Низкочастотный фазометр

 

Использование: радиоизмерительная техника, измерение фазового сдвига между гармоническими колебаниями. Сущность изобретения: устройство содержит: 2 формирующих устройства (1, 2) 1 RS-триггер (З). 1 генератор счетных импульсов (4), 2 временных селектора (5, б), 1 IK-триггер (7), 2О- триггера- (8, 9), 2 счетчика (10, .11), 1 источник опорного напряжения (12), 1 инвертирующий усилитель (13), 2 электронных ключа (.14, 15). 1 интегратор (16). 1 инвертирующий компаратор (17), 2 дифференцирующие цепочки (18, 19), 1 ЦАП (20), 1 элемент И (21). 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4925321/21 (22) 04,04.91 (46) 23.04.93, Бюл. М 15 (72) В.М.Аванесов и В.В.Терешков (56) Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения, Учебное пособие для ВУЗов,М.: Радио и связь, 1985, с, 206...216.

Авторское свидетельство СССР

N 387302, кл. 6 01 R 25/00.

Авторское свидетельство СССР

N. 1596269, кл. G 01 R 25/00.

Алексеенко А.Г..и др,Применение прецизионных аналоговых микросхем. — 2-е, изд. перераб и доп. М,: Радио и связь, 1985, с, 163...170.

„„Я2,, 1810836А1 (54) НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР (57) Использование: радиоизмерительная техника, измерение фазового сдвига между гармоническими колебаниями. Сущность изобретения: устройство содержит: 2 формирующих устройства (1, 2) 1 RS-триггер (3).

1 генератор счетных импульсов (4), 2 временныхх селектора (5, 6), 1 IK-триггер P), 2С" триггера. (8, 9), 2 счетчика (10, .11), 1 источник опорного напряжения (12), 1 инвертирующий усилитель (13), 2 электронных ключа (14, 15), 1 интегратор (16), 1 инвертирующий компаратор (17), 2 дифференцирующие цепочки (18, 19), .1 ЦАП (20), 1 элемент

И (21). 2 ил.

1810836

Изобретение относится к радиоизмери.тельной технике и может быть использовано для измерения фазового сдвига между гармоническими колебаниями в области низких частот.

Цель изобретения — увеличение точности измерения фазового сдвига.

Поставленная цель достигается тем, что

s заявляемом устройстве преобразование фазового сдвига осуществляется в течение одного периода исследуемого сигнала, причем интервал времени Тх, соответствующий периоду исследуемого сигнала, заполняется счетными импульсами, полученный код .преобразуется в постоянное напряжение, которое является разрядным для интегратора, а заряд интегратора происходит опорным напряжением в течение интервала времени A t, соответствующего фазовому сдвигу Ьр.

На фиг. 1 приведена структурная схема фазометра, на фиг. 2 —.временные диаграммы, поясняющие принцип действия.

Фазометр содержит формирующие устройства 1 и 2, RS-триггер 3, генератор 4 счетных импульсов, временные селекторы 5 и 6, JКтриггер 7, С- триггеры 8 и 9, счетчики

10 и 11 импульсов, источник 12 опорного напряжения, инвертирующий усилитель 13, электронные ключи 14 и 15, интегратор 16, инвертирующий компаратор 17, дифференцирующие цепочки 18 и 19, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20, элемент И

21.

Первый и второй входы фазометра через формирующие устройства 1 и 2 соедине.ны соответственно с S- u R-входами

RS-триггера 3. Третий вход фазометре

"Пуск" соединен с 8-входами триггеров 7, 8

- и 9 и счетчиков 10 и 11. Выход RS-триггера

3 соединен е С-входом JK-триггера 7 и первым входом элемента И 21; выход JK-триггера 7 соединен с С-входом С-триггера 8, управляющим входом временного селектора 5и вторым входом элемента И 21, инвертирующий выход С-триггера 8 соединен с J и К-входами JK-триггера 7, Инвертирующий выход J K-триггера 7 через дифференцирующую цепочку 1S соединен с S-входом С,. триггера 9, выход которого соединен с точкой, обьединяащвй управляющие входы временного селектора 6 и электронного ключа 15. Выход элемента И 21 соединен с управляющим входам электронного ключа

° 14. Выход генератора 4 счетных импульсов соединен со входами временных селекторов 5 и 6, выходы которых соединены соответсгвенно с С-входами счетчиков 10 и 11.

Выходная шина счетчика !0 соединена ео входной шиной ЦАП 20, выход которого соединен со входом электронного ключа 15.

Выход источника 12 опорного напряжения соединен со входами инвертирующего уси5 лителя 13 и электронного ключа 14. Выходы электронных ключей 14 и 15 соединены со входом интегратора 16, выход которого соединен со входом компаратора 17выход которого через дифференцирующую цепочку

10 19 соединен с С-выходом С-триггера 9.

Фазометр работает следующим образом. Формирующие устройства 1 и 2 вырабатывают короткие импульсы, соответствующие переходу сигналов 01 и Uz

15 через нуль иэ отрицательных значений в положительные(фиг. 2 U1*, Vz+). На выходе

RS-триггера 3 вырабатывается импульс, длительность At которого соответствует фазоному интервалу Ьр(сдвига фаз) (фиг. 2, 20 0з).

С приходом импульса "Пуск" все триггеры и счетчики устанавливаются в нулевое состояние (фиг, 2 07, Оа, Ug). В момент времени tp (после прохождения импульса Ь| с

25 выхода й$-триггера 3 на С-вход триггера 7)

3К-триггер 3 устанавливается в единичное состояние (фиг. 2, 07), временной селектор боткрывается и на вход счетчика импульсов

10 разрешается прохождение счетных им30 пульсов с генератора 4 (фиг. 2, Ою). В момент времени t< на выходе элемента И 21 вырабатывается импульс, открывающий электронный ключ 14 (фиг. 2, U21), подключая тем самым постоянное напряжение Up

35 с выхода источника 12 на вход интегратора

16. На выходе интегратора 16 напряжение изменяется по линейному закону (фиг. 2, 016). Напряжение Uo выбрано отрицательной полярности. На выходе инвертирую40 щего компаратора 17 вырабатывается импульс отрицательной полярности (фиг.

2, Оа).

В момент времени т2(по заднему фронту

45 импульса Щ JK-триггер 7 устанавливается в нулевое состояние (фиг. 2, Uy). На вход счетчика 10 прекращается прохождение счетных импульсов с генератора 4, интегратор отключается от источника 12. К моменту

50 времени И в счетчикв9 зафиксируется число импульсов М:

N " fo (сз-то) fo Tx, 55 где fp - частота следования счетных импульсов генератора 4; Тх - период исследуемого сигнала.

Полученный код N в ЦАП 20 преобразуется в постоянное напряжение 0:

1810836 (7) U К Uo )()-=К Uo — т) — — т (2)

N .fo Тх

Йо

N, — Ьр ь где К вЂ” коэффициент передачи усилителя 13;

Mo — разрядность ЦАП, равная емкости 5 счетчика 10.

Напряжение интегратора 16 к моменту времени t2 составит:

U. -=-- P U- а =

1 f t1

10 (4) 40

UHH+ -3t2О d 0 х или (5) 45

Решая с учетом (3) уравнение (5) относиТЕЛЬНО (tx t2) ПОЛУЧИМ:

50 (гт-гг) -„-)- - = — -,Г- Л р . (6) (о ht 1о .

Зная, что временной интервал (tx-t2) заполняется счетными импульсами генерато- 55 ра4: (tx-т2) — = — - hp. имЕЕм

Nx Ио, К Г

"1 1

LL (t2 И) = — — Uo Лг (3) х х у

15 где 0)6 — напряжение на выходе интегратоP8, t — постоянная времени интегратора.

В момент времени Х2 на выходе дифференцирующей цепочки 18 вырабатывается 20 короткий импульс (фиг. 2, U >e), устанавливающий триггер 9 в единичное состояние (фиг.

2, Ug). Временной селектор 6 и электронный ключ 15 открываются и на вход счетчика 11 разрешается прохождение счетных импуль- 25 сов с. генератора 4 (фиг. 2, 011), а на вход интегратора- напряжение с выхода ЦАП 15.

В течение интеРвала вРемени tx-t2 напРЯжение интегратора уменьшается (фиг, 2, 016) и в момент времени tx, когда напряжение ин- 30 тегратора станет равно нулю, компаратар переключится и на выходе дифференцирующей цепочки появится короткий импульс (фиг. 2, V>o). Последний перекл)очит С-триггер 9 в противоположное, т.е. нулевое саста- 35 яние. (фиг. 2, U9), что вызовет закрывание временного селектора 6 и ключа 15. Таким образом: где Nx — число импульсов в счетчике 11.

Выбирая значение No = 3 6610", где n =

=1, 2, 3...,. можно получить отсчет непосредственно в градусах. ,цля уверенной работы фазометра необходимо выбирать следующие значения fo.

Uo в зависимости от диапазона входных частот (х = 100. мс, йо = 3600):

0о = 10 В, fo = 36,0 кГц — в диапазоне

10,0... 100 Гц 4 = 1 0 В, fo = 3,6 кГц — в диапазоне

1,0...10,0 Гц;

Uo = 0,1 В, fo 360 Гц — в диапазоне

0,1...1,0 Гц, Сущность заявляемого устройства заключается в том, что преобразование временного интервала h t в постоянное напряжение 0(6 осуществляется аналоговым путем (блоки 12, t4, 16), а преобразование

Тх в постоянное напряжение цифроаналоговым (блоки 4, 5, 10, 20, 15, 16). Это позволяет проводить измерение фазового сдвига в течение одного периода сигнала — исключается погрешность,. обусловленная измерением частоты исследуемого сигнала от периода к периоду, и исключить появлеwe погрешности в результате хранение постоянных напряжений в блоках выборки-хранения, - ©ормула изобретения

Низкочастотный фазометр, содержа-. щий формирующие устройства, RS-триггер, источник опорного напряжения, первый и второй электронные ключи, интегратор, компаратор, инвертирующий усилитель, генератор счетных импульсов, первый временной селектор, первый счетчик импульсов и инвертирующий усилитель, причем входы формирователей являются входами фазометра, выходы формирователей подключены соответственно к S- u Rвходам RS-триггера, выход генератора счетных импульсов через первый временной селектор подключен к первому счетчику, выход источника опорного напряжения соединен с входом первого электронного ключа, а выходы ключей соединены с вхо- дом интегратора, выход которого соединен с входам компаратора, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения фазового сдвига, в него дополнительно введены JK-триггер, первый и второй счетные триггеры, первая и вторая диффе- . ренцирующие цепочки, элементы И, второй временной селектор, второй счетчик, второй

1810836

Фца.2.

Составитель В.Аванесов

Техред M,Mîðãåíòýë Корректор А.Козориз

Редактор Г.Бельская

Заказ 1443 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 .

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, причем С-вход JK-триггера соединен с выходом RS-триггера и с первым входом. элемента И, à J-.è K-входы соединены с инвертирующим выходом первого Стриггера, прямой выход JK-триггера соединен с управляющим входом второго временного селектора, вторым входом элемента И и С-входом первого С-триггера, инвертирующий выход JK-триггера через

nepsye дифференцирующую цепочку соединен с S-входом второго С-триггера, выход которого соединен с управляющими входами первого временного селектора им второго электронного ключа, выход компаратора через вторую дифференцирующую цепочку соединен с С-входом второго С-триггера, выход элемента И соединен с управляющим . входом первого электронного ключа, вход

5 второго временного селектора соединен с: выходом генератора счетных импульсов, а выход — с входом второго счетчика, выходная шина которого соединена с входной шиной цифроаналогового преобразователя, 10 опорный вход которого через инвертирующий усилитель соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — с входом второго электронного ключа, R-входы триггеров и счетчиков соединены с ши15 ной "Пуск",