SU1076841A1 - Преобразователь фаза-напр жение - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-НАПРЯЖЕНИЕ , содержащий формирователи импульсных последовательностей, сум-, матор импульсных последовательностей. фильтр нижних частот и выходной каскад, причем выход сумматора соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходншл каскадом, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  быстродействи , в него введены два распределител  импульсов на N выходов каждый , а также N триггеров с раздельным запуске и N формирователей коротких импульсов, причем входы распределителей импульсов соединены с соответствующими выхода формирователей импульсных последовательностей, а одноименные выходы обйих распреде лителей импульсов через формировате- , ли коротких импульсов соединены с i входами триггеров с раздельным за (Л пуском, выходы триггеров соединены с входами сумматора. cz

Description

CD

сю

4

Изобретение относитс  к фавометрческой технике и может быть использовано дл  измерени  фазового сдвига электромагнитной волны в гомодинных и супергетеродиннык СВЧинтерферометрах .

Известен преобразователь фазанапр жение дл  СВЧ интерферометра. Преобразователь состоит из формирователей импульсных последовательностей , триггера с раздельным запуком , фильтра частот и выходного каскада Г

Данный преобразователь имеет диапазон однозначного отс-чета фазы Q-2JI , что затрудн ет измерение набегов фазы, больших этой величины .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  преобразователь фазанапр хсение дл  СВЧ-интерферометра, который состоит из формирователей импулв,сных последовательностей, преобразователей временных интервалов , в качестве которых используютс  делители частоты, формирователей коротких Ш пульсов, триггеров с раздельны запуском, сумматора импульсных последовательностей, фильтра нижних частот и вьжодного каскада.

Входные клеглмы устройства соединены с входами соответствукзцих формирователей импульсных последовательностей . Выходы формирователей импульсньк последовательностей соединены с входами делителей частоты . Триггеры с раздельным запуском подключены к пр мым и инверсным выходам делителей частоты по балансной схеме через формирователи коротких импульсов. Входы сумматора иглп.ульсных последовательностей соединены с выходами триггеров , а выход сумматора соединен с выходным.каскадом через фильтр нижних чгштот 2,

Однако несмотр  на двухкратное увеличение быстродействи  за счет применени  балансового режима в известном устройстве сохранилось основное свойство преобразователей фаза-напр жение с делител ми частоты , используемыми в качестве преобразователей временных интервалов , заключающеес  в. том, что при расширении диапазона однозначного . отсчета фазы в некоторое число раз во столько же раз уменьшаетс  быстрдействие .

Цель изобретени  - повышение быстродействи .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее формирователи импульсных последовательностей , сумматор импульсных последовательностей, фильтр ниж

них частот и ВЕЛХОДНОЙ каскад, приче выход сумматора соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходньм каскадом, введены два распре,целител  импульсов на N выходов Кс1ждый, а также N триггеров с раздельным запуском и N формирователей коротких импульсов , причем входы распределителей импульсов соединены с соответствующими выходами формирователей импульсных последовательностей, а одноименные выходы обоих расппеделителей импульсов через формирователи коротких импульсов соединены с входами триггеров с раздельным запуском , выходы триггеров соединены с входами сумматора.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсных последовательностей , распределители 3 и 4 импульсов , формирователи 5 - 12 коротких импульсов, триггеры 13 - 16 с раздельным запуском, сумматор 17 импульсных последовательностей, фильтр 18 нижних частот, выходной каскад 19.

При этом входы формирователей 1 и 2 импульсных последовательностей соединены с входнь  ш клеммами уст5 ройства, а выходы - с входами распределителей 3 и 4 импульсов, одноименные выходы распределителей 3 и 4 импульсов соединены с входами триггеров 13 - 16 через формировате0 ли 5 - 12 коротких шлпульсов, выходы триггеров 13-16 соединены с входами cyivMaTopa 17, выход которого соединен с входом выходного каскада 19 через фильтр 18 ниж- них частот.

Устройство работае следующим образом .

На вход формирователей 1 и 2 импульсных последовательностей поступают синусоидальные колебани  с измерительного и опорного каналов , содержащие информацию |Ьб изменении фазы. Формирователи 1 и 2 импульсных последовательностей преобразуют синусоидальные колебани  в пр моугольные и подают их на вход распределителей импульсов.

Информаци  о фазовых изменени х, содержаща с  в передних фронтах импульсных последовательностей, поступающих на вход распределителей 3 и 4, передаетс  передним фронтам импульсов на выходах распределителей $ 3 и 4.

Ид пульсы со всех выходов распределителей 3 и 4 укорачиваютс  формировател ми 5-12 коротких импульсо до величины, минимально необходимой дл  переключени  триггеров 13-16 с раздельным запуском.

Триггеры 13 - 16 с раздельным запуском переключаютс  от коротких импульсов, поступающих с соответствующих выходов распределителей 3 и 4 и преобразуют фазовый сдвиг, заключенный во временном положении коротких импульсов, в длительность импульса напр жени  на их выходах.

Импульсы напр жени  с выходов триггеров 13 - 16 с раздельным запуском поступают на вход cyiviMaTOpa 17 импульсных последовательностей, который производит преобразование импульсов напр жени  в нормализованные по амплитуде импульсы тока и суммирует их.

Фильтр 18 нижних частот преобразует импульсы тока, поступающие на. его вход, в напр жение и выдел ет информацию о сдвиге фазы в исходных колебани х.

Дл  ooBfimieHHH на грузочной способности устройства информаци  ечитываетс  при помощи выходного каскада 19, подключенного к выходу фильтра нижних частот.

Перед началом измерений устройство устанавливаетс  в исходное состо ние подачей импульса на установочный вход распределителей 3 и 4

Временные диаграммы, по сн ющие работу предлагаемого.преобразовател  фаза-напр жение, приведены .-на фиг.2, где по оси абсцисс диаграмм и -l-g,UgW 3. отложено врем , по оси ординат диаграмм U... U - напр жение , по оси ординат диаграммы Р выходной ток сумматора 17 импульсных последовательностей, а по оси ординат диаграммы напр жение на выходе фильтра 18 нижних частот, представленное в единицах соответствующего ему фазового сдвига.

Первые две диаграммы U. и Ug отнс тс  к колебани м, поступающим на вход распределителей 3 и 4 импульсо Частоты этих колебаний отлича ютс  друг от друга, что эквивалентно линейному нарастанию фазового сдвига во времени.

Процесс последовательной передач информации о фазовом сдвиге в каждо периоде исходных колебаний, осущестл емый распределител ми 3 и 4 и получаемый на выходе триггеров 13-16

9

с.раздельным запуском, отображен с помодью диаграмм Ug .... Ug .

Результат суммировани  колебаний с выходов тритеров 13-16 с раздельным запуском представлен диаграммой 1 (непрерывна  крива ). Штрихова  лини  на диаграмме U отображает изменение напр жени  на выходе фильтра нижних частот.

Информаци  о фазовом сдвиге, со0 держаща с  в фронтах пр моугольных колебаний, поступакиц-ос на выход распределителей импульсов, передаетс  последовательно на выходы каждого распределител  .

5

Триггеры с раздельным запуском, подключенные к соответствующим выходам распределителей при помощи формирователей коротких импульсов, прет образуют информацию о фазовом сдви0 ге в длительность импульсов напр жени .

Пределы однозначного отсчета фазы каждого триггера с раздельным запуском определ ютс  выражением K-2jT, где N - число выходов распре5 делител  и в данном случае равно 4, а информаци  о сдвиге фазы в каждом оказываетс  смещенной на период исходного колебани .

Суммирование импульсов напр же- .

0 ни  со всех выходов триггеров;6 раздельным запуском позвол ет получить на выходе информацию о фазовом сдвиге за каждый период исходных пр моугольных колебаний, т.е. аналогично

5 простому триггерному преобразователю 0-2л.

Таким образом, данна  структура преобразовател  фаза-напр жение позвол ет получить на вьгходе информацию

0 о фазовом сдвиге в расширенных пределах однозначного отсчета фазы с повышенным быстродействием.

По сравнению с базовым объектом, . в качестве которого выбран прототип,

5 предлагаемое устройство позвол ет значительно увеличить быстродейств 1е. Так, в преобразователе фаза-напр жение с делением частоты и пределами однозначного отсчета фазы . при

0 точности измерений 1% и частоте входных колебаний 2 МГц врем  нарастани  выходного напр жени  при скачкообразном изменении фазы на входе составл ет 12,3 МКС. В предлагаемом преоб5 разователе независимо от диапазона однозначного отсчета фазы врем  нарастани  при той же точности измерений и частоте входных колебаний равно 0,9 МКС, т.е. быстродействие увеличиваетс  более чем в 13 раз.

0 Uai fou/rrfM tft/tf fuena JL t 3 б в 7 8 S to ft fl t3 f fS IS tr fe fS ге ff /2 2S 4 2$ 2S 27

ППППППППППППППППППППППППППГ 1 1 г у 5 у 7 Jnnnnnnnn

/J

5 J

M f fO /4

//7 2-5

17 f3

Zl

-П г /y /5 n // fz /y /5 /5 /7 /, nnnnnnnnnnnfT ff3 26 I-I r 319 Z7 I-I Г

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий формирователи импульсных последовательностей, сум-, матор импульсных последовательностей, фильтр нижних частот и выходной каскад, причем выход сумматора соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходным каскадом, отличающийся тем, что, с целью повыиения быстродействия, в него введены два распределителя импульсов на N выходов каждый, а также N триггеров с раздельным запуском и N формирователей коротких импульсов, причем входы распределителей импульсов соединены с соответствующими выходам^ формирователей импульсных последовательностей^ а одноименные выходы обоих распреде лителей импульсов через формировате- _с ли коротких импульсов соединены с S входами триггеров с раздельным запуском, выходы триггеров соединены с входами сумматора.

   SU ..1076841