SU1187100A2 - Цифровой фазометр - Google Patents

Abstract

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР по авт. св. № 1045155, отличающийс   тем, что, с целью повышени  быстродействи  при сохранении точности , в него введены посто нное запоминающее устройство (ПЗУ), коммутатор , второй блок объединени , двоично-дес тичный счетчик импульсов ,, третий блок вентилей, синхронизатор , первый вход которого подключен к шестому выходу блока управлени , второй вход синхронизатора подключен к выходу генератора импульсов , первые п ть выходов синхронизатора подключены к входам коммутатора и ПЗУ, выходы которого соединены с входами второго блока объединени . а первые входы второго блока объединени  подключены к выходам первого регистра сдвига, выходы второго блока объединени  подключены к входам сумматора, знаковый разр д которого подключен к управл ющему входу второго регистра сдвига, к блоку управлени  и к третьему входу синхронизатора , а выходы сумматора соединены с входами второго блока вентилей, первьй управл ющий вход которого соединен с выходом блока управлени , а второй управл ющий вход подключён к шестому выходу синхронизатора, седьмой выход которого подключен к § управл к дему входу третьего блока (Л вентилей, входы третьего блока вентилей подключены к выходам второго регистра сдвига, а выходы подключены к третьей группе входов первого блока объединени , шестой вьтход синхронизатора подключены также к управл ющему входу коммутатора, выходы которого подключены к входам двоично-дес тичного счетчика импульсов, выходы двоично-дес тичного счетчика импульсов подключены к входам блока регистрации. о о

Description

1 Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к фазо мётрии, и мож.ет быть использовано дл  измерени  фазовых сдвигов в шир ком.диапазоне частот исследуемых сигналов при высокой точности измере НИИ и быстродействии устройства и  в л етс  дополнительным по авт. св. № 1045155. Цель изобретени  - .повьшение быст родействи  при сохранении точности измерений достигаетс  за счет уменьшени  затрат времени на считывание и обработку результатов измерени , путем формировани  этих результатов в электрических градусах и его дес тичных дол х в виде двоично-дес тичного хода. На чертеже представлена блок-схема фазометра. Фазометр состоит из формировател  1, первый и второй входы которог подключены соответственно к первой и второй входным шинам устройства, блока 2 управлени , первого электронного ключа 3, первого счетчика 4 им пульсов, первого блока 5 вентилей, первого блока 6 объединени , регист ра 7, сумматора 8, второго блока 9 вентилей, второй электронного ключа 10, второго счетчика 11 импульсов, первого регистра 12 сдвига, второго регистра 13 сдвига, блока 14 регистрации , генератора 15 импульсов, син ронизатора 16, ПЗУ 17 (посто нное запоминающее устройство) второго блока 18 объединени , третьего блока 19 вентилей, коммута(тора 20, дво ично-дес тичного счетчика 21 импуль сов. При этом первьв1 вход синхронизатора 16 подключен к шестому входу блока управлени , второй вход синхро низатора 16 подключен к выходу генератора 15 импульсов, первые п ть выходов синхронизатора 16 подключены к входам коммутатора 20 и к входам ПЗУ 17, выходы которого соединены с вторыми входами второго- блока 18 объединени , а первые входы второго блока 18 объединени  подключены к выходам первого регистра 12 сдвига, выходы второго блока 18 объединени  подключены к входам сумматора 8, зна ковьй разр д которого подключен к управл ющему входу второго регистра 13 сдвига, к блоку 2 управлени  и к третьему входу синхронизатора 16, а 02 выходы сумматора 8 соединены с входами второго блока 9 вентилей, первый управл ющий вход которого подключен к выходу блока 2 управлени , а второй управл ющий вход подключен к шестому выходу синхронизатора 16, седьмой выход которого подключен к управл ющему входу третьего блока 19 вентилей, входы третьего блока 19 вентилей подключены к выходам второго регистра 13 сдвига, а выходы подключены к третьей группе входов первого блока 6 объединени , шестой выход синхронизатора 16 подключен также к управл ющему входу коммутатора 20, выходы которого подключены к входам двоич- . но-дес тичного счетчика 21 импульсов, выходы двоично-дес тичного, счетчика 21 импульсов подключены к входам блока 14 регистрации. Фазометр работает следующим образом . На вход формировател  1 поступают синусоидальные сигналы U и Uj, фазовьй сдвиг между которыми надо измерить. Формирователь 1 преобразует входные сигналы в пр моугольные импульсы, передний фронт которых соответствует моментам перехода через нуль входных сигналов. Эти импульсы поступают на блок 2 управлени , который формирует одновременно два пр моугольных импульса, имеющий длительность t, и С . Длительность первого импульса -С соответствует измер емому фазовому сдвигу (при определенном значении частоты исследуемого сигнала). Длительность второго импульса S соответствует периоду исследуемого сигнала 1/F. С помощью электронных ключей 3 и 10 длительности импульсов ь, и ь преобразуютс  в число-импульсные коды N и Nj соответственно. В первом счетчике 4 импульсов формируетс  код числа N,, значение которого соответ . ствует измер емому фазовому сдвигу. Из первого счетчика 4 импульсов этот код с помощью первого блока 5 вентилей и блока 6 объединени  переписываетс  в регистр 7. С выходов регистра 7 код числа Nj поступает на первые входы сумматора 8. Во втором счетчике 11 импульсов фиксируетс  код числа N,j, значение которого соответствует одному периоду исследуемого сигнала. В свою очередь этот код соответствует фазовому сдвигу исследуемого сигнала (с учетом текущего значени  частоты ) .Из счетчика 11 импульсов этот код записываетс  в регистр 12 сдвига. При каждом i-M сдвиге, где ,2,3, ...,п, Т1 - число разр дов фазометра, в этом регистре формируетс  цифрова  эталонна  мера фазового сдвига (360 /2). После п сдвигов в регистре 12 сдвига (при проведении калодого измерени ) фиксируетс  наимень- ша  цифрова  мера фазового сдвига N2/2 (), котора  определ ет цену единицы младшего разр да выходного кода фазометра.

При сдвиге кода Nj на один разр д вправо (старшие разр ды в регистре 12 сдвига расположены слева) фиксируетс  в регистре 12 сдвига код числа N2/2, соответствующий эталонной мере фазового сдвига 180 . Этот код поступает на вторые входы сумматора 8 В сумматоре 8 формируетс  код разности чисел N,-N.j/2. Если величина , то это логическое отношение фиксируетс  в знаковом разр де сумматора 8. При этом код разности чисел N(-N2/2 запишетс  в регистр 7, а в первьй (младший) разр д регистра 13 сдвига запишетс  единица. Если код разности чисел N -N2/2 0, то в регистре 7 останетс  код числа N и запись единицы в младший разр д регистра 13 сдвига не производитс . Пусть величина N,-N2/2 0. В этом измер емый фазовый сдвиг больше 180. Вычита  из него код текущей цифровой меры 180, зафиксируем остаток N -N2/2, при этом в первом разр де регистра 13 сдвига зафиксировалась единица п-го(старшего) разр да кода измер емого фазового сдвига, вес которой составл ет 180 . После проведени  последующих п сдвигов эта единица переместитс  в п-й (старший) разр д регистра 13 сдвига.

После окончани  первого цикла при сдвиге кода числа N2/2 на один разр д вправо в регистре 12 с щвига фиксируетс  код числа N2/4, соответствзпощий эталонной мере фазового сдвига.90. Как и в первом цикле этот код поступает на вторые входы сумматора 8. В сумматоре 8 формируетс  код разности чисел (Nj-Nj/2)-N2/4. Если величина (N4-N2/2)-N2/4 0, то это логическое отношение фиксируетс  в знаковом разр де сумматора 8, а код разности

чисел (N,-N2/2)-N2/4 запишетс  в регистр 7. При этом в регистре 13 сдвига единица п-го разр да выходного кода фазометра перепишетс  из первого разр да во второй, а в первый разр д регистра 13 сдвига запишетс  единица (n-i)-ro разр да кода измеренного фазового сдвига, вес которой соответствует 90 . Если код разности чисел (N|-N2/2)-N., то в регистре 7 останетс  код числа N,-N2/2 и запись единицы.в регистр 13 сдвига не производитс . При этом код, хран щийс  в регистре 13 сдвига, который сформирован в предьщущем цикле, сдвинетс  на один разр д вправо. В каждом i-M цикле цифрова  часть фазометра функционирует также, как описано выше .

После проведени  п циклов во втором регистре 13 -сдвига зафиксируетс  п-разр дньй двоичный код измеренного фазового сдвига Nj. Вес i-ro разр да этого кода соответствует 180V2 (,2,...,п).

Дл  получени  результата измерени  в двоично-дес тичном коде в градусах электрических и его дес тичных дол х текущее значение двоичного кода измеренного фазового сдвига N,, формируемого фазометром, последовательно сравниваетс  с числовыми эквивалентами мер фазового сдвига 10, 1, 0, 0,01° и т.д. При этом число сравнений значени  кода N, с каждым числовым эквивалентом подсчитываетс  двоично-дес тичным счетчиком импульсов, на выходе которого формируетс  двоично-дес тичный код измеренного фазового сдвига в градусах электрических, числовые же эквиваленты мер фазового сдвига 10, 1,0 и т.д. определ ютс  в зависимости от числа разр дов п выходного кода-Nj эти значени   вл ютс  константами и хран тс  в ПЗУ как код N4-1,0; N4/10 и т.д.

Преобразование производитс  следующим образом.

После того, как сформирован-код измеренного фазового сдвига N, в регистре 13 сдвига, блок 2 управлени  вьщает сигнал Окончание измерени  на синхронизатор 16. С помощью этого сигнала код Nj результата измерений через блок 19 вентилей и третью группу входов блока 6 объединени  переписываетс  в регистр 7, а синхронизатор 16 извлекает из ПЗУ 17 обратный код первого числового эквивалента разового сдвига, равного 10. Через блок 18 объединени  этот код поступает на вторые входы сумматора 8, в котором происходит его вычитание из кода результата N3. Разность этих кодов фиксируетс  в знаковом рар де сумматора В и поступает на синх ронизатор 16. При положительной разности через коммутатор 20 в декаду дес тков двоично-дес тичного счетчика 21 поступает импульс , а полученна  разность через блок 9 вентилей, блок 6 объединени  переписываетс  в регистр 7, затем происходит второе сравнение полз ченной разности кодов с эквивалентом разового сдвига, равного Ю, и операци  повтор етс  пока в знаковом разр де сумматора 8 , не изменитс  знак с положительного на отрицательный, при этом синхронизатор запрещает перепись результата в регистр 7 и переходит к извлечению из ПЗУ 17 числового эквивалента кода 1,0 и операци  вычитани  кодов повтор етс . Выходной код Ny можно записать как ,(N.10)+K2N4+K3 (N4(10) + ...,гдe А - погрешность преобра зовани .

При этом К соответствует числу обращени  к соответствующей декаде двоично-дес тичного счетчика.

Максимальна  погрешность Л„ преобразовани  двоичного 23-разр дного кода Nj измеренного фазового сдвига в двоично дес тичный код N равна + ,0017+0,001 0,0027 эл.град.

где - максимальна  погрешность представлени  числовых эквивалентов в ПЗУ в двоичном коде;

up - погрешность, обусловленна  отбрасыванием остатка кода N, в конце преобразовани  .

Погрешность фазометра равна 0,008 эл. град.

Следовательно предлагаемое устройство практически не снижает точности фазометра известного.

Максимальное врем , затрачиваемое на выполнение преобразовани  из кода формируемого фазометра в двоичнодес тичный код Nj- равно

Т ,2 мкс,

где С 0, - врем  одного цикла сравнени .

Claims (1)

1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР по авт. св. № 1045155, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия при сохранении точности, в него введены постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), коммутатор, второй блок объединения, двоично-десятичный счетчик импульсов,, третий блок вентилей, синхронизатор, первый вход которого подключен к шестому выходу блока управления, второй вход синхронизатора подключен к выходу генератора импульсов, первые пять выходов синхронизатора подключены к входам коммутатора и ПЗУ, выходы которого соединены с входами второго блока объединения, а первые входы второго блока объединения подключены к выходам первого регистра сдвига, выходы второго блока объединения подключены к входам сумматора, знаковый разряд которого подключен к управляющему входу второго регистра сдвига, к блоку управления и к третьему входу синхронизатора, а выходы сумматора соединены с входами второго блока вентилей, первый управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, а второй управляющий вход подключён к шестому выходу синхронизатора, седьмой выход которого подключен к g управляющему входу третьего блока вентилей, входы третьего блока вентилей подключены к выходам второго регистра сдвига, а выходы подключены к третьей группе входов первого блока объединения, шестой вьгход синх- ронизатора подключены также к управляющему входу коммутатора, выходы которого подключены к входам двоично-десятичного счетчика импульсов, выходы двоично-десятичного счетчика импульсов подключены к входам блока регистрации.

   1187100 2