Фазометр в. б. ибрагимова

(5 И 4 С 01 К 25 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО/24-21,ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Специальное конструкторскоебюро геофизического приборостроенияИнститута геологии АН АэССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 527674, кл. 0 01 К 25/00, 1974,Авторское свидетельство СССРМф 470760, кл, С 01 К 25/00, 1977.(57) Изобретение может быть использовано в информационно-измерительнь системах для преобразования фазовых сдвигов в код. Цель изобретения - расйирение диапазона однозначного измерения фазового сдвига. Фазометр содержит фазовый детектор 1,аналогоцифровой преобразователь 2, блок 4 определения квадранта фазового сдвига. В устройство введен блок 5 управления, который в зависимости от того, на какой из его входов поступил импульс, отображающий номер квадранта, формирует управляющие сигналы для арифметического блока 6 и мультиплексора 7, Арифметический блок 6 в зависимости от задаваемого режима блоком 5 управления и вида подключаемого к нему мультиплексором 7 операнда выполняет операции различного вида в четырех квадрантах, При этом результат выполняемой операции одноэнач но соответствует сдвигу фаз во всемОдиапазоне 0 - 360 измерения фазового сдвига, В описании приведен пример выполнения блока 5 управления. 1 з.п. С ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к цифровойизмерительной технике и может бытьиспользовано в информационна-измеритепьных системах дпя преобразованияьфазовых сдвигов в код.Целью изобретения янпяется расцирение диапазона однозначного измерения фазового сдвига.На фиг,1 показаны характеристики 1 Опреобразования фазового детектора(фиг.1 а), анапого-цифранага преобразоватепя и фазометра в целом (Фиг,1 б);на фиг.2 - структурная схема фазометра; на фиг.З - структурная схема бпо Бка определения квадранта фазовогосдвига; на Фиг.4 - схема блока упранпения; на Фиг.5 - схема арифметического блока,Фазометр (Фиг.2) содержит фазовыйдетектор 1, входы которого подкпюче"ны к входам Фазометра, а выход - ксигнальному входу анапага-цифровогопреобразователя (АЦП) 2, вход запускакоторого соединен с тактирующим входам 3 Фазометра, блок 4 опредепенияквадранта фазового сдвига, входы которого подкпючены к входам фазометра,а выходы - к первым четырем входамблока 5 управления, пятый вход кото- Зпрого соединен с импульсным выходомАЦП (с которого снимается импульс"Конец преобразования" ), первый ивторой выходы в ,с упранпяющими входами ариФметического блока 6, а третийи четвертый выходы - с управляющимивходами мультиплексора 7, информационные выходы которого соединены свыходами блока 8 регистров, а ныходс входом пернога операнда арифметического блока, вход второго апс.рандакоторого подключен к каданаму ИвходуАЦП, а выход является ныходам Фазаметра45Блок опреде:ения квадранта Фазового сдвига содержит (Фиг,3) первый усилитель-ограничитель 9, вход которого подключен к первому входу блока и входу удвоитепя 1 О частоты, а выход - к первым входам элементов И 11-14, второй усипитепь-ограничитель 15, вод которого подкпючен к выходу удвоитепя частоты, а выход к вторым входам элементов И 11-14, выходы которых соединены соответственно с первыми входами эпементан И 16- 19, вторые входы которых объединены и через нуль-орган 20 падкпючены к нз са нхау блока, а ньхады янпяю- ся выходами бпака.Бпак управпения (фиг,4) содержит элементы ИЛИ 21 и 22, входы которых соединены соатветстнен:а с первым, третьим и вторым, четвертым входами бпока, а выходы - с вх эдами триггера 23, единичный (Ц ) и нупевай (0 ) выходы которого соединены соответственна с первыми входами элементов И 24 и 25, вторые вход которых падкпючены к пятому входу блока, а выходы к первому и второму выходам блока, и элементы И;1 И 26 и 27, входы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим, четвертым нходами блока, а выходы - с входами триггера 28, едиши и и ну:евой выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И 29 и 30, вторые входы которых подключены к пятому входу блока, а выходы - к третьему и четвертому выходам блока.Фазаметр работает следующим образом.На входы фазового детектора 1 поданы напряж ние Б (Г,) опорной частоты 1и напряжение У (Г) измеряемой частоты Г, (Фиг,2), Сдвиг фаз между этими напряжениями требуется мерит,. Фазаньй детектор 1 преобразует у в напряжение постоянного така 0, (Фиг,1 а), которое поступает на сигнальный вход АЦП 2 и преобразуется в код 1 пропорциональный 0, и, спедонатепьно, ц (Фиг,1 б). Начало каждого цикла аналога-цифрового преобразования 11,-М, н ЛЦП 2 задается импупьсами, поступающими на тактирующий вход 3 Фазаметра, а конец каждон на дика Фикс срус т ся иму ь сами Ка нец преобразования", снимаемыми с впупьснага вхада АД и аступающи-, ми далее на пятыи вход блока,5 управ- пения. ДлительностьимпульсовКонец преобразования должна выбираться из условия ь, , где тв - время ныпопнен ья арифметическим блоком 6 саатветстнующеи математическойоперации.Из Фиг.1 б следует, что однозначное соответствие между М, и с достигается н пределах одного кнадранта (из четырех) из-за кусочна-пшеной (треугопьнай) характеристики преобо разанания М, =Г(у) н диапазоне 0-360 изменения с , Поэтому код М, не мажет быть испапьзаван в качестве ре 1337810эультата изме рения. Чтобы получить в указанном диапазон линейную (без излома) характеристику преобразования Я, =Г ц обеспечить однозначное соответствие между результатом измерения и искомым параметром, определяемым квадрант, в котором находится е , и в зависимости от номера квадранта выполняют операцию МИ, 10Ь + Х где М, - постоянный код, значение которого соответствуетоц= 90 по линейной характеристике преобразования И, =Р(с,"); И - постоянный код, значение которого соот ветствует е = 270 по линейной характеристике М, = Г(ф ; И, - результирующий код (Фиг,1 б) . 35 50 Определецие квадранта Фазового 20сдвига осуществляется в блоке 4, на входы которого подаются входные напряжения 1)(Г ) и 1)(Г), при этом 0(1 ) далее поступает (фиг.3) на удвоитель 10 частоты, с выхода которо го снимается напряжение 1)(2 Г, ) удвоенной опорной частоты. Усилители-ограничители 9 и 15 формируют импульсы прямоугольной Формы (время - импульсные сигналы) с длительностью, пропор циональной полупериоду поданных ца их входы напряжений Н (Г,) и 0 (2 й, ) соответственно, которые поступают далее на соответствующие входы элементов И 11-14. Элемент И 11 срабатывает (выдавая потенциал высокого уровня, соответствующего уровню 1") в первой четверти периода опорной напряжения, где поданные на его входы сигналы А и В с выходов усилите- О 0 лей-ограцичителей 9 и 15 совпадают (ЛВ=1). Элемент И 12 срабатывает во второй четверти периода напряжения БИ), где поданные ца его входы сигналы (одиц из которых предварительно инвертируется по ицвертирующему входу элемента) совпадают (АВ=1). Элемент И 13 срабатывает в третьей четверти периода опорного напряжения при выполнении,погического условия АВ=1 (сигцал А предварительно инвертируется). Элемент И 14 срабатывает в четвертой четверти периода опорного напряжения, где справедливо АВ=1Таким образом, срабатывание 1-го 55 (=1, 2, 3, 4) элемента Ии появление на его выходе разрешающего потенциала "1" соответствует х-й четверти периода опорного напряжения Н (1 )Нуль-орган 20, подключенный к второму входу блока 4 (ца который подается напряжение Г (Г ), срабатывает при переходе этого напряжения через нулевое значение в определенном направлении, например, из отрицательной области в положительную.Импульс, формируемый им в этот момент времени, проходит через одиниз элементов И 16-19 ( а именно через тот элемент И, на управляющемвходе которого имеется разрешающийпотенциал) и поступает на соответствующий выход блока, неся в себе информацию о квадранте фазового сдвигамежду опорным и измеряемым напряжениями. Действительно, еслинаходится в первом квадранте, припереходе 0(Г,э,) через нулевое значение импульс с выхода куль-органа20 проходит через элемент И 16, открытый разрешающим потенциалом "1" свыхода элемента И 11; еслинаходится во втором квадранте, при переходеН(1, ) через нулевое значение импульс с выхода нуль-органа проходитчерез элемент И 17, открытый разрешающим потенциалом "1" с выхода элемента И 12, Аналогично в третьем ичетвертом квадрантах фазового сдвигавыходной импульс нуль-органа 20появляется на выходах элементовИ 18 и 19 соответственно,Блок 5 управления в зависимостиот того, на какой иэ его входов поступил импульс с выхода блока 4, отображающий номер (признак) квадранта,Формирует управляющие сигналы дляарифметического блока 6 и мультиплекосора 7. В первом квадранте(0-90 )импульс с первого выхода блока 4(к которому подключен выход элементаИ 16) поступает на первый вход блока5 и, пройдя через элементы ИНИ 21 и26 (фиг,4), устанавливает триггеры23 и 28 в положение "1", при этомпотенциал "1" с единичных выходов Яуказанных триггеров подготавливаетэлементы И 24 и 29, которые при поступлении на пятый вход блока импульса "Конец преобразования" с импульсного выхода АЦП 2 пропускают его напервый и третий выходы блока соответственно. Во втором квадранте со(90-180 ) импульс с второго выходаблока 4 (к которому подключен выходэлемент И 17) поступает ца второйвход блока 5 и, пройдя через злемен 1137810ты И 22 и 26, устдцдвпицлет григгери 23 и 28 в поззсэжеция "О" и "1" соответственно, при этом потенциал "1" с нулевого выхода ) триггера 23 и с единичного выхода 0 триггера 28 подготавливает элемецти И 25 и 29, которые при поступлении ца пятый вход блока импульса "Конец преобразования" с выхода А 1 П 2 пропускают его на второй и третий выходы блока, Б третьемоквадранте с 13 (180-270 ) импульс с третьего выхода блока 4 (к которому подключен выход элемента И 18) поступает на третий вход блока 5 и, пройдя через элементы ИЛИ 21 и 27, устанавливают триггс.ри 23 и 28 в положения "1" и "0" сос 1 тззстст 33 ец 33 о при ЭТИМ ГОТЕццИЛЧ 1 С сдицИЧИОГО ВЫ- хода триггера 23 и с цупс ного выхода триггера 28 подготлв:3 ивдет элементы И 24 и 30, которые при поступлении импульса Конец преобразования с АЦП 2 пропускают его цд первый и четвертый выходы блока. Б четвертомоквадранте с 1 (270-360 ) импульс с чет 33 ертогс выхода блока 4 (к которому подключен выход элемента И 19) поступает на четвертый вход блока 5 и, пройдя через эпемецты И)Я 22 и 27, устанавливает триггеры 23 и 28 в по.30 жецие 0 при этом потенциал1 с нулевых вьгходов обоих триггеров подготавливает элементы И 25 и 30, которые при поступлении импульса "Конец преобразования" с АЦП 2 пропускают его на второй и четвертый выходы блока.Последдидте:Зьцость описанных Операции отражена в таблице, где знакомОтмечено наличие импульсов цд том или ином нходе (выходе) блока 5.Управляющий сигнал, снимаемый с первого выхсцд блоЭ;л 5 (в первом и третьем кцадрантдх), задает режимБызитдцис " а управляющий сигнал,с 3 измаемий с второго выхода этого блока (во второл и четвертом кззадрлнтах) - режим Сложение арифметического блока 6 (фиг, 2). Управляющий сигнал, снимаемьзй с третьего выхода блока 5 (в первых двух квадрантдх), устанавливает мультиплексор 7 в поп,жение при котором к сзрифмст 3 цзескому блоку подключается код 11, эдц 33 и 33 нзся в и рззом регисгрс б:ока 8, д управляющий сигнал снимаемый с сс тнертого Эзыходд блока 5 (н трс зь м и четвертом кнлдрдцтдх), уста 35 1 О, - мультиплексор и блок у 33 рд 33 леззия пер 50 5 10 15 20 30 цдц 3 ИНаС т Му:33,3 ПЕ К О 1 7 ц цр, е,пэзцэжециецзи кэтц 13 м к рифм тцческому блоку 33 с якнича тся к ц Мгиз второго регисзра блока 8.Арифметический блок випопнецныйца микросхемах К 564 ИП.3 серии 564(фиг,5), в зависимости От задаваемого (блоком 5) режима и 3 зидд подключас.мого к нему (мультиплексором 7)операнда М выполняет Операцию вида:1 И, 1 3 (н первол квадранте),11 =Г 4, +1 ч, (Эзо втором квддрдззте);1 =1 Ч, -11, ( в третьем квадранте);В, =Ь +11, (в четвертом квадранте),при этом результат 11,3, ныполцяемсйоперации, счит 3 цзаел 3 г 3 ПО нешцееустройство:срдцеция (и 3 и рс гистрации)3ф О Р и ЛПД3 О 3Л Ч Ц 3" О С 3 Т 33 . Т С Т 33 У Е Тс 1 но всем диапазоне 0-360 измененияфазового сдззигд (фиг,16),Тдким Обрд.зом, предлагаемый фазометр обладает более широким диапазоном Однозначного измерения фазовогосдвига (0-360) по срл 3 зцецию с: прототипсэл 3 где этот диапазон це превыи 3 дс т пределов Одного кнддрд 33 тд. Расширсцие диапазоца Однозначного измерения 3 позволяет расширить областьпримегния устройства. Форму:а изобретения 1. Фазометр ссц 3 ержлииз Опок опредс.пения кнлдрдцтд фазового сдвига, входы которого подключены к входным линам фазометрд, к входам фазового детЕКтОра, ВЫХОД КоторОГО ПОПКЛЗОЧЕ 33 к сиГ 33 лпьному г 3 ходу л 33 а 3(эго циф 1 эое 30 Гэ преобрдзонате:зя, о т и и ч а ю щ и й с я тем, что, с елью рдсширец 33 я диапазоца одно зцлчц.зго изл 3 ерения фазового сдгзигд, и него вззедецы арифметический б.3 ок, блок регистро 3 з,цие четыре входа которого соединены с гзьгходами блока опредпения квадранта фазового сдвига, пятый вход блока управления соединен с 33 мпульсным ьц ходом аалого-цифрового преобразогзателя, первый и второй выходы подключены к управляющим входам арифметического блока, выход которэО является выходом фазометрл, третий и четвертый выходы соединены с упрдвпяю 3 иими входами мультгизлексора ицформационцие входы которого соединены с выходами блока регистров, а ззыход - с входом пергзог о Операнда ариф13378 О Выходы блока 5 Входы блока 5 Потенциал навыходе Квадрант триггера триггера 23 28(Ригг метического блока, вход второго операнца которого подключен к кодовомувыходу аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого соединенс тактирующим входом фазометра. 2, Фазометр по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в нем блок управления выполнен в виде двух триггеров, четырех элементов И и четырех элементов ИЛИ, причем входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с первым, третьим, вторым и четвертым входами блока, а выходыс входами первого триггера, единичный и нулевой выходы которого соедииены соответствсннс с первыми входами первого и второго лементоа И,вторые входы которых соединень с пятым входом блока, а выходы - е первыми вторым выходами блока, входы третье"го и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственнс с первым, вторым,третьим и четвертым входами блока, 10 а выходы - с входами второго триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертогоэлементов И, вторые входы которых 15 соединены с пятым входом блока, авыходы - с третьим и четвертым выходами блока." Ь/хооЬКФлююо Г Рю оАтмулюпиллгл сора Фиг Р Составитель Л Техред И.Попов онина Редактор А.Лежн орректор М,Демчик Заказ 4126 43 Тираж 730 ПодписноИИ 1 П 1 Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва Ж, Раушская наб., д.4/5 ул.Проектная, 4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужг