Цифровой фазометр

 

1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий задак||ций генератор, времязад ющий блок, блоки синхронизации , преобразователь сдвига фаз в йнтерватш времени с подключенными к его выходам блоками квантования, связанными вторыми входами с задаю-, щим генератором, а выходами - с первыми входами соответствукй х блоков синхронизации, которые первыми выходаш через элемент ИЛИ соединены со входом счетчика, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены распределитель импульсов и блок суммирования и кодоимпульсного преобразования, выход которого соединен с дополнительным входом элемента MJW, а входы соответственно - с выходами задающего генератора , времязадающего блока и разряд-, ными выходами блоков синхрони зации, которые соединены вторыми входами с соответствующими выходами распределителя импульсов, подключенного к задающему генератору, связанному также со входом времязадающего блока, выход которого подключен к третьим входам блоков квантования, при этом разрядные выходы сметчика и Рлока суммирования и кодоимпульсного преобразования являются выходами устройства . 2. Фазометр по п. 1,отлиI чающийся тем, что блок суммирования -и кодоимпульсного преоб (О разования содержит элемент задержки и последовательно соединенные сумматор , регистр, элемент равенства кодов , счетчик и элемент совпадений, соединенный выходом с элементом ИЛИ, а входами - с выходами эпемента равенства кодоа, задающего генератора и элемента задержки, соединенного со входом с времязадающим блоком, а вторым выходом - с регистром, часть разрядных выходов которого является выходами блока, при этом разрядные входы сумматора соединены с выходами -разрядов блоков синхронизации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН „ц G 01 R 25/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3371933/18-21 (22) 30.12.81 (46) 15.07.83. Бюл. 11 26 (72) А.С.Глинченко, С.В.Чепурных и И.К.Чь1ых (71) Красноярский политехнический институт (53) 621. 317.77(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 211655, . а 01 К 25/08, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

М 636558, кл. 6 01 R 25/08, 1978 (54)(57) 1. циФРовой ФАзомктр.; содержащий задающий генератор, времязадающий блок, блоки синхронизации, преобразователь сдвига фаз в интервалы времени с подключенными к его выходам блоками квантования, связанными вторыми входами с задаю-, щим генератором, а выходами - с первыми входами соответствующих блоков синхронизации, которые первыми выходами через элемент ИЛИ соединены со входом счетчика, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены распределитель импульсов и блок суммирования и кодоимпульсного преобразования, выход которого соединен с дополнительным входом элемента NJN, а входы соответствен.„„Я1) „„1029100 А но" - с выходами задающего генератора, времязадающего блока и разряд-. ными выходами блоков синхронизации, которые соединены вторыми входами с соответствующими выходами распределителя импульсов, подключенного к

- задающему генератору, связанному также со входом времязадающего блока, выход которого подключен к третьим входам блоков квантования, при этом разрядные выходы счетчика и блока суммирования и кодоимпульсного преобразования являются выходами уст" ройства.

2. фазометр по и, 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок суммирования .и кодоиипульсного преобразования содержит элемент задержки и последовательно соединенные сумматор, регистр, элемент равенства ко" дов, счетчик и элемент совпадений, соединенный выходом с элементом ИЛИ, а входами — с выходами элемента равенства кодоз, задающего генератора и элемента задержки, соединенного входом с времязадающим блоком, а вторым выходом — с регистром, часть разрядных выходов которого является выходами блока, при этом разрядные входы сумматора соединены с выхода.ми .разрядов блоков синхронизации.

1 1029

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть иСпользовано для построения цифро вых фазометров с высокой разрешающей способностью по фазе.

Известен двухпериодный цифровой фазометр, содержащий двухканальное формирующее устройство, задающий генератор с подключенными к нему через элемент совпадений времязада- 10 ющим блоком, включающим в себя делитель частоты и триггер, и блоком квантования„ включающим s себя триггер, дифференцирующие цепи и два элемента совпадений, вторые входы которых связаны с двухканальным формирующим устройством, а выходычерез элемент ИЛИ с регистрирующим счетчиком.

Квантование временных интервалов, соответствующих положительным и отрицательным нуль-переходам входных сигналов осуществляется в таком фазометре отдельными сдвинутыми на период частоты задающего генератора последовательностями счетных импульсов (1).

Однако это снижает максимальную частоту квантования и увеличивает погрешность дискретности и, кроме того, на перекрывающихся участках временных интервалов (при углах больше 180 ) сказывается взаимное влияние счетных импульсов, проявляющееся в изменении их эквивалентной деятельности и динамического порога срабатывания счетчика, что приводит к дополнительной погрешности измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой. фазометр, содер40 жащий преобразователь сдвига фаз в интервалы времени с подключенными к.его выходам через элементы И блоками синхронизации, соединенными первыми выходами через элемент

ИЛИ со счетчиком, задающий генератор, связанный с вторыми .входами ,элементов И и блоков синхронизации, соединенных третьими входами через времязадающий блок с вторым выходом одного из блоков синхронизации, четвертые входы блоков синхронизации соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, связанного входом с задающим генера. 5 тором.

В элементах И фаэометра осуществляется квантование временных

100 .2 интервалов, поэтому в дальнейшем их целесообразно называть блоком квантования. При этом квантование производится общей квантующей последовательностью от задающего генератора, что уменьшает погрешность дискретности. Блоки синхронизации обеспечивают привязку счетных импульсов к двум сдвинутым во времени импульсным последовательностям и их регистрацию общим суммирующим счетчиком. Блоки синхронизации включают в себя последовательно соединенные делитель частоты, подключенный к выходу соответствующего . блока квантования, управляемый триггер и элемент И (в дальнейшем - первый элемент совпадений), второй вход которого связан с времязадающим блоком, последовательно соединенные блок переноса, входы которого соединены с задающим генератором и с прямым или инверсным выходом . триггера, а выход - с времязадающим блоком (в первом блоке синхронизации} и с третьим входом первого элемента совпадений, электронный ключ (в дальнейшем - второй элемент совпадений), соединенный вторым входом с выходом управляемого триггера, и триггера, выход которого подключен к второму входу управляемого триггера и чет- . вертому входу первого элемента совпадений, выход которого является выходом блока синхронизации 2 ).

В делителях частоты блоков синхронизации,.объем которых должен быть не менее g, происходит потеря части измерительной информации, что приводит к дополнительной погрешности,. пропорциональной удвоенному объему делителей частоты (максимальное значение).

Особенно эта погрешность возрастает с увеличением числа. параллельно квантуемых интервалов времени,. формируемых преобразователем сдвига фаз в интервалы времени.

Цель изобретения ". повышение точности измерения цифровых фазомвтров.

Поставленная цель достигается. тем, что в цифровой фазометр, содержащий задающий генератор, блоки синхрони-. зации, времязадающий. блок, преобра" зователь сдвига фаз в интервалы speмени с подключенными к его выходам блоками квантования, .связанными вто-. рыми входами с задающим. генератором, а выходами - с первыми вхддаыи соот29100

10 !

v образом.

30

3 10 . ветствующих блоков синхронизации, которые первыми выходами соединены через элемент ИЛИ со входом счетчика, введены. распределитель импульсов и блок суммирования и кодоимпульсного преобразования, выход которого соединен с дополнительным входом элемента ИЛИ„ а входы. соответственно— с выходами задающего генератора, времязадающего блока и разрядными выходами блоков синхронизации, которые соединейы вторыми входами. с соответствующими выходами распределите- ля импульсов, подключенного. к задающему генератору, связанному также со входом времязадающего блока, выход которого подключен к третьим входам блоков квантования, разрядные выходы счетчика и блока суммирования и кодоимпульсного преобразования являются выходами устройства.

При этом блок суммирования и кос доимпульсного рреобразования содержит элемент задержки и последовательно соединенные сумматор, регистр, элемент равенства .кодов, счетчик, и элемент совпадений,.соединенный, выходом с элементом ИЛИ, а входами— с выходами элемента равенства кодов, задающего генератора и элемен. та задержки, соединенного входом с времязадающим блоком, а вторым выходом - с регистром, часть разрядных выходов которого является выходами блока,, разрядные входы сумматора соединены с выходами разрядов блоков синхронизации.

На фиг. 1 приведена схема цифрового фазометра; на фиг. 2 - схема блока синхронизации,а на фиг. 3"схема блока суммирования и кодоимпульсного преобразования.

Цифровой фазометр содержит преобразователь 1 сдвига фаз в интервалы времени с подключенными к его вы" . ходам блоками 2-1-2-и квантования, связанными с блоками,3-1-3;и синхронизации, соединенными через элемейт 4 ИЛИ со счетчиком 5, а также задающий генератор 6 с подключенными к. нему распределителем 7 им" пульсов, связанным с блоками 3-1-3"и. синхронизации, и времязадаюшим блоком 8., соединенным с блоком суммирования и кодоимпульсного преобразователя 9, связанным с задающим генератором .6, элементом 4 ИЛИ и блоками 3-1-3-и синхрониз.акции, включающими в себя делитель частоты 10 и последовательно соединенные первый элемент ll совпадений, триггер

12, управляемый триггер 13, соединенный .с делителем 10 частоты и второй элемент 14 совпадений, соединен-,, ный с первым элементом 11 совпадений;

Блок суммирования и кодоимпульсного преобразования включает в себя элемент ..15 задержки и последовательно соединенные сумматор 16, регистр

17, элемент 18 равенства кодов, счетчик 19 и элемент 20 совпадений, связанный с элементом 18 равенства кодов и элементом 15 задержки, соединенным также с регистром l7.

Работает устройство следующим

На выходах преобразователя 1 сдвига фаз в интервалы времени формируются последовательности временных интервалов, .пропорциональных измеряемому сдвигу фаз, которые в блоках

2-1-2-и квантования заполняются .общей последовательностью счетных импульсов с выхода задающего генератора 6, и образующиеся пачки импульсов поступают на блоки 3-1-3-п;синхронизации. В этих блоках осуществляется привязка импульсов пачек к сдвинутым во времени импульсным последовательностям с. выходов распределителя импульсов 7, что обеспечиЬает раздельную регистрацию числа импульсов в пачках с помощью общего суммирующего счетчика 5.

После окончания времени измерения, задаваемого времязадающим бло ком 8, коды, оставшиеся в делителях

10 частоты блоков 3-1-3-и синхрони зации, сбрасываются в сумматор 16 блока суммирования и кодоимпульсного преобразования 9, и полученная сумма с некоторой задержкой, задаваемой элементом 15 задержки, записывается s регистр 17. Младшие. разряды этого регистра, число которых равно числу разрядов делителей 10 частоты, совместно с разрядами счетчика 5, являются информационными индицируемыми разрядами цифрового фазометра, а содержимое старших его разрядов, соответствующих разрядам переноса сумматора, 16 с помощью элемента 18 равенства кодов, счетчика

19 и элемента 20 совпадений преобразуется в число импульсов, которое через элемент 4 ИЛИ прибавляется к содержимому счетчика 5. В результате

1029100

5 ме происходит потеря части измерительной информации s ..делителях 10 частоты блеков 3-1-3-п синхрониза ции. Структура этих блоков (фиг.2} отличается от соответствующей струк- 5 туры прототипа лишь отсутствием элемента переноса и наличием разрядных выходов делителей частоты.

При этом коэффициент деления К делителей 19 частоты дпя нормальной 10 работы блоков синхронизации, как это показано в прототипе, должен быть не менее 5.

Произведем оценку технической эффективности предлагаемого устрой- 15 ства. Пусть на выходах преобразователя I сдвига фаэ в интервалы вре" мени формируются четыре фазовых интервала за два периода сигнала, определяющих количество блоков 2 кванто- 20 вания и блоков 3 синхронизации s предлагаемом устройстве. Для обеспечения непосредственного отсчета результата измерения в градусах фазы должно выполняться условие 25

К где К *О, 1,2..., - частота квантования;

Й изб - время измерения, "сч - объем счетчика 5, Ври f в18 ИГц t„=l 0 с, gä÷ ñ÷ 366.006.00. Если 1 „взять равйым

10 (при представлении результата измерения в двоично-десятичном коде), то единица младшего десятичного разряда результата измерения, определяемая содержимым делителей 10 частоты соответствует 10 " градуса. Наибольшая погрешность эа счет отбрасывания содержимого делителей 10 40 частоты будет, когда на момент окончания времени измерения в кащдом из них зарегистрировано чмсло 9,лЧ

49-16 ) - (3, 6-1О" ) .

При времени измерению -0,1 с 45 эта погрешность станет равнойа ф„ . (3,6 105) В то же время погрешность квантования„ определяемая выражением

)

360 E 360 VF

Кб

2 из F f 12 „ „„ в зависимости от частоты сигнала F и времени измерения й„з „имеет следующие значения: при t 1 c,б„в

-(1,8 103 (F-100 кГц) и4„в(5,8»

«10 ) (F 10 крц) 1 цри 1« „«0,1 с (5,8 10 З) (F 100 крц и d««-(1,0.10 ) (F 10 «Гц).

Отсюда следует, что на частотах порядка десятков килогерц и ниже дополнительная погрешность за счет отбрасывания содержимого делителей

10 частоты ставится больше, чем по-. грешность квантования и, следовательно, она, будет определять результиру- ющую случайную погрешность прототи- па. Исключение этой составляющей пбгрешности уменьшает общую случайную погрешность прототипа тем больше, чеи ниже частота сигнала (на порядок и более для частот единиц килогерц и ниже).

По сравнению с серийно выпускаемым цифровым фазометром ф2- 16 предлагаемый фазометр позволяет получить значительно меньшую случайную погрешность - порядка (10 2-10 3)0. Для фазометра ф2-16 эта погрешность равна. О, l (единица младшего разряда индикатора).

Технико-экономическая эффективность предлагаемого фазометра заключается в повышении точности .измерения за счет исключения случайной погрешности, обусловленной потерей частоты измерительной информации в блоках синхронизации, причем общая случайная погрешность измерения уменьшается тем больше, чем ниже частота сигнала (в несколько единиц - десятков раз) .

1029100 ит.1

ФиО

8НИИПИ Заказ 4970/43 Тираж 710 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,