SU373647A1 - Библно^ - Google Patents

Description

Изобретение отиоситс  к области радиоизмерительиой техники и может быть использовано дл  измерени  мгновенных значеиий электрических сигналов низкой и инфраиизкой частот.

Известиые цифровые фазометры-частотомеры , основаиные на преобразовании сдвига фаз в цифровой код иутем промежуточного преобразовани  во време 1иой интервал и заиолнеии  его имиульсами, частота которых пропорциоиальиа частоте измер емого сигнала, содержащие генератор оиориой частоты, блок управлени  и ключи, обладают относительно низким быстродействием.

Дл  у еличеии  быстродействи  и обеспече ш  п-ифрового отсчета в единицах измер емых параметров предлагаемое устройство снабжено дополнительным генератором опорной частоты, двум  дополнительными электронными ключами, схемой собирани , формиро15ателем импульсов, управл ющим счетчиком и двум  двоичными умножител ми, вход первого из которых соединен с выходом схемы собирани , его выход подключен к входу второго умножител , а его выход через первый дополнительный ключ соединен со счетным входом управл ющего счетчика, установочный вход которого через формирователь импульсов соединен с управл юихим входом первого дополнителЕ гого ключа и выходом блока управле И1 , другой выход которого подключен к установочному входу второго умножител , при этом выход дополнительного генератора опорной частоты через второй дополнительный

ключ, управл ющий вход которого соединен с выходом второго триггера блока управлени , подключен к одному из входов схемы собирани , а ее другой вход через первый электронный ключ соединен с выходом генератора

опорной частоты.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства, содержащего основной / и дополнительный 2 генераторы опорной частоть , ключи 3 и 4, схему собирани  .5, двоичные

умножители 6 и 7, в каждый из которых вход т счетчики 5 и 9 и системы ключей W и //, управл ющий счетчик 12, обп;ий дл  обоих умножителей, формирователь 13 импульсов, ключ 14 и блок управлени  15, состо щий из

ключа 16, трИПеров J7, 18 и формировател  9 импульсов.

Фазометр-частотомер работает следуюи.1им образом.

На вход 20 ностуиают импульсы сигнала,

частоту и фазу которого необходимо измер ть, на вход 2J поступают импульсы опорного сигнала . Цикл измерени  состоит из двух тактов.

В иервом такте производ тс  формирование временного интервала, равного периоду измер емого сигнала, и одновременное преобразование его в код частоты этого сигнала.

Во втором такте производ тс  формирование временного интервала, равного времени опережени  измер емого сигнала относительно опорного, и одновременное преобразование его в код разности фаз исследуемых сигналов.

Первый такт работы устройства начинаетс  с прихода имлульса измер емого сигнала на вход 20, от которого срабатывает триггер 17. При этом через врем , равное минимальному периоду измер емого сигнала, формирователь 13 вырабатывает импульс установки в управл ющем счетчике 12 максимально возможного числа. Кроме этого, при срабатывании триггера 17 закрываетс  ключ /6 и открываютс  ключи 3 и 14.

Импульсы с генератора / с частотой FQ поступают через открытый ключ 3 и схему собирани  5 на вход двоичного умножител  6. Импульсы с выхода двоичного умножител  6 поступают на вход двоичного умножител  7, а с его выхода через открытый ключ 14 на счетный вход управл ющего счетчика 12. Каждый из импульсов, пришедших на вход этого счетчика , уменьшает в нем код на одну единицу . С приходом следующего импульса измер емого сигнала на вход 20 триггер 17 возвращаетс  в исходное состо ние. При этом открываетс  ключ 16, формирователь 19 вырабатывает импульс установки счетчика 9 умножител  7 в «нулевое положение, закрываютс  ключи 3 }1 14, -к срабатывает триггер 18, который открывает ключ 4.

На этом первый такт работы заканчиваетс  и начинаетс  второй такт.

Число импульсов rt(0 по вившихс  на выходе двоичиого умножител  7, определ етс  уравнением

n(t} F(t}dt,(1)

где /2(0 -частота сигнала на выходе умножител  7. В свою очередь, частота сигнала F2(t определ етс  выр:аи ением

F,(,( .(2)

где Fi(t -частота сигнала на выходе умноЛСител  6;

А - максимально-возможное число, записываемое Е управл ющий счетчик 12 перед каждым циклом измерени ;

N - емкость каждого из счетчиков 5 и 9. Аналогично, частота сигнала F(t) определ етс  как

f: tn-F -( F (/) - /-оj -

из выражений (1) - (3) находим

;У2

Л- (Тл. ) -p-f .V Го

где п(Т, ) - число импульсов, поступивших на вход управл ющего счетчика 12 за период Г л- ;

частота измер емого сигнала.

П

Таким образом, за врем  одного периода Т х измер емого сигнала в управл ющем счетчике 12 формируетс  код числа NFx А-п(Т. ), пропорционального частоте этого сигнала.

Второй такт работы устройства начинаетс  с момента возвращени  триггера 17 в исходное состо ние, при котором срабатывает триггер 18, открыва  ключ 4, и счетчик 9 устанавливаетс  в «нулевое положение. При этом импульсы с дополнительного генератора 2, частота которых выбираетс  в К раз больше частоты генератора /, через открытый ключ 4 и схему собирани  5 поступают на вход умножител  6. Импульсы с выхода умножител  6 поступают на вход умножител  7, в котором в данном такте работы используетс  только счетчик 9, так как ключ 14 закрыт. Код в управл ющем счетчике 12 в данном такте не измен етс .

С приходом импульса опорного сигнала на вход 21 заканчиваетс  второй такт работы устройства , а следовательно, и цикл измерени . Этот импульс, пройд  через открытый ключ 16, возвращает триггер 18 в исходное положение. При этом закрываетс  ключ 4. В момент возвращени  триггера 18 в исходное положение в устройстве вырабатываетс  команда на съем информации со счетчиков 12 и 9.

С приходом импульса измер емого сигнала на вход 20 начинаетс  новый цикл измерени  значений частоты F.c и фазы ф л- этого сигнала . Число импульсов N-fjf , поступивших на вход счетчика 9 во врем  второго такта работы устройства, а следовательно, и код числа в нем за этот такт определ етс  выражением N,, t .F,(5)

где ix -врем  опережени  измер емого сигнала относительно опорного сигнала; Л

-частота сигнала на выходе умножител  6 во втором такте работы.

В свою очередь

с-1 г , (6)

где F()K - частота сигнала дополнительного генератора 2.

Из выражений (5) и (6) получим

,V,, t. -K-N-F,-(7)

Если выбрать /v-.,6-10 , где m - любое целое число, то код числа в счетчике 9 к концу второго такта работы будет

N,., 3,6-10 -/-д- ,

т. е. пропорционален фазе измер емого сигнала , а отсчет фазы выражен в единицах градуса и его дол х.

Таким образом, за врем , равное двум периодам измер емого сигнала, в устройстве формируютс  код частоты и код фазы измер емого сигнала, причем и тот и другой могут быть выражены в удобных дл  отсчета единицах .

Предмет изобретени 

Цифровой фазометр-частотомер, содержащий генератор опорной частоты, электронный ключ и блок управлени , выполненный из формировател , второго электронного ключа и двух триггеров, на вход первого из которых подаетс  исследуемый сигнал, к одному из его выходов подключен управл ющий вход первого ключа, а к другому - вход формировател , один из входов второго триггера и управл ющнй вход второго ключа, через который на другой вход второго триггера подаетс  импульсный опорный сигнал, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  и обеспечени  отсчета в единицах измер емых параметров, он снабжен дополнительным генератором опорной частоты, двум  дополнительными электронными ключами, схемой собирани , формирователем импульсов, управл юUUIM счетчиком и дгзум  двоичными умножител ми , вход первого из которых соединен с выходом схемы собирани , его выход подключен к входу умножител , а его выход через первый дополнительный ключ соединен со счетным входом управл ющего счетчика, установочный вход которого через формирователь импульсов соединен с управл ющим входом первого дополнительного ключа и выходом блока управлени , другой выход которого подключен к установочному входу второго умножител , при этом выход дополнительного генератора опорной частоты через второй дополнительный ключ, управл ющий вход которого соединен с выходом второго триггера блока управлени , подключен к одному из входов схемы собирани , а ее другой вход через первый электронный ключ соедииен с выходом генератора опорной частоты.