Цифровая мера фазового сдвига

 

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

И5)) 6 01 R 25/0,4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4":

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3456038/18-21 . (22) 23.06.82 (46) 30.12,83. Бюл. 9 48 (72) С.A.Êðàâ÷åíêî, A.A.Анепнр, A.Ã.Ôèëþòà и И.Х.Шохор (53) 621. 317. 7 (088. 8 ) (56 ) 1. Смеляков B, B. Цифровая измерительная аппаратура .инфразвуковых частот, "Энергия", 1975;

2. Авторское свидетельство СССР

М 570852, кл, Gi 01 R 25/04, 1975 (прототип ) (54 ) (57 ) ЦИФРОВАЯ МЕРА ФАЗОВОГО

СДВИГА, содержащая два канала, состоящие каждый и последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя, выходного усилителя и кодоуправляемого аттенюатора, квар цевый генератор, соединенный с: входом генератора тактовых импуль- . сов, выход которого соединен с тактовыми входами цифроаналоговых преобразователей, о т л и ч а ю.щ а я с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения фазы в широком диапазоне частот при программируемой установке цифровым кодом фазовых, частотных и, амплитудных соотношений, дополнительно сйаб„„SU„„1064229 A жена в каждом канале последователь- но соединенными сумматором, преобразователем кодов и вычислителем синуса,, который соединен с кодовыми входами цифроаналогового поеобраэователя, а также частотным кодером, фаэовым кодером квадратных углов (90,180,2700), фазовым кодером малых фазовых углов (от 0 до 900), блоком управления, клавиатурой задания функций и клавиатурой цифр, причем кодовый выход частотного кодера соединен с первыми кодовыми входаь и сумматоров первого и второго каналов, кодовый выход фазового кодера

l малых фазовых углов соединен с вторыми входами сумматора первого кана- Я ла, а кодовый выход фазового кодера квадратных углов — с вторыми входами сумматора второго канала, кодовые выходы блока управления соединены с С соответствующими кодовыми входами частотного, двух фазовых кодеров и а кодоуправляемых аттенюаторов, при. этом кодовые входы блока управления соединены с кодовыми выходами кла- ( виатур задания функций и цифр, тактовые входы. сумматора и вычислителей синуса соединены с выходом генерато- Д ра тактовых импульсов. ЬР

1064229

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к устройствам, задающим между двумя синусоидальными сигналами фазовый сдвиг от 0 до 360 при частотах от инфраниэких до высоких, и может быть ис. польэонано для проверки прецизионных фаэоизмерительных приборов, Известна цифровая мера фазового сдвига, содержащая внешний генератор, соединенный через генератор

)тактовых импульсов с тактовыми входами двух преобразователей код - напряжение КПИ, выходы которых соединены с двумя выходными зажимами через последовательно соединенные вы- 35 ходные усилители и аттенюаторы, и имеющая систему управления (1).

Недостаток-укаэанной меры -.ма лый перекрываемый диапазон частот (0,001 Гц — 1 кГц } при точности вос- 20 произведения порядка 0,2-0,1О.

Наиболее близкой к предлагаемой является цифровая мера фазового сдвига (двухфазный генератор), содержащая кварцевый генератор йодсо- 25 единенный к входу генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами двух цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), .выходы которых соединены с двумя выходными зажимами через последовательно соединенные выходные усилители и аттенюаторы, и систему цифрового управления (2 1.

Недостаток известной меры заключается н малой точности воспроиэве- 35 дения фазового сдвига 0,3-0,4 в о широквм диапазоне, частот при отсутствии автоматизации управления.

Цель из обретения — повышение точ- 40 ности воспроизведения фазы в широком диапазоне частот при программируемой установке цифровым кодом фазовых, частотных и амплитудных соотношений.

Укаэанная цель достигается тем, 45 что цифровая мера фазового сдвига, содержащая два канала, .состоящие каждый из последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя, выходного усилителя и кодоуправляемого аттенюатора, кварцевый генератор, соединенный с входом генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами цифроаналоговых преобразователей, дополнительно снабжена. в каждом канале последовательно соединенными сумматором, преобразователем кодов и вычислитележ синуса, который со. единен с кодовыми входами цифроаналогового преобразователя, а также 60 частотным кодером, фаэовым кодером квадратных углов (90,180,270 ), фазовым кодером малых фазовых углов ,(от 0 до 90 О), блоком управления, клавиатурой задания функций и клави- 65 атурой цифр, причем кодовый выход частотного кодера соединен с первы-, ми кодовыми входами сумматоров первого и второго каналов, кодовый выход фазового,кодера малых фазовых углов соединен с вторыми входами сумматора первого канала, а кодовый выход фазового кодера квадратных углов †с вторили входами сумматора второго канала, кодовые выходы блока управления соединены с соответствующими коцовыми входами частотного, двух фазовых кодеров и кодоуправляемых аттенюаторов, при этом кодовые входы блока управления соединены с кодовыми выходами клавиатур задания функций и цифр, тактовые входы сумматоров и вычислителей синуса соединены с выходом генератора тактовых импульсов, На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемой цифровой меры; на фиг. 2 — временные. диаграммы изменений кодов и выходных сигналов в одном из .каналов.

Цифровая мера фазового сдвига содержит. кварцевый генератор 1, соединенный с генератором 2 тактовых импульсов, два идентичных канала

3 и 4, содержащие каждый последовательно соединенные сумматор 5, преобразователь 6 кодов, вычислитель 7 синуса, цифроаналоговый преобразователь 8, ныходной усилитель 9 и ко.доуправляемый аттенюатор 10, блок 11 уп анления, кодовые выходы которого соединены с входами частотного коде .ра 12, фазового кодера 13 малых уг)лов, фазового кодера 14 квадратных углов и входами кодоуправляемых ат тенюаторов 10. Кодовые входы блока

11 управления соединены с выходами клавиатуры 15 задания функций и входами клавиатуры 16 цифр, Выходные сигналы снимаются с клемм 17. Первые кодовые, входы сумматоров 5 первого 3 и второго 4 каналов соединены с выходами частотного кодера 12.

Вторые входы сумматора 5 первого канала соедйнены с кодером 13 малых углов, а вторые входы сумматора-5 второго канала с кодером 14 квад-! ратных углов, Тактовые импульсы с выхода генератора 2 тактовых импуль- сов поступают на соответствующие входы цифроаналоговых преобраэона- . телей 8, сумматоров. 5 и вычислителей

7 синуса, Синусоидальная функция (фиг. 2) в обоих каналах воспроизводится в виде отфильтрованной ступенчатой функции с длительностью ступеньки, равной периоду генератора тактовой частоты :Т = 1/f .Величина напряжения ступеньки формируется цифроаналоговыми преобразователями 8 в соответствии с кодовыми значениями и знаком, поступающим из вычислителей

106.4229

7 синуса. Вычислитель 7 синуса вы-. полнен в виде постоянного запоминающего устройства, хранящего значения. синусоидальной функции для углов от 0 до 90 . Значения аргумента в каждом 1-м такте задаются сумматорами 5 в виде линейно растущего во времени цифрового кода .с максимальным значением равным И емкости сум матора, В зависимости от.квадранта, . в котором находится значение аргу»,®О мента, преобразователь 8 кодов .вы" рабатывает код s,виде прямого или обратного: кода и задает кунак., дпя работы вычислителя 7 синуса. 15

Таким образоМ, в 1 квадранте синуса вычисляется с помощью прямого кода и положительного знака, формируемого в преобразователе 6 ко) ов; 20 во Н квадранте - с помощью обратного кода и положительного знака, в

И квадранте - с помощью обратного кода и отрицательного знака, в 1У квадранте — с помощью пря- 25 мого кода и.. отрицательного зна-- ка.

Увеличение значения аргумента

s сумматоре 5 от такта к такту про- 30 изводится в соответствии с заданным в блоке 11 управления частотным ко еых дером числом с = и значениями н 35 фазовых углов, определяемыми фазовымй кодерами 13 и 14. Фазовые кодеры задают начальное значение аргумента.(фазы), формируемое сумматорами 5, а -частотный кодер 12 за-: дает число -c(задающее скорость 4О нарастания аргумента, т.е. частоту выходного сигнала с соответствйи с формулой

U .9п 2Р при, й! .< <с ° . а ° 1

M. т i+i ,.В блоке 11 уйравления с помощью клавиатуры 15 задания функций и клавиатуры 16 цифр формируются коды частоты, фазы и амплитуды в каждом канале. Блок управления осуществляет. также преобразование двоично-десятичного кода в двоичный, в котором работают кодеры.

Фазовый Модер 13 малых углов обеспечивает однократную запись двоичного кода фазы от 0 до 90О. При использовании для установки фазы тринадцати двоичных разрядов может быть получена дискретность задания сдви-. га фазы равная 360О/2 з 0,044 .

Кодоуправляеьые аттенюаторы 10, регулирующие выходные сигналы 0„ и (1 на клеммах 17, обеспечивают аттенюацию в пределах 0-100 дБ через

10 дБ при Максимальном сигнале 5 В.

Таким образом, цифровая мера фазового сдвига позволяет решить вопрос воспроизведения двух синусоидальных напряжений с единым принципом генерирования сигналов в диапазоне от инфранизких частот до 1 МГц при изменении угла фазового сдвига от 0 до.360 о с дискретностью 0,044

Генерирование основано на использовании ступенчатой аппроксимации синусоидальной функции, записанной в постоянном запоминающем устройстве, при этом все управление как ручное, так и автоматическое производится в двоичном коде. Данная мера можЕт быть использована в широкополосном комплексе метрологической аппаратуры.

1064229

Фиг. t Пряноикд сйапдФ як(ф

Ираююа

/й1Р

IP на юыгаде с(У)

trloopuameau ,УЮ)У)7Р

СРихаРФ

3накоьц К 1) уазряУ

c Aiiinlo цап(з)

ЬНИИПИ Заказ 10526/47

Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект на я, 4