SU1221614A1 - Способ преобразовани фазового сдвига в цифровой код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электро- и радиоизмерительной технике и может использоватьс  в электро- и радиотехнических установках различного назначени . Цель изобретени  - повьпиение точности - достигаетс  путем умножени  сигналов, опорного и измер емого , на число, равное 2, фиксировани  фазового сдвига умноженных сигналов и делени  полученного значени  на 2. Фазовый сдвиг получают опросом состо ни  делителей измер емого сигнала при нулевом положении делителей опорного сигнала. Устройство, реализукнцее данный способ , состоит из умножителей 1, 2 фазы и частоты, формирователей 3 и 4 импульсов, триггеров опорного сигнала 5.1-5. Ь и измерительного сигнала 6.1-6.П(триггерные делители), формирователей 7 и 8 импульсов записи опорного и измерительного сигналов , цифровых фазовых компарато- - ров 9.1-9.И. 1 ил. 9 С to |Ю о N

Description

i

Изобретение относитс  к электро- и радиоизмерительной технике и може быть использовано в электро- и радиотехнических установках различного назначени .,

Цель изобретени  - повьшение точности путем умножени  опорного и измерител)Ного сигналов на число, равное 2, фиксировани  фазового сдвига умноженных сигналов и делени полученного значени  на 2, Кроме того фазовый сдвиг получают опросом состо ни  делителей измерительного сигнала при нулевом положении делителей опорного сигнала.

На чертеже дано устройство преобразовани  фазового сдвига в цифровой код, реализующее предлагаемый способ.

Устройство состоит из умножителе 1 и 2 фазы и частоты, формирователе 3 и 4 импульсов, триггеров опорного сигнала 5.,и измерительного ..сигнала 6.1-6.Н (триггерные делигели), формирователей 7 и 8 импульсов записи опорного и измерительного сигналов , цифровых фазовых компараторов (ФК) 9.Т-9.и+ 1.

При этом вход опорного сигнала подключен к последовательно .соединенным умножителю, формирователю и первой цепочке из и-последовательно , соединенных триггеров, вход .измерительного сигнала аналогично подключен к последовательно соединенным умножителю, формирователю и второй цепочке из h. -триггеров, при этом выход каждого из формирователей соединен с входами фазовых компараторов, выходы каждого из триггеров соединены с входами соответствующих фазовых компараторов, выходы фазовых компараторов образую кодовую комбинацию фазы, а установочные входы триггеров соединены с формировател ми импульсов записи, входы которых соединены с входами опорного и измерительного сигналов соответственно.

Устройство работает cлeдyющIiм образом.

На входы устройства поступают синалы частоты -опорный с фазой и измерительный с фазой 4 . Принима  фазу опорного сигнала равную нулю, имеем измер емый фазовьй сдвиг между измерительным и опорным сигналами, равный Ч , Фаза опорного и измерительного сигналов умножа0

15

216142

етс  в 2 раз умножител ми 1 и 2, Формирователи 3 и 4 преобразуют аналоговое напр жение с выходов умножителей 1 и 2 в импульсное напр - 5 жениё типа Меандр. Триггерные делители 5.1-5.ии 6. 1-6п последовательно дел т фазу поступающих на них импульсов на 2 обычным бинарным делением частоты. Фазовые сдвиги на входе делителей могут иметь величины много большие 360°, и при периодической форме сигнала определить их величину затруднительно. Обычный делитель, может потер ть целое количество периодов фазы, и фазовьй сдвиг на его выходе не равен поделенному входному фазовому сдвигу. Чтобы зтого не случилось, надо провести запоминание (запись) фазового сдвига, т.е. сделать аналогично записи количества импульсов, пропустив весь фазовый сдвиг через делители, мен   плавно фазу сигнала от нул  до текущего значени . Однако при 25 этом все равно требуетс  импульс обнулени  цифровьк делителей. Запись можно провести и какими-либо другими устройствами сравнени . В данном случае это производитс  подачей импульсов записи, сформированных по положительным переходам через О сигналов , на установочные входы делителей . Если делители учитывают поступающий на них фазовый сдвиг независимо от его величины (т.е..если в них произведена запись фазового сдвига), то фазовые сдвиги выходных напр жений делителей З.и 6.h равны фазовым сдвигам опорного и измерительного сигналов соответственно. Импульсы записи выполн ют это усло20

30

5

40

вие, приравнива  их фронты. Импульсы записи одновременно  вл ютс  и установочными дл  делителей. При непрерывном изменении фазы достаточна однократна  подача импульсов записи. Дл  исключени  сбоев, а также дл  исключени  фазовых погрешностей умножителей 1 и 2 формирователей 3 и 4 в данном устройстве производитс  периодическа  подача импульсов записи, чем осуществл етс  след щее запоминание (запись). Цифровые фазрвые компараторы 9.1-9.Н+1 производ т сравнение фазовых сдвигов, поступающих на их входы, и выдают в зависимости от результата сравнени  уровни 1 (.при равенстве или более 180°) или О (если менее 180°)

в соответствующие разр ды цифрового кода. Компаратору 9.1.соответствует младший разр д, компаратору 9.h + 1 - старший разр д двоичного параллельного цифрового кода фазового сдвига. Штрих-пунктиром на схеме указаны дополнительные делители 5.rt + 1, 6.h + 1, дополнительньй фазовый компаратор 9.И + 2, которые могут использоватьс  при непрерывном изменении фазового сдвига опорного и измерительного сигналов в пределах более 360 , в данном случае до 720. Фазовому компаратору 9, h+ 2 при этом соответствует более старший разр д цифрового кода. Частота подачи импульсов записи на делители 5.ь +. 1 и 6.h + 1 должна быть уменьшена в 2 раза. При этом коэффициент делени 

I h + l

больше коэффициента умножени 

2 . Аналогичным увеличением разр дности можно преобразовывать в цифровой код любой поступающий на вход устройства фазовый сдвиг, что важно дл  цифровых фазовых детекторов фазовой и частотной модул ций.

Фазовый сдвиг Ч можно представить в виде

N,

180

180

180

N

180

+ N,

180

1 ь

(1)

г чм

где NO, N,...N - целые числа О

или 1, в зависимости от значени  Ч . После умножителей фазы и частоты

имеем разность фазовых сдвигов Ч,

на выходе умножителей

гун 2 180 Н„ + 2 80° + + ... + 2 180°N.,+ 180°N. (2)

Таким образом, методом поразр дного параллельного кодировани  при делении (с помощью компаратора 9.1) можно определить значение N, соответствующее младшему разр ду кода. После делителей 5.1 и 6.1 фазовый сдвиг г равен

ЧРП-1 о

-2 2 180 N +

+ 180°N, + ... + ., +

80°мf-i

+ 2-N.(3)

С помощью компаратора 9.2 можно определить значение N , ,

1221614 .

Аналогично определ ютс  все значени  коэффициентов Ng...M.

Фазовый сдви Y,j, можно представить в виде

V, .N, ...

+ N, 2 + N) Д VN, (4)

где N - цифровой двоичньй код, рав- ньш

N N„2 + N, ... +

+ N. .

(5)

15

Значение Ь Y дискретности измерени  фазового сдвига равно

180°

о П

9

(6)

Формула справедлива при измер е- мых фазовых сдвигах не более (за вычетом дискретности измерени ). Коэффициент делени  умноженных фазовых сдвигов Кд при этом выбираетс  равным весовому коэффициенту при старшем разр де N - 2. При этом значени  коэффициентов умножени  и . делени  получаютс  равными. В случае если измер емый фазовый сдвиг не превосходит 180 (за вычетом диск- ретности измерени ), то значение

коэффициента делени  К.можно ограниИ

чить величиной 2 , т.е. весовым коэффициентом при N , так как Nj,- при этом равно 0. Аналогично, при меньших измер емых углах можно выб- ,рать коэффициент меньший и соответствующий весовому коэффициенту оставшегос  старшего разр да При

J - „

этом коэффициент делени  становитс 

меньше коэффициента умножени  К, Соответственно , при углах, не превышающих 720° (за вычетом дискретности измерени ) при разложении измер емого фазового сдвига в форму, аналогичную (4), значение весового коэффициента при старшем разр де равно . Коэффициент делени  Кд при этом выбран равным 2 (указано на чертеже штрихпунктиром). Коэффициент

Кд при этом получаетс  больше коэффициента К. Коэффициент делени  К умноженных фазовых сдвигов опорного и измерительного сигналов равен весовому коэффициенту старшего разр да измер емого фазового сдвига в вьфажении типа (4) и (5), т.е. определ етс  диапазоном преобразовани  фазового сдвига и цифровой код.

Коэффициент К выбирают посто нным, определ емым диапазоном преобразовани  разрабатываемого устройства. В общем виде выражение дл  коэффициента Кд можно записать как

Кд

I

(7)

где m - целое число 1, 2, ..., п, п + 1, .., определ емое диапазоном преобразовани  фазового сдвига.

Предлагаемый способ обеспечивает точность преобразовани  фазового сдвига в цифровой код по сравнению с известным не менее чем в 2-3 раза

В некоторых случа х при получении цифрового кода фазового сдвига опрос делителей измерительного сигнала можно проводить по положительному переходу напр жени  опорного сигнала через нулевое значение, сформировав при этом импульс с крутым фронтом. При этом не требуетс  умножение и деление фазового сдвига опорного канала, что может еще боль- ше повысить и упростить реализацию способа за счет исключени  погрешностей формирующих устройств опорного сигнала,

Claims (1)

1. Формула измерени 

   Способ преобразовани  фазового сдвига в цифровой, код, основанный на умножении входных сигналов в 2

   раз, где и - целое число, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, умноженные сигналы формируют в импульсы и последовательно дел т в , а код,

   пропорциональный сдвигу фаз, определ ют в моменты перехода опорного сигнала через нуль путем опроса состо ни  делителей.