-и поступает на нулевой вход триггера 22-о, переводя его в нулевое состояние .и запирая элемент И 21-п, и через элемент ИЛИ 26 блока 10 поступает на нуле-, вой вход триггера 28, прекаращая подачу импульсов формирователя 3 через элемент И 29, и на нулевой вход триггера 5, перебрасывая его в нулевое состояние и запирая элементы И 6-8. На этом оканчивается измерение числа импульсов, сгруппированных в пачки за первый измери-. тельный временной интервал.К этому моменту в регистре 14 сдвига записано число импульсов, соответствующее значению самого старшего десятичного разряда величины измеряемого фазового сдвига, а в более младших разрядах записаны числа, из которых после следующих циклов измерения будут формироваться значения других разрядов результата. В счетчике 12 к этому времени записано число перищов Т содержащихся в интервале между последним коротким импульсом конца временного интервала на выходе триггера 4 и концом первого измерительного временного интервала.Кроме поступления на триггеры 28 и 5 сигнал с выхода элемента ИЛИ 26 поступает в блок 10 на элемент задержки 24, где после небольшой задержки, необходимой для установления показаний в счетчике 12, поступает на элемент задержки 25 и на управляющий вход блока 16, Блок 16 соединяет выходы разрядов декад счетчика 12 с входами разрядов декад счетчика 11 так, что в декаду 11-1 вводится код нуля, в декаду 11-2 вводится в дополнительном коде код из первой (самой младшей) декады счетчика 12 и вообще в 11- декаду счетчика 11 вводится в дополнительном коде число, записанное в 12(1 -1) декаде счетчика 12. Таким образси, приподаче на управляющий вход блока 16 сигнала в счетчик 11 вводится дополнительный код числа, эацисанного в счетчике 12 и умноженного на 10.Сигнал с выхода элемента 24 задержки, будучи задержанным элементом 25 задержки на время, необходи 5 мое для установления кода новоговременного интервала в счетчике 11,поступает на вход сдвига регистра14 сдвига, где под его действием .код результата подсчета числа им 10 пульсов, сгруппированных в пачки,сдвигается на один разряд. Крометого, сигнал с выхода элемента 25задержки через элемент ИЛИ 27 поступает на единичный вход триггера15 28, переводя его в единичное состояние и открывая элемент 29 дляпрохождения сигнала с формировате.ля 3. Первый после этого сигнал свыхода формирователя 3 поступает че,рез элемент И 29 на единичный входтриггера 5, переводит его в единич,ное состояние и открывает элементыИ 6-8. Начинается очередной циклформирования временного измеритель 25ного интервала и подсчета числа импульсов, сгруппированных в пачки,следующих с периодом исследуемогосигнала за этот интервал.Поскольку триггеры 22-1 -: 22-п+1)находятся в нулевом состоянии, прикотором соответствующие элементы И21-1 - ; 21 ( о +1) закрыты, блок 13в дальнейшем из работы исключается,а формирование очередных временныхинтервалов производится заполнениемЗ 5 счетчика 11.до его переполнения сигналами от генератора 9.Таким образом, импульсы То насчетчики 11 и 12 и регистр 14 сдвига, импульсы Х на сброс счетчика 1240 поступают до тех пор, пока не переполнится счетчик 11 и не сработаетпри этом дешифратор 17 кода, сигналкоторого поступает на блок 10 и тамчерез элемент ИЛИ 26 на нулевойвход триггера 28, на элемент 24 задержки и через второй выход блока 10на нулевой вход триггера 5,Как и после появления импульса 5 Она выходе блока 13 триггер 28 запирает элемент 29, а триггер 5 запирает элементы 6,7 и 8, прекращая подачу импульсов Т, с генератора 9 на счетчики 11 и 12 и регистр 14 сдвига импульсов Х на сброс счетчика 12.55 Дальнейшая работа измерителя осуществляется в той же последовательности, как и после оканчания первого временного интервала: после задержки в элементе 24 импульс поступа 60 ет на блок 16, который осуществляетзапись в дополнительном коде в счет- чик 11 умноженного на 10 кода остат" ка из счетчика 12, а затем после задержки в элементе 25 импульс посту пает на сдвиговый вход регистра 14под действием которого код реэульта та подсчета числа импульсов, сгруппированных в пачки, сдвигается на. разряд, а также через элемент ИЛИ 27 поступает на единичный вход триггера 28, который открывает элемент И 29 для пропускания очередного импульса с формирователя 3 на единичный вход триггера 5.Таким образом, отработка третьего и всех последующих временных измерительных интервалов проходит аналогично отработке второго временного интервала. Работа блока 10 между двумя очередными интервалами аналогична работе его между вторым и третьим интервалами. Единственное отличие заключается в том, что с каждым .интервалом измерения код результата в регистре сдвига сдвигается на разряд. Для выбранного примера код измерения ,эа Т сдвинулся на два раэрядэ, за Тц - на один разряд,После того, как в регистре 14 заполняются все разряды, сигнал с четвертого выхода блока 10, не сдви гая информации, поступит на выход регистра 14, откуда проследует на пятый вход блока 10 и через элемент ИЛИ 26 на нулевые входы триггера 28 и 5. Измерение закончено. Блок 15 высвечивает з начение измеряемого фаэ ового сдвига. При нс обходимости повторить процесс измерения в цепи установки триггеров и счетчиков в исходное положени . подается сигнал. Сигналом на шине "Запуск" 20 можно начать очередное измерение. Описанный цифровой фазометр позволяет существенно уменьшить длительность процесса измерения.Основным узлом, позволившим достичь поставленной цели, является блок формирования первого измерительного интервала, так как в последующие измерительные интервалы схема будет анализировать число периодов от 1 до 9 включительно. В известном устройстве первый измерительный интервал не определен при неизвестной частоте, что дает все 10 основания предположить, что в немможет пройти число импульсов Х, и больше 9, т.е, число импульсов 1.заданных двухзначным, трехзначньг и т,д. числом. Простой анализ для 15 суммы однозначных цифр, например,цифр 9 показывает, что с точностью до порядка сумма равна 2-.10 , гдечисло цифр. Тогда временной выигрыш будет 30ТиховеВ 10Ф Т иъовр Тогда при и = 5 выигрыш составляет величину около 200 и будет тем выше, чем больше временных интервалов используется при подсчете фазового угла другими словами чем точнее необходимо определить фазу, тем 40 больше временной выигрыш ). 20 Таким числом и оценивается длительность измерения фазового сдвига изобретением, в то время как анало" гичная длительность определения фазового угла известным устройством при неоптимальном выборе длительности первого измерительного интервала составляет "10 ".10719 б 8 Составитель А. Старостинтор Н.Джуган Техред Я,Тепер орректор В.Гир раж 711сударственного комитетаиэобретений и открытийва, Ж, Раушская наб.,Закаэ 116 писно ВНИИПИ Гопо делам113035, Моск Филиал ППП "Патент",. г.Ужгород, ул.Проектная,

Смотреть

Заявка

3465830, 07.07.1982

ХАРЬКОВСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ КОМАНДНО-ИНЖЕНЕРНОЕ УЧИЛИЩЕ ИМ. МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА КРЫЛОВА Н. И

КОРОВИН РЕМИР ВЛАДИМИРОВИЧ, КОВТУН ИВАН ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 25/08

Метки: фазометр, цифровой

Опубликовано: 07.02.1984

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-1071968-cifrovojj-fazometr.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой фазометр</a>

Похожие патенты