SU1688189A1

SU1688189A1 - Цифровой фазометр

Info

Publication number: SU1688189A1
Application number: SU894706893A
Authority: SU
Inventors: Александр Алексеевич Ишутин
Original assignee: Предприятие П/Я А-3325
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1991-10-30

Abstract

Изобретение относитс к устройствам многоцикловых измерений сдвига фаз в услови х амплитудных и фазовых флуктуации между двум периодическими сигналами. Цель изобретени - расширение области применени и повышение надежности работы . Достигаетс путем введени в устройство формирующих блоков 1. 2 преобразователей 4, 5, сдвиг фаз - временной интервал, формировател 6 квантующих импульсов, элемента 8 2И-ИЛИ арифметического блока 16, блока 17 сравнени , блока 18 пам ти и образовани новых функциональных св зей Кроме того, устройство содержит генератор 3 тактовых импульсов , блок 7 управлени , счетчик 9 долей фазового цикла, блок 10 пам ти, инвертор 11, блок 12 сравнени , элементы 13, 14, реверсивный счетчик 15 1 ил.

Description

сл

С

Изобретение относитс к устройствам многоцикловых измерений сдвига фаз в услови х амплитудных и фазовых флуктуации между двум периодическими сигналами .

Цель изобретени - расширение области применени и повышение надежности работы.

На чертеже представлена структурна схема устройства.

Устройство содержит два формирующих блока 1, 2, генератор 3 тактовых импульсов (ГТИ), два преобразовател 4, 5 - сдвиг фаз - временной интервал, формирователь 6 квантующих, импульсов, блок 7 управлени (БУ), элемент 8 2 х 2И-ИЛИ, счетчик 9 долей фазового цикла, первый блок 10 пам ти, инвертор 11, первый блок 12 сравнени , два элемента 13. 14 2И-НЕ, реверсивный счетчик 15 целых фазовых циклов , арифметический блок (АПУ) 16. второй блок 17 сравнени , второй блок 18 пам ти, при этом пр мой выход первого формировател блока 1, вход которого вл етс первым входом устройства, соединен с первым тактовым входом первого преобразовател 4 сдвиг фаз - временной интервал, выходом соединенного с первым входом элемента 8 2х 2И-ИЛИ, а его инверсный выход соединен с первым тактовым входом второго преобразовател 5 сдвиг фаз - временной интервал, выходом соединенного с третьим входом элемента 8 2 х 2И-ИЛИ, выход которого соединен с счетным входом счетчика 9 долей фазового цикла, пр мой выход второго формирующего блока 2, вход которого вл етс вторым входом устройства, соединен с вторым счетным входом первого преобразовател 4 сдвиг фаз - временной интервал, а его инверсный выход соединен

о

00 00

00

ю

с вторым счетным входом второго преобразовател 5 сдвиг фаз - временной интервал и вторым входом блока 7 управлени , первый вход которого соединен с выходом генератора 3 тактовых импульсов и входом формировател 6 квантующих импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и четвертым входами элемента 8 2 х 2И-ИЛИ, информационные выходы счетчика 9 долей фазового цикла соединены с соответствующими входами данных первого блока 10 пам ти, входами данных второго блока 17 пам ти и входами первой группы входов первого блока 12 сравнени , а его вход сброс соединен с первым выходом блока 7 управлени , третий вход которого соединен с шиной предустановки устройства, входами сброс первого блока 10 пам ти, второго блока 17 пам ти, входом разрешени записи реверсивного счетчика 15 целых фазовых циклов, старший разр д выходов первого блока 10 пам ти соединен с входом инвертора 11, выходом соединенного с соответствующим входом второй группы входов блока 12 сравнени , остальные входы второй группы которого соединены с соответствующими выходами первого блока 10 пам ти, первый выход первого блока 12 сравнени соединен с первым входом первого элемента 13 2И-Н Е, выходом соединенного с суммирующим входом реверсивного счетчика 15 целых фазовых циклов, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента 14 2И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым выходом первого блока 12 сравнени , а его второй вход соединен с вторым входом первого элемента 13 2И-НЕ и вторым выходом блока 7 управлени , третий выход которого соединен с входами сброс первого преобразовател 4 и второго преобразовател 5 сдвиг фаз - временной интервал, а его четвертый выход соединен с входом записи первого блока 10 пам ти, младший разр д входа данных предустановки реверсивного счетчика 15 целых фазовых циклов соединен с шиной лог. 1, старшие входы данных предустановки - с общей шиной, а его информационные выходы соединены с соответствующими входами первых групп входов данных арифметического блока 16, второго блока 17 сравнени , входы данных второй группы которого соединены с общей шиной, а его выход больше соединен с младшим разр дом входов второй группы данных арифметического блока 16, остальные старшие разр ды второй группы входов данных которого соединены с общей шиной , а его информационные выходы соединены с соответствующими старшими раз р дами входов данных второго блока 18 пам ти, вход записи данных которого соединен с п тым выходом блока управлени , а его выходы вл ютс выходами устройства .

Устройство работает следующим образом , Входные периодические сигналы,

между которыми измер етс сдвиг фаз, преобразуютс в пр моугольные сигналы формирующими блоками 1 и 2. Первый преобразователь 4 сдвиг фаз - временной интервал управл етс импульсами прив зки к положительным нуль-переходам, второй преобразователь 5 сдвиг фаз временной интервал рг управл етс импульсами прив зки к отрицательным нуль-переходам. Достоинство двухполупериодного фазометра в том, что при наличии ухода нулевой линии импульсы с выходом управл емых преобразователей будут иметь различные длительности, однако их среднее значение ty ( )/2 остаетс

посто нным и пропорциональным преобразуемому фазовому сдвигу. Схемы преобразователей 4, 5 обладают антизвонным эффектом, что вл етс существенным при сильной зашумленности входных сигналов.

Квантование интервалов (р осуществл етс в схемах совпадени элементов 8 2 х 2И- ИЛИ импульсами, сдвинутыми относительно ,руг друга на полупериод и формируемые формирователем квантующих импульсов ФКИ 6. Это необходимо из-за перекрыти во времени квантуемых интервалов и рг при углах, больших 180°. В зоне перекрыти на счетный вход счетчика 9 поступают короткие импульсы

удвоенной частоты генератора тактовых импульсов ГТИ 3. На выходе счетчика 9 формируетс код, соответствующий сдвигу фаз в пределах одного цикла. С помощью блоков, элементов 10-15 производитс счет целых

фазовых циклов. Дл этого предыдущее значение сдвига фаз .определ емое кодом на выходе счетчика 9, перезаписываетс в первый блок 10 пам ти, после чего счетчик 9 сбрасываетс в О и в него записываетс

следующее значение сдвига фаз pi+i. По значени м р и производитс прин тие решени о наличии перехода в пр мом через 0 или обратном через 360° направлении, при этом предполагаетс , что изменение

сдвига фаз за врем между измерени ми не превышает 180°. Прин тие решени о переходе происходит следующим образом. Пусть . Если pi- 180° фиксируетс , переход границы цикла в

пр мом направлении - через 360°. Если yji+t 180°, переход отсутствует Пусть теперь pi 180°. В этом случае производитс сравнение углов рн-1 и уч+ 180°. Если (pi+ 180°, фиксируетс переход границы цикла в обратном направлении - через О. Если pt+1 fr + 180° переход отсутствует . Сравнение углов ( и р ± 180° производитс блокам 12, реализуемого в схемах сравнени . Операци сложени + 180° и вычитани fir 180° осуществл етс путем подачи на блок 12 старшего разр да выходов данных блока 10 через инвертор 11. В зависимости от результатов сравнени /7i+i и pi ± 180° на соответствующем входе или первого блока 12 сравнени формируетс лог. 1, котора дает разрешение прохождени импульса записи от блока 7 управлени через элементы 14 или 13, 2И- НЕ. При пр мом переходе границы цикл импульс записи формируетс на первом счетном входе сложени , а в обратном направлении - на втором счетном входе вычитани реверсивного счетчика 15 целых фазовых циклов. При отсутствии переходов импульсы записи не формируютс . Перед началом измерений командой предустановки ПУ производитс установка фазометра в исходное состо ние, при этом на выходе реверсивного счетчика 15 устанавливаетс код, соответствующий 1. Дл этого на вход данных Д1 предустановки этого счетчика посто нно подаетс лог. 1. Така предустановка необходима дл того, чтобы исключить ложные измерени в начале работы фазометра. Если переход границы цикла происходит в обратном направлении при нулевом состо нии счетчика 15 целых циклов , то результат измерений будет соответствовать коду, состо щему из одних 1, что будет вл тьс неверным измерением.

Компенсаци кода предустановки производитс методом вычитани 1 из текущего значени кода сдвига фаз на выходе реверсивного счетчика 15 целых фазовых циклов, который подаетс на первые входы арифметического блока (АЛУ) 16, работающего в режиме вычитани , на вторые входы которого подаетс код, соответствующий 1. Результаты измерений в пределах фазового цикла и целых фазовых циклов записываютс в блок 18 регистровой пам ти, использование которого необходимо дл устранени неоднозначности,возникающей из-за неодновременности этих измерений . Синхронизирует работу устройства блок 7 управлени , который включает триг- герный делитель частоты на 2 и распределитель импульсов. Дл одного измерени

сдвига фаз фазометром требуетс , в общем случае, больше одного периода входною сигнала, В первом периоде измер етс сдвиг фаз в пределах одного фазового цикла , во втором - производитс измерение целых фазовых циклов, при этом с выхода БУ 7 формируетс сигнал блокировки следующего измерени сдвига фаз в пределах одного фазового цикла дл сохранени кода

на выходе счетчика 9, используемого дл подсчета целых циклов.

Второй блок 17 сравнени кодов предназначен дл формировани лог. 1 или лог. О на входе младшего разр да второй

группы входов арифметического блока 16. Когда код на выходе счетчика 15 больше 1, происходит вычитание из этого кода 1 арифметическим блоком 16, т.е. происходит компенсаци кода предустановки. При нулевом

коде на выходе счетчика 15 (ситуаци , котора может возникнуть в начале работы устройства , когда переход границы фазового цикла происходит в обратном направлении через 360°) на выходе больше блока 17

формируетс лог. О и вычитани 1 из выходного кода счетчика 15 не происходит, поэтому на выходе блока 16 будет нулевой код. соответствующий истинному значению количества целых фазовых циклов дл дэнного случа .

Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позвол ет расширить область применени фазометра за счет включени в результаты измерений

долей фазового цикла и повысить надежность устройства за счет введени предуста- новки реверсивного счетчика целых фазовых циклов в состо ние, отличное от нулевого на его выходах данных перед началом измерений с последующей коррекцией результатов измерений в процессе работы устройства.

45

Claims

Формула изобретени

Цифровой фазометр, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом блока управле- и , счетчик долей фазового цикла, выхода0 ми соединенный . с соответствующими входами блока пам ти и первой группой входов блока сравнени , первый выход которого соединен с первым входом первого элемента 2И, а второй - с первым входом

5 второго элемента 2И, выходом соединенного с вычитающим входом реверсивного счетчика целых фазовых циклов, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента 2И, первый выход блока управлени соединен с входом сброс счетчика долей фазового цикла, в второй - с вторыми входами первого и второго элементов 2И, старший разр д выходов блока пам ти соединен с входом инвертора, выходом соединенного с соответствующим входом второй группы входов блока сравнени , остальные входы второй группы которого соединены с соответствующими выходами блока пам ти, отличающийс тем, что, с целью расширени области применени и повы- шени надежности, в него введены два формирующих блока, два преобразовател сдвиг фаз - временной интервал, формирователь квантующих импульсов, элемент 2 х 2И-ИЛИ, арифметический блок, второй блок сравнени , второй блок пам ти, при этом пр мой выход первого формирующего блока , вход которого вл етс первым входом фазометра, соединен с первым входом первого преобразовател сдвиг фаз - времен- ной интервал, выходом соединенного с первым входом элемента 2-х 2И-ИЛИ, инверсный выход первого формирующего блока соединен с первым входом второго преобразовател сдвиг фаз - временной ин- тервал, выходом соединенного с третьим входом элемента 2-х 2И-ИЛИ, выход которого соединен с счетным входом счетчика долей фазового цикла, пр мой выход второго формирующего блока, вход которого вл - етс вторым входом фазометра, соединен с вторым входом первого преобразовател сдвиг фаз - временной интервал, а инверсный выход второго формирующего блока соединен с вторым входом блока управлени и вторым входом второго преобразовател сдвиг фаз - временной интервал, вход

сброс которого соединен с входом сброс первого преобразовател сдвиг фаз - временной интервал и третьим выходом блока управлени , первый вход.которого соединен с входом формировател квантующих импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и четвертым входами элемента 2-х 2И-ИЛИ, третий вход блока управлени соединен с шиной предустановки фазометра, входами сброс первого и второго блоков пам ти и входом разрешени записи реверсивного счетчика целых фазовых циклов, младший разр д входа данных предустановки которого соединен с шиной лог. 1, а остальные разр ды входов данных предустановки соединены с общей шиной, информационные выходы реверсивного счетчика целых фазовых циклов соединены с соответствующими входами первых групп входов арифметического блока и второго блока сравнени , втора группа входов которого соединена с общей шиной, а его выход соединен с младшим разр дом второй группы входов арифметического блока,остальные входы второй группы которого соединены с общей шиной, а его информационные выходы соединены с соответствующими старшими разр дами входов данных второго блока пам ти, младшие разр ды входов данных которого соединены с соответствующими выходами счетчика долей фазового цикла, вход записи данн1 первого блока пам ти соединен с четвертым выходом блока управлени , п тым выходом соединенного с входом записи данных второго блока пам ти, выход которого вл етс выходом устройства.

Пп

Выход