SU1308934A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение быстродействи  устройства. Цифровой фазометр содержит формирователь 1 импульсов, генератор 12 импульсов , счетчик 13 точного отсчета, счетчик 15 периода и блок 16 элементов И. В устройство введены триггеры 2-4, элементы И 5-8, элементы ИЛИ 9 - 11, элемент 14 задержки, двоичный умножитель 17, синхронизатор 18 и реверсивный счетчик 19. Введенные элементы и образованные новые функциональные св зи позвол ют совместить процесс измерени  и процесс вычис- . лени  величины фазового сдвига и сократить врем  измерени  до одного периода входного сигнала. 1 ил. с ф (Л 00 о 00 х со .

Description

10

1Л308934

ч

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  фазовых сдвигов в широком диапазоне част,от исследуемых сигналов.

Цель изобретени  - повьпиение быстродействи  за счет совмещени  процесса .. измерени  и процесса вычислени  величины фазового сдвига и сокращени  времени .измерени  до одного периода входного сигнала.

На чертеже приведена структурна схема цифрового фазометра.

Фазометр состоит из формировател  1 импульсов, трех триггеров 2-4, четырех элементов И 5-8, трех элементов ИЛИ 9 - И, генератора 12 импульсов , счетчика 13 точного отсчета, элемента 14 задержки, счетчика 15 периода , блока 16 элементов И, двоичного умножител  17, синхронизатора 18 и реверсивного счетчика 19.

Входы формировател  1 соединены с шинами опорного и измерительного сигналов, входы сложени  и вычитани  счетчика 19 соединены с выходами синхронизатора 18, а выход счетчика 19 подключен к вторым входам первого . триггера 2 и первого элемента ИЛИ 10, выход генератора 12 импульсов подключен к счетному входу счетчика 15 периода, первым входам двоичного умножител  17, первого 7 и второго 8 элементов И, выходы последних через второй элемент ИЛИ 11 подключены к счетному входу счетчика 13 точного отсчета, шина команды Пуск подключена .к S-ВХОДУ первогр триггера 2, первым входам первого 10 и третьего

ров, выходы последних подключены соответственно к второму входу второго элемента И 8, третьему входу четвертого элемента И 6 и второму входу первого элемента И 7, выход счетчика 15 периода через последовательно соединенные блок элементов И 16 и двоичный умножитель 17 подключен к второму входу синхронизатора 18, первый вход последнего соединен с выходом первого элемента И 7. Двоичньш умножитель 17 фазометра выполнен по известной схеме. Число разр дов двоичного умножител  17 равно числу раз 5 р дов счетчика 15 периода. Число

разр дов реверсивного счетчика 19 не превышает трех. Синхронизатор 18 фазометра реализует функцию алгебры логики на элементах И, ИЛИ, НЕ и вы20 полнен по известной схеме.

Цифровой фазометр работает.следующим образом.

На вход формировател  1 импульсов поступают синусоидальные сигналы U У фазовый сдвиг между которыми надо измерить. Формирователь 1 вы- рабатьюает старт- и стоп-импульсы, передние фронты которых соответствуют переходам через нуль входных сигналов . Счетчик 15 периода непрерыв- . но заполн етс  выходными импульсами генератора 12. По каждому старт-импульсу содержимое счетчика 15 через блок 16 элементов И переписываетс  в

35 регистр двоичного умножител  17. После этого счетчик 15 периода устанав- ливаетс  в О выходными сигналами элемента 14 задержки. В результате по каждому старт-импульсу в регистр

25

30

9 элементов ШШ и к счетчику 13 точ- 40 двоичного умножител  17 записываетс 

код К„ периода входного сигнала U формировател  1. В двоичном умножителе 17 производитс  умножение частоты fpj., генератора 12 импульсов на 45 код N. Выходна  частота f-y двоичного умножител  17 имеет вид

«д

ного отсчета, первый выход формировател  1 импульсов подключен к пер-. вым входам третьего элемента И 5 и блока элементов И 16 и через элемент 14 задержки к установочному входу счетчика 15 периода, второй выход формировател  1 импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И 6, ги N(.

пр мой выход первого триггера 2 подклю .- „ где N- - емкость счетчика двоичного чен к вторым входам третьего 5 и четвер-50 °...

- „умножител  17.

того 6 элементов И, выходы последних -и i

По команде Пуск одновременно

f

J

подключены соответственно к 5-вход второго триггера 3 и установочному входу реверсивного счетчика 19, к второму входу третьего элемента ИЛИ 9 55 и S-входу третьего триггера 4, выходы первого 10 и третьего 9 элементов ИЛИ подключены к R-входам соответственно третьего 4 и второго 3 триггепроизводитс  установка в О триггеров 3 и 4, счетчика 13 точного отсчета и в состо ние 1 триггера 2, который открьшает элемент И 5 и подготавливает элемент И 6. Первый старт импульс после команды Пуск с выхог да элемента И 5 одновременно устанав

ров, выходы последних подключены соответственно к второму входу второго элемента И 8, третьему входу четвертого элемента И 6 и второму входу первого элемента И 7, выход счетчика 15 периода через последовательно соединенные блок элементов И 16 и двоичный умножитель 17 подключен к второму входу синхронизатора 18, первый вход последнего соединен с выходом первого элемента И 7. Двоичньш умножитель 17 фазометра выполнен по известной схеме. Число разр дов двоичного умножител  17 равно числу раз5 р дов счетчика 15 периода. Число

разр дов реверсивного счетчика 19 не превышает трех. Синхронизатор 18 фазометра реализует функцию алгебры логики на элементах И, ИЛИ, НЕ и вы0 полнен по известной схеме.

Цифровой фазометр работает.следующим образом.

На вход формировател  1 импульсов поступают синусоидальные сигналы U У фазовый сдвиг между которыми надо измерить. Формирователь 1 вы- рабатьюает старт- и стоп-импульсы, передние фронты которых соответствуют переходам через нуль входных сигналов . Счетчик 15 периода непрерыв- . но заполн етс  выходными импульсами генератора 12. По каждому старт-импульсу содержимое счетчика 15 через блок 16 элементов И переписываетс  в

5 регистр двоичного умножител  17. После этого счетчик 15 периода устанав- ливаетс  в О выходными сигналами элемента 14 задержки. В результате по каждому старт-импульсу в регистр

5

0

код К„ периода входного сигнала U формировател  1. В двоичном умножителе 17 производитс  умножение частоты fpj., генератора 12 импульсов на 5 код N. Выходна  частота f-y двоичного умножител  17 имеет вид

«д

эч ги N(.

f

J

производитс  установка в О триггеров 3 и 4, счетчика 13 точного от, счета и в состо ние 1 триггера 2, который открьшает элемент И 5 и подготавливает элемент И 6. Первый старт- импульс после команды Пуск с выхог да элемента И 5 одновременно устанав-

ливает в О реверсивный счетчик 19 и в состо ние 1 триггер 3, которьш открывает элементы И 6 и 7, на выход элемента И 7 формируетс  пачка импульсов . Импульсы пачки одновременно поступают через элемент ИЛИ 11 на входы счетчика 13 точного отсчета и синхронизатора 18. Частота импульсов в пачке равна f pj, , Если на вход синхронизатора 18 одновременно поступаю импульсы пачки и двоичного умножител  17, то на выходе синхронизатора 18 импульсов нет. Если в момент прихода импульса с двоичного умножител  17 импульс пачки отсутствует, то вы- ходной импульс синхронизатора 18 поступает на вход сложени  реверсивного счетчика 19. При отсутствии импульса с двоичного умножител  17 в момент прихода импульса пачки выход- ной импульс синхронизатора поступает на вход вычитани  реверсивного счетчика 19.

Поскольку частота fp, больше частоты fau то за врем  воздействи  пачки импульсов реверсивный счетчик работает на вычитание. Момент окончани  пачки импульсов соответствует формированию стоп-импульса, который с выхода элемента И 6 устанавливает в О триггер 3 и одновременно устанавливает в 1 триггер 4, открывающий элемент И 8, и импульсы, следующие с частотой fry , подсчитываютс  счетчиком 13 точного отсчета.

После окончани  пачки импульсов на вход сложени  реверсивного счетчика 19 с выхода синхронизатора 18 поступают импульсы с частотой fgu В момент переполнени  реверсивного сче чика 19 на его выходе формируетс  импульс , устанавливающий триггеры 2 и 4 в состо ние О. Цикл измерени  за . канчиваетс .

Врем  меж/;у старт-импульсом нача- ла счета и нулевым значением реверсивного счетчика 19 определ етс  выражением

t -- --- - f,., - Nn -,„

где число импульсов в пачке, соответствующей временному интервалу от старт- до стоп- импульса .

Код в счетчике 13 точного отсчета в конце измерени 

м .- . f

KdM J rH-vi о- П

Если емкость счетчика двоичного умножител  17 - 10 , то отсчет числа по счетчику 13 приобретает размерность градуса при или долей градуса при К 5 I измер емого фазового сдвига.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой фазометр, содержащий счетчик периода, блок элементов И, счетчик точного отсчета, генератор импульсов, формирователь импульсов, первый и второй входы которого соответственно соединены с шипами опорного и измер емого сигналов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены три триггера, четыре элемента И, три элемента ИЛИ, элемент задержки, двоичный умножитель, синхронизатор и реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с соответствующими выходами синхронизатора , а его выход подключен , к входу первого триггера и первому входу первого элемента ИЛИ, выход генератора импульсов подключен к с етному входу счетчика периода, первым входам двоичного умножител , первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к первому входу синхронизатора и к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу счетчика точного отсчета, шина команды Пуск подключена к S-входу первого триггера, второму входу первого и первому входу третьего элементов ИЛИ и установочному входу счетчика точного отсчета, первый выход формировател  импульсов подключен к первым входам третьего элемента И и блока элементов И непосредственно , а через элемент задержки - к установочному входу счетчика периода, второй выход формировател  импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И, пр мой выход первого триггера подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И-подключен к S-входу второго триггера и установочному входу реверсивного счетчика, выход четвертого элемента И подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ и S-ВХОДУ третьего триггера, выходы первого и третьего элементов ИЛИ подключены к R-входам соответст513089346

   венно третьего и второго триггеров,го соединен с вторым входом второго

   пр мой выход последнего из которыхэлемента ИЛИ, выходы счетчика перйоподключен к второму входу первогода через блок элементов И подключен

   элемента И и третьему входу четвер-к вторым входам двоичного умнотого элемента И, пр мой выход треть- 5жител , выход которого соединен

   его триггера подключен к второму вхо-с вторым входом синхронизато ду второго элемента И, выход которо-ра..