SU788376A1 - Аналого-цифровой преобразователь сдвига фаз - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к аналого-цифровой технике и может быть использовано в устройствах преобразовани  сдвига фаз двух электрических сигналов в цифровой код.

Известно устройство, содержащее счетчик и два формировател  управл ющих импульсов , входы которых соединены с входными клеммами, выходы их подключены ко входам устройства выбора режима, два ключа периода Т и временного интервала т, входы которых соединены с выходом генератора образцовой частоты, а управл ющие входы последних соединены с выходами устройства выбора режима. В этом устройстве предварительно измер ют период исследуемого напр жени  путем заполнени  его импульсами посто нной частоты, а затем, измен   коэффициент счета в соответствии с полученным значением, подсчитывают число импульсов посто нной частоты за интервал времени, пропорциональный преобразуемому сдвигу фаз .

Однако такое устройство обладает динамической погрещностью при измерении сдвига фаз измен ющихс  во времени исследуемого и опорного сигналов за счет измерени 

периода TX и временного интервала Т в разные периоды исследуемого сигнала.

Цель изобретени  - уменьшение динамической погрешности преобразовани  за счет уменьшени  времени преобразовани  5 до одного периода исследуемого сигнала.

Цель достигаетс  тем, что в аналогоцифровой преобразователь сдвига фаз, содержащий первый и второй счетчики, два

10 формировател , выходы которых подключены к входам блока выбора режима, два ключа периода и временного сдвига, входы которых соединены с выходом генератора образцовой частоты, управл ющие входы которых соединены с первым и вторым ходами блока выбора режима, а выходы - соответственно с входами первого и второго счетчиков, введены элементы И, включенные между выходами первого и входами второго счетчиков и управл ющие входы которых

Claims (1)

1. 2Q соединены соответственно с третьим выходом блока выбора режима и выходом второго счетчика, и блок функционального преобразовани  частотного сигнала, вход которого соединен с выходом второго счетчика. На фиг. 1 приведена структурна  схема аналого-цифрового преобразовател  сдвига фаз; на фиг. 2 - графики зависимости fX f(Tx) при различных значени хТ ; на фиг. 3 - временные диаграммы работы преобразовател . Преобразователь содержит генератор 1 стабильной частоты, ключ 2 временного сдвига , ключ 3 периода, формирователи 4 и 5 импульсов исследуемого и опорного сигналов, блок 6 выбора режима, двоичный делитель 7 частоты, состо щий из счетчика 8 импульсов интервала, элементов И 9, счетчика 10, а также блок 11 функционального преобразовани  частотного сигнала, состо щий из двоичного умножител  12 частоты, счетчика 13 результата и блока 14 задани  начальных точек аппроксимации. Работа предлагаемого преобразовател  основана на цифровом измерении интервала времени f;j, пропорционального сдвигу фаз , счита  интервалах известным в функции его величины, производ т аппроксимацию гиперболической зависимости р,экспоненциальными участками. Например, (см. фиг. 2) вначале определ етс  Tjf., и, счита  его известным в функции его величины, аппроксимируют гиперболическую зависимость -. В момент окончани  периода Тд снимаетс  код сдвига фаз f. В исходном состо нии ключи 2 и 3 закрыты (см. фиг. 3), счетчики 8 и 10 наход тс  в нулевом состо нии, в управл ющий счетчик двоичного умножител  12 записано некоторое число М„, определ емое диапазоном и точностью аппроксимации, в счетчик 13 результата занесено число N,Q, соответствующее максимальному значению измер емого сдвига фаз р. Работа преобразовател  осуществл етс  следующим образом. На входы формирователей 4 и 5 поступают напр жени  исследуемого и опорного сигналов (см. фиг. За.). На выходе этих формирователей вырабатываютс  управл ющие импульсы напр жени , врем  по влени  которых синфазно с моментами переходов этих напр жений через нуль. В первом цикле работы преобразовател  при поступлении на вход блока 6 импульсов с выходов формирователей 4 и 5 на выходе этого устройства по вл етс  импульс, который открывает ключ 2 на интервал времени t, пропорциональный измер емому сдвигу фаз f За врем  открытого состо ни  ключа 2 на вход счетчика 8 поступает число импульсов N (см. фиг. 3 б), пропорциональное интервалу времениТ. . (1) где to - период сигнала генератора 1 образцовой частоты. Одновременно с закрытием ключа 2 блок 6 вырабатывает сигнал на открытие ключа 3 периода исследуемого сигнала и сигнал на элемент И 9, по которому число N из счетчика 8 переписываетс  в обратном коде в счетчик 10. С по влением следующего импульса Ux на выходе формировател  4 ключ 3 закрываетс , а ключ 2 открываетс  и цикл прег бразовани  повторитс . За врем  открытого состо ни  ключа 3, равного ( (см. фиг. Зв), на вход счетчика 10 двоичного делител  7 будут поступать импульсы с генератора 1 с периодом to- При поступлении в счетчик 10 числа импульсов с периодом to, равного Hf, на его выходе формируетс  импульс частоты fi, который поступает на двоичный умножитель 12 частоты. Одновременно по этому импульсу через элементы И 9 число N из счетчика 8 в обратном коде переписываетс  в счетчик 10, т.е. в счетчик 10 заноситс  число No-N, где NO - числова  емкость каждого изг счетчиков 8 и 10. Таким образом, на выходе двоичного делител  7 формируютс  импульсы с частос учетом выражени  (1) частота ) Импульсы частоты fi поступают на вход блока 11 функционального преобразовани  частотного сигнала. В качестве узла, воспроизвод щего экспоненциальную зависимость частоты в функции времени t, используетс  двоичный умножитель 12 частоты, охваченный отрицательной обратной св зью. Как известно, двоичный умножитель частоты включает в себ  управл ющий счетчик, пересчетную схему, набор импульсно-потенциальных ключей по числу разр дов счетчика и элемент ИЛИ. Если в данном разр де управл ющего счетчика записана «1, то управл емый им ключ 2 открыт и на элемент ИЛИ проходит соответствующа  сери  импульсов с пересчетной схемы. Таким образом, частота f(t) импульсов на выходе схемы ИЛИ в каждый момент времени определ етс  кодом управл ющего счетчика. Закон изменени  частоты на выходе двоичного умножител  12, охваченного отрицательной обратной св зью, представл етс  следующим образом: Nrti 4. i(t),e-NEit, где Nt4 - числова  емкость управл ющего счетчика двоичного умножител ; t- текущее врем . В данном случае принимаем значение fi в течение времени (Тх-Tj цосто нной. Импульсы частоты f(t) поступают (см. фиг. 3 г) на вычитающие входы управл ющего счетчика двоичного умножител  12 и счетчика 13 результата в течение интервала (Тц-TX). исло импульсов, зафиксированное счетчиком 13 результата к концу измерени  определ етс  как ,a«c-/fa)dLt Подставив в это выражение значение частоты f(t) из (3), получим Nbb,x NMaKc+ NH C-«;%« - l (4) При накоплении в счетчике 13 результата заранее заданного числа импульсов, соответствующего одной из начальных точек аппроксимации , блок 14 задани  начальных точек аппроксимации переводит управл ющий счетчик двоичного умножител  12 в новое состо ние N, соответствующее началу аппроксимировани  нового участка гиперболической функции tr.L Из соотношени  (4) видно, что выбира  соответствующим образом значени  и Ny можно получать код сдвига фаз непосредственно в градусах или радианах. Предлагаемое устройство может использоватьс  в качестве лабораторного измерительного прибора, а также в качестве блока в цифровых системах обработки информации и автоматического контрол . При использовании предлагаемого преобразовател  уменьщаетс  динамическа  погрещность за счет сокращени  времени преобразовани  до одного периода исследуемого сигнала. Формула изобретени  Аналого-цифровой преобразователь сдвига фаз, содержащий первый и второй счетчики , два формировател , выходы которых подключены к входам- блока выбора режима , два ключа периода и временного сдвига, входы которых соединены с выходом генератора образцовой частоты, управл ющие входы которых соединены с первым и вторым выходами блока выбора режима, а выходы - соответственно с входами первого и второго счетчиков, отличающийс  тем, что с целью уменьщени  динамической погрещности преобразовани  за счет уменьщени  времени преобразовани  до одного периода исследуемого сигнала, в него введены элементы И, включенные между выходами первого и входами второго счетчиков и управл ющие входы которых соединены соответственно с третьим выходом блока выбора режима и выходом второго счетчика, и блок функционального преобразовани  частотного сигнала, вход которого соединен с выходом второго счетчика. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 223474, кл. Н 03 К 13/20, 1968 (прототип ) .

   т.