Устройство цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига
373б43
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН И Я
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зазнснмое от авт. свидетельства, №
М.Кл. G 01г 25/00
Заявлено 28.VI.1971 (№ 1674711/18-10) с присоединением заявки ¹â€”
Приоритет—
Опубликовано 12,lll.1973. Вюллс снь № 14
Дата опублнковашгя описания 8Л:1!1.1973
Комитет оо делам изобретений и открытий лри Совете Министров
СССР
УДК 021.317.772 (088.8) Авторы изобретения
А. А. Богородицкий, А. Г. Рыжевский, А. А. Скорляков, Ю. А. Смагин и В. М. Шляндин
Пензенский политехнический институт
jl1., - =
Заявитель
УСТРОИСТВО ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОГО
ЗНАЧЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА
11зооретенне относится к области цифровой электронзмернтельной техники.
Известны устройства цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига, работа которых основана на последовательной компенсации измеряемого фазового сдвига между двумя исследуемыми сигналами. Недостатком таких устройств является низкое быстродейст«не и узкий днапазон измеряемого фазового сдвига.
Предлагаемое устройство цифрового измерения фазового сдвига позволяет повысить точность измерения и расширить диапазон измеряемого фазового сдвига благодаря тому, что оно снабжено фазосдвнгающими цепочками с отводами и ключами по числу оцениваемых разрядов, схемами сборки, формирователями н триггерами, причем фазосдвигающие цепочки через соответствующие ключи соединены с источником одного из исследуемых напряжений, нх отводы через схемы сборки и формирователи подсоединены к единичным входам соответствующих триггеров, нулевые входы которых связаны с вы. одом усилителя-ограничителя, а выходы — с блоком запоминающих регистров.
Кроме того, предлагаемое устройство для снижения требований к постоянству фазового
c;r»rrrа в фазосдвигающих цепочках снабжено блоком поправок, состоящим из триггера с раздельным запуском, схемы задержки и ключа, причем единичный вход триггера соединен с источником опережающего сигнала, нулевой вход — с выходом калиброванного фазовращателя и с одним из входов ключа, второй вход которого через схему задержки связан с единичным выходом упомянутого триггера, а выход ключа подсоединен к блоку управления.
Устройство (см. фиг. 1) содержит олок поправок 1, калиброванный фазовращатель усилитель-ограничитель 3, блок управления 4, ключи 51- ;5,, набор фазосдвигающих цепочек 6, 7, 8 для оценки каждого десятичного разряда схемы сборки 9, формирователя
10r- .— 109, сравнивающие элементы в виде триггеров 111 — 11g с раздельными запусками, блок запоминающих регистров 12, блок 13 цифро«ой индикации.
Принцип действия предлагаемого устройст«а удобно рассмотреть на примере измерения чр =- 123 .
В исходном состоянии ключ 51 открыт, а ключи 52 — 5„закрыты, В первом такте работы устройства происходит оценка старшего десятичного разряда измеряемого фазового сдвига, . Напряжение U. подается на усилительограпичнтель 8 через калиброванный фазовращатель 2, а напряжение Ur поступает через открытый ключ 5r на фазосдвигающую цепочзо ку 6 с тремя отводами, на выходе каждого из
373643 которых это напряжение сдвигается по фазе на 100 . Выходные сигналы этих цепочек через схемы сборки 9 подаются на формирователи 10г — . 10>, которые как и усилитель-органичитель 3 выделяют управляющие импульсы в моменты прохождения мгновенных значений напря>кений через нуль. 3ТН импульсы устанавливают по единичным входам соответствующие триггеры lli — . 113 в единичное состояние, последовательно начиная с триггера lli.
Напряжение U>, сдвинутое по фазе на величину rp„- относительно напряжения Ui, возвращает сработавшие триггеры в нулевое состояние. Последний сработавший триггер заносит в блок запоминающих регистров 12 число, соответствующее «весу» этого триггера. Одновременно калиброванный фазовращатель 2 сдвигает по фазе напря>кение U в сторону уменьшения разностного фазового сдвига на значение, соответствующее коду, записанному в блок регистров 12. При этом в блоке цифровой индикации высвечивается соответствующая цифра старшего разряда.
После этого блок управления 4 закрывает ключ 5 и открывает ключ 5. для оценки следующего разряда величины гс.; . Напряжение
U> через ключ 5 поступает»а фазосдвигающую цепочку 7 с девятью отводами, па выходе каждого из которых оно сдвигается по фазе па 10 . Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично как и при оценке старшего разряда. Таким образом, процесс повторяется до получения требуемой точности измерения.
Схема блока поправок представлена на фиг. 2.
Она содержит триггер с раздельным запуском 14, схему задержки 15 и ключ 16.
Импульс напряжения Ui, опережающего по фазе напряжение U, подается па единичный запуск триггера 14. Последний перебрасывается в едиггич1гое состояние и своим выходным сигналом закрывает ключ 16. Импульс напряжения Uq, отстающего по фазе от напри>кения
U, подается на второй вход закрытого ключа
16 и, естественно, не проходит через него.
Одновременно импульс напряжения U поступает на нулеьой вход триггера 14, возвращая его в первоначальное состояние. Через время задержки, создаваемое схемой 15, открывается к.поч 16. Таким образом, при опере>кении папря>кения Ui по фазе напряжения U, через ключ 16 не проходит ни один импульс.
Если в процессе работы устройства произошла перекомпенсация по фазе, т. е. папряжеш1е Ui стало отставать по фазе от напряжения C то через открытый предыдущим им5
Зо
-10
55 пульсом напряжения Uq ключ 16 проходит импульс напряжения U на блок управления 4.
Последний изменяет состояние калиброванного фазовращателя в сторону уменьшения фазы напряжения U и соответственно состояние блока цифровой индикации.
Как видно, на оценку каждого разряда требуется один период исследуемого сигггала. Например, для получения требуемой точности измерения в 0,1 требуется только четыре периода входного сигнала. Следовательно, предлааемое устройство при высокой точности измерения обеспечивает высокое быстродейстьие при диапазоне измеряемого фазового сдшгга от 0 до 360 .
Предлагаемое устройство можно использовать в качестве лабораторного измерительного прибора, а также в качестве измерительного блока в цифровых системах обработки информации и автоматического контроля и может быть выполнено на обычных элементах дискретной техники.
Предмет изобретения
1. Устройство цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига, содержащее усилитель-ограничитель, калиброванный фазовращатель, блок управления, блок запоминающих регистров и блок цифровой индикации, отлггчающееся тем, что, с целью повыШЕНИЯ тОч>1ОСтИ ИЗМЕРЕНИЯ И РаСШИРЕНИЯ Днапазона измеряемого фазового сдвига, оно снабжено гразосдвигающими цепочками с отводами и ключами по числу оцениваемых разрядов. схемами сборки, формирователями и триггерами, причем фазосдвигающпе цепочки через соответствующие ключи соединены с источником одного из исследуемых напря>кений, их отводы через схемы сборки и формирователи:годсоединепы к единичным входам соответствующих триггеров, нулеьые входы которьгх связаны с выходом усилителя-ограничителя, а выходы — с блоком запоминающих регист1>ов.
2>. Устройство по и. 1, отлгг гагощееся тем, «то, с целью снижения требований к постоянтву фазового сдвига в фазосдвигающих цепочках, оно снабжено блоком попргпюк, сотоящим из триггера с раздельным запуском, хемы задержки и ключа, причем единичный вход триггера соединен с источником оперекающего снгггала, нулевой вход — с выходом калиброванного фазовращателя и с одним из входов ключа, второй вход которого через схему задержки связан с единичным выходом упомянутого триггера,;; и1ход к,поча подсоединен к блоку управлешгя.
:373643
Р .г, f Риг 2
Составитель Л. Прохорова
Техред Л. Богданова
Корректор А. Васильева
:Редактор С. Хейфиц.Обл. тпп, Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли. Заказ 2519 Изд. № 1280 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делаь изобретений и открытий прп Совете Министров СССР
Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5
