SU1651229A1

SU1651229A1 - Цифровой фазометр

Info

Publication number: SU1651229A1
Application number: SU894663746A
Authority: SU
Inventors: Александр Алексеевич Ишутин
Original assignee: Предприятие П/Я А-3325
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1991-05-23

Abstract

ИзоСфетение относитс к устройствам дл измерени разности фаз двух сигналов в услови х амплитудных и фазовых флуктуации. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений . Фазометр содержит усилители-ограничители 15 2, косинусный и синусный фазовые детекторы 3, 4, блоки выделени модул 5, 6, компараторы со стробирукацими входами 7, 8, сумматор 9, АЦП 10, ПЗУ И, элемент 12 задержки и блок 13 регистровой пам ти. Измерение разности фаз основано на квадратурном способе преобразовани входных сигналов, между которыми измер - Вход етс разность фаз, в напр жени , пропорциональные сдвигу фаз, используютс косинусный и синусный фазовые детекторы , вычислитель (на основе АЦП) отношени модул выходного напр жени косинусного фазового детектора к сумме модулей напр жений косинусного и синусного фазовых детекторов с последующим преобразованием полученных результатов в блоке ПЗУ в код, пропорциональный разности фаз входных сигналов. Такой принцип измерени разности фаз обладает свойством эффективно подавл ть амплитудные флуктуации входных информационных сигналов , фильтровать высокочастотные составл ющие с четными гармониками, а также и с нечетными гармониками, если они содержатс только в одном из входных сигналов. Фазометр обладает большим быстродействием получени мгновенных значений сдвига фаз, позвол ет отслеживать фазовые флуктуации в пределах 2, способен производить измерени в широком диапазоне входных сигналов. 2 ил. Выход О СП N5 Ю Ј

Description

Фиг. 1

,.

Изобретение относитс к устройствам измерени разности фаз двух сигналов в услови х амплитудных и фазо-- вых флуктуации.

Цель изобретени - повышение точ ности устройства.

На фиг„1 представлена структурна схема фазометра, на фиг.2 - временные диаграм ш и таблица истинности, по сн ющие принцип работы фазометра

Фазометр содержит два усилител - ограничител 1 и 2, косинусный и синусный фазовые детекторы 3 и А, два блока 5 и 6 выделени модул , два компаратора 7 и 8 со стробирующими входами, сумматор 9, аналого-цифровой преобразователь 10 (АЦП), посто нное запоминающее устройство 11 (ПЗУ), элемент 12 задержки, блок 13 регистровой пам ти.

При этом выходы усилителей-ограничителей 1 и 2, входы которых вл ютс входами устройства, соединены с косинусным и синусным фазовыми де текторами 3 и 4, выход косинусного фазового детектора 3 соединен с входом блока 5 выделени модул и первы входом компаратора 7, выход синусно- го фазового детектора А соединен с входом блока 6 выделени модул и первым входом компаратора 8, вторые входы компараторов 7 и 8 соединены с общей шиной, а их третьи стробирую щие входы соединены между собой, входом Запуск фазометра и входом За- пуск АЦП 10, выход блока 5 выделени модул соединен с сигнальным входом АЦП 10 и первым входом сумматора 9, выход которого соединен с входом опоры АЦП 10, а его второй вход соединен с выходом блока 6 выделени модул .

Выходы компараторов 7 и 8 соединены с соответствующими старшими адресными входами ПЗУ 119 младшие адресные входы которого соединены с

5

JQ

2Q

25 35 0

30

45

соответствующими информационными выходами АЦП 10, выход Готовность данных которого соединен с входом элемента 12 задержки, выходом соединенного с входом записи данных блока 13 регистровой пам ти, входы данных которого соединены с соответствующими выходами ПЗУ 11, а его выходы вл ютс выходами фазометра.

Фазометр работает следующим образом .

Входные сигналы, между которыми измер етс разность фаз, усиливаютс усилител ми-ограничител ми, коэффициенты усилени которых подбираютс такими, чтобы их выходные напр жени были равны. На выходе косинусного фазового детектора образуетс напр жение

иФА К A U (Nl+cos(f- -Jl-cusW). VA АТ(1)

Синусный фазовый детектор отличаетс от косинусного тем, что на его входе включен фазовращатель, сдвигающий фазу входного сигнала, поступающего от усилител -ограничител 1, на минус if /2, поэтому на его выходе образуетс напр жение

и{рдг Кди (-j1+sini| T- 1-sin), (2)

где в выражени х (1) и (2) Кд - коэффициент передачи фазового детектора , Ц U U - входные напр жени фазовых детекторов, tp - сдвиг фаз между входными сигналами.

На выходах блоков 5 и 6 выделени модулей образуютс модули напр жений, определ емые выражени ми (1) и (2) (фиг. 2). Так как на сигнальный вход АЦП 10 подаетс напр жение lUgjiJ, а на вход опоры - (, | + |и,вдг|, на информационных выходах АЦП 10 образуетс код, пропорциональный отношению

.Ы11Ј«5Н.1 1 ЈНЈ1Ј

+ 14&i IJucT - T-coslf j + j-Jn-sin -yjI-siiKp I

В четырех област х ПЗУ записаны таблицы либо обратной функции Lf(B) arcB, либо обратной функции ({К 1/8) агс(1/В), где arc - обозначение об- ратной функции

На входы ПЗУ поступает информаци с выходов компараторов 7 и 8, выполВ .

(3)

н ющих соответственно операции сравнени , U(.

Когда неравенство выполн етс , на выходе компаратора уровень логического нул . Пара полученных сигналов определ ет четверть, в которой находитс сдвиг фаз, и тем самым определ ет

область ПЗУ, где записана таблица с соответствующей обратной функцией. Поэтому на выходе ПЗУ образуетс код, пропорциональный разности фаз между входными сигналами.

При U « U 2 или U, характеристики фазовых детекторов 3 и 4 имеют соответственно косинусную и синусную формы. На фиг.2 пунктиром показаны графики функций |созЦ | и { coslpl + |sintp{. В этом случае на информационных выходах АЦП образуетс код, пропорциональный выражению

.. 1, в,.

Гй 7Г;Тиф7Л jcosipf+isinifY

(4)

В ПЗУ записаны таблицы, определ ющие обратные функции: arc B$ и arc (1/Bj). В общем случае в ПЗУ записываетс така функци , чтобы код на выходе ПЗУ был пропорционален сдвигу фаз между входными сигналами, В известном устройстве коммутаци входных сигналов АЦП вызывает переходные процессы, которые могут происходить и во врем работы АЦП, что снижает точность преобразовани сигналов АЦП и тем самым снижает точность измерений фазометром. В данном устройстве коммутации входных сигналов АЦП нет, что повышает точность измерений. По команде Запуск производитс стробирование компараторов и запуск АЦП и тем самым синхронизируетс обновление информации на выходах указанных блоков На адресных входах ПЗУ будут сопр гатьс коды, поступающие от компараторов 7 и 8 и АЦП 10, соответствующие одному и тому же моменту измерени сдвига фаз. По сигналу Готовность данных АЦП 10, задержанному элементом 12 задержки на достаточное врем , чтобы на входе данных блока 13 регистровой пам ти установилась достоверна информаци , результаты измерени записываютс в блок 13 регистровой пам ти. Таким образом устран етс неоднозначность между результатами измерени и сдвигом фаз входных сигналов, что также повышает точность измерений.

Дл получени высокой точности измерений сумматор выполн етс на основе высококачественных операционшлх усилителей с большим коэффициентом усилени и высокоточных резисторов .

,

.

10

15

20

25

30

35

45

50

5 (

Claims

Формула изобретени

Цифровой фазометр, содержащий два усилител -ограничител , входы которых вл ютс входами цифрового фазометра , а выходы соединены с входами косинусного и синусного фазовых детекторов , аналого-цифровой преобразователь , информационными выходами соединенный с соответствующими младшими адресными входами посто нного запоминающего устройства,выходами соединенного с соответствующими входами данных блока регистровой пам ти, о т- л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью повышени точности, в него введены два компаратора со стробирую- щими входами, два блока выделени модул ,сумматор, элемент задержки, при этом выход косинусного фазового детектора соединен с входом первого блока выделени модул и первым входом первого компаратора со стробирую- щим входом, выход синусного фазового детектора соединен с входом второго блока выделени модул и первым входом второго компаратора со стробирую- щим входом, вторые входы которых соединены с общей шиной, а их стробиру- ющие входы объединены и соединены с шиной Запуск и входом Запуск ана- лого-цифрового преобразовател , выход первого блока выделени модул соединен с сигнальным входом аналого- 40 цифрового преобразовател и первым входом сумматора, выходом соединенного с опорным входом аналого-цифрового преобразовател , второй вход сумматора соединен с выходом второго блока выделени модул , выходы первого и второго компараторов со стробирующими входами соединены с соответствующими адресными входами посто нного запоминающего устройства , выход Готовность данных аналого-цифрового преобразовател соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом записи данных блока регистровой пам ти, выходы которого вл ютс выходами цифрового фазометра.

55

Фиг. 2