SU1422181A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в устройствах измерени  сдвига фаз. Цель изобретени  - повышение - точности. Цель достигаетс  исключением фазоамплитудной погрешности, вносимой переменной составл ющей температуры р-п-переходов туннельных диодов , вход щих в переключающие элементы 3 и 4. С помощью сумматоров 12,13, D-триггеров. 14, 15, инвертирующих ключей 16, 17, делител  I8 на два и элемента И 19 вьтолн етс  переключение туннельных диодов на восход щую ветвь характеристики через один период.квантующей частоты. При этом средн   мощность не измен етс  в течение периода входного сигнала и температуры р-п-переходов остаетс  посто нной. Фазометр содержит также согласующие блоки 1 и 2, токовые ключи 5 и 6, генератор 7 квантующих импульсов, элемент ИСКЛЮ ШО- ЩЕЕ ИЛИ 9, элемент И 10, счетчик 11, врем задающий блок 8. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (О С/)

Description

4 ю

ю

t4

00

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано при построении цифровых фазометров, предназначенных дл  измерени  сдвига фаз гармонических сигналов в широком диапазоне частот.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  сдвига фаз.

На фиг. 1 приведена структурна  схема цифрового фазометра; на фиг. 2 эпюры напр жений, по сн ющие принцип работы фазометра; на фиг. 3 - функциональна  схема переключающего элемента; на фиг. 4 - функциональна  схема инвертирующего ключа.

Цифровой фазометр содержит два соласующих блока 1 и 2, два переключающих элемента 3 и 4, два токовых ключа 5 и 6, генератор 7 квантую- щих импульсов, врем задающий блок 8, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ. И.ПИ 9, элемент И 10, счётчик 11, причем первые входы переключающих элементов 3 и 4 подключены к пр мому выходу генератора 7 квантующих импульсов, а их выходы к входам токовых ключей 5 и 6, выход врем задающего блока 8 подключен к первому входу элемента И 10 выход которого подключен к входу сче чика 1I, а также два сумматора 12 и 13, два D-триггера 14 и 15, два инвертирующих ключа 16 и 17, делитель 18 частоты на два, дополнительный элемент И 19, подключенньй первым входом к элементу ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, а вторым - к входам синхронизации D-триггеров 14 и 15, управл ющим входам инвертирующих ключей 16 и 17 к входу врем задающего блока 8 и к выходу делител  18 частоты на два, причем выход дополнительного элемента И 19 подключен к входу элемента И 10, выходы согласующих блоков 1 и 2 - к первым входам сумма- тора 12 и 13, выходы которых подключены к сигнальным входам переключающих элементов 3 и 4, выходы токовых ключей 5 и 6 подключены к D-входам D-триггеров 14 и 15, а выходы В-триг геров соединены с входами инвертирующих ключей 16 и 17 и входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инвесрный выход генератора 7 квантующих импульсов соединен с вторыми входами пере- ключающих элементов 3 и 4, а логический выход генератора 7 квантующих импульсов подключен к делителю 18 частоты на два, выходы инвертирующих

ключей 16 и 17 подключены к вторым входам сумматоров 12 и 13, кроме того , инвертирующий ключ (фиг. 4) содержит инвертор 20, второй и третий ополнительные элементы И 21 и 22, ва ключа.23 и 24, причем первые вхоы элементов И 21 и 22 соединены с управл ющим входом инвертирующих ключей 16 и 17, вход инвертора 20 соеинен с вторьгм входом элемента И 21 и входом инвертирующего ключа 16 (17), выход инвертора 20 соединен с вторым входом элемента И 22, выход элемента И 21 подключен к управл - щему входу первого ключа 23, информационный вход которого соединен с источником отрицательного напр жени , выход элемента И 22 соединен с управл ющим вход-ом второго ключа 24, информационный вход которого соединен с источником положительного напр жени , выходы ключей 23 и 24 объединены и соединены с выходом инвертирующего ключа 16(17), переключающий элемент 3(4) содержит туннельные диоды 25 и 26, причем анод туннельного диода 26 соединен с катодом туннельного диода 25, эта точ-- ка  вл етс  сигнальным входом переключающего элемента 3(4) и одно- временно его выходом. Анод туннельного диода 25  вл етс  первым вхоом переключающего элемента 3(4). Катод туннельного диода 26  вл етс  вторым входом переключающего элемента 3(4).

Фазометр работает следующим образом .

Рассматривают работу одного канала формировани  сигнала. Входной синусо- идaJiьный сигнал (фиг. 2а) поступает на согласующий блок 1, который может быть выполнен в виде эмиттерного повторител . Далее сигнал поступает на сумматор 12, например резистивный, и с него на переключающий элемент 3. С генератора 7 квантующих импульсов на входы переключающего элемента 3 поступают положительные и отрицательные импульсы (фиг. 26,в). Переключающий элемент 3 выполнен в виде пары последовательно соединенных туннельных диодов 25 и 26 (фиг. 3) с импульсным питанием (пары Гото) . Под воздействием отрицательной полуволны . сигнала по фронту импульсного питани  переключаетс  диод 25, а при по-о ложительной полуволне - диод 26. Сое3

то ние пары Гото преобразуетс  токовым ключом 5 в стандартные логические уровни. Токовый ключ 5 представл ет собой быстродействующий уси литель. D-триггер 14 считывает сигнал с токового ключа 5 по фронту импульсов , поступающих с делител  18 частоты на два. Это считывание происходит в момент времени, предшест- вующий окончанию импульса с токового ключа 5, так как суммарна  задержка переключающего элемента 3 и токового ключа 5 больше задержки делител  18 частоты на два. Сигнал, считанный D-триггером 14 (фиг. 2к), поступает на вход инвертирующего ключа 16. Последний работает следующим образом.

Когда с делител  18 частоты на два на управл ющий вход инвертирующего ключа 16 поступает логический О, ключ 16 закрыт, на его выходе напр жение отсутствует (фиг. 2л) и входной сигнал проходит через сумматор 12 без изменени . В случае логиче- ской 1 на управл ющем входе инвертирующий ключ 16 вырабатывает напр жение, противоположное по знаку входному, по величине большее максимального входного сигнала. Это налр жение поступает на сумматор 12 и складываетс  с входным сигналом . На выходе сумматора 12 возникает напр жение (фиг. 2д), противопо- ложно.е по знаку входному сигналу,-эт приводит к тому, что переключающий элемент 3 по очередному импульсу питани  переходит в состо ние, противоположное предьщущему (фиг. 2е). Это состо ние не считываетс  D-триг- гером 14, так как этот момент времени соответствует срезу импульса с делител  J8 частоты на два.

Переключающий элемент 3 каждый второй период квантующей частоты пе- реходит в состо ние, противоположное предьщущему (фиг.2е), т.е. каждый туннельный диод 25 и 26 переключаетс  на вторую восход щую ветвь характеристики через один период квантующей частоты. При этом средн   мощность, рассеиваема  на диодах 25 и 26, ие измен етс  в течение периода входного сигнала. Температура р-п-переходов остаетс  посто нной.

|Так как теплова  посто нна  времени р-п-переходов много больше периода квантующих импульсов. Таким образом, исключаетс  фазоамплитудна  погреш

- JQ 15

20 25 0 .

35

50

5

81

ность, обусловленна  переменной составл ющей температуры р-п-переходов туннельных диодов 25 и 26. Канал фор- мировани  сигнала, состо щий-из согласующего блока 2, сумматора 13, переключающего элемента 4, токового ключа 6, D-триггера 15 и инвертирующего ключа 17, работает аналогично. Сигналы с выходов D-триггеров 14 и 15 поступают на входы элемента ИСК.ШОЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ 9, который формирует инта)- валы времени, длительность которьгх пропорциональна фазовому сдвигу между входными сигналами. Дополнительный элемент И 19 осуществл ет квантование интервала времени. Врем задаю- щий блок 8 может быть реализован в виде последовательного соединени  счетчика импульсов и триггера. Импульсы времени измерени  с выхода врем задающего блока 8 управл ют прохождением счетных импульсов с дополнительного элемента И 19 через элемент И 10 на счетчик П. Число импульсов , зарегистрированных счетчиком II,

N где t

V

HJAI

180,

врем  измерени , t - период частоты, вырабатываемой делителем 18 частоты на два;

Vo измер емый фазовый сдвиг. Если 18-10, где п I, 2,3,..., то NI/ соответствует измер емому фазовому сдвигу в градусах (п 1) или дол х градуса в дес тичной системе.

Инвертирующий ключ работает следую7 щим образом.

Если на управл ющем входе логический О, на выходе элементов И 21, 22 также логический О, ключи 23 и 24 закрыты и напр жение на выходе инвертирующего ключа отсутствует. Если на управл ющем входе логическа  . J и на входе инвентора 20 также логическа  J, ключ 23 открыт и на выходе инвертирующего ключа , отрицательное напр жение. Если на входе инвертора 20 логический О, от- - крыт ключ 24 и на выход проходит положительное напр жение.

Таким образом,использование новых элементов, а именно: двух сумматоров , двух D-триггеров, двух инверти- рующих ключей, дополнительного эле- . мента И и делител  частоты на два с

соответствующими св з ми позвол ет исключить составл ющую фазоамплитуд- |ной погрешности, обусловленную пере- менной составл ющей температуры р-п- переходов туннельных диодов, и в целом повысить точность измерени  сдвига фаз.

Ф о р м ула изобретени 

Claims (2)

1. Цифровой фазометр, содержащий два согласующих блока, два переключающих элемента, два токовых ключа, генератор квантующих импульсов, вре- м задающий блок, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, счетчик, причем первые входы переключающих элементов соединены с пр мым выходом генератора квантующих импульсов, а их выходы - с входами токовых ключей, выход вре- м задающего блока соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, отличающий с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  сдвига фаз, он снабжен двум  сумматорами, двум  D-триггерами, двум  инвертирующими ключами, делителем частоты на два, дополнительным элементом И, соединенным первым входом с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а вторым - с входами синхронизации D-триггеров, управл ющими входами инвертирующих ключей, с входом врем задающего блока и выходом делител  частоты на два, причем вы- ход дополнительного элемента И соединен с входом элемейта И, выходы согласующих блоков соединены с первыми входами сумматоров,выходы которых

соединены с сигнальными входами переключающих элементов, выходы токовых ключей соединены с D-входами Б-тригге- ров, а выходы D-триггеров соединены с входами инвертирующих ключей, и входами элемента ИСКгаоЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инверсный выход генератора квантующих импульсов соединен с вторыми входами переключающих элементов,логический выход Генератора квантующих импульсов соединен с входом делител  часто - ты на два, а выходы инвертирующих ключей соединены соответственно с входами сумматоров,

2. Фазометр по п. 1,отлича- ю щ и и с   тем, что инвертирующий ключ содержит инвертор, второй и третий дополнительные элементы И, два ключа, причем первые входы элемен- тов И соединены между собой и с управл ющим входом инвертирующего ключа , вход инвертора соединен с вторым входом второго дополнительного . элемента И и входом инверт фующего ключа, выход инвертора .соединен с вторым входом третьего дополнительного элемента И, выход /Ъ торого дополнительного элемента И соединен с управл ющим входом первого ключа, информационный вход которого соединен с источником отрицательного напр жени , выход третьего дополнительного элемента И соединен с управл ющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с источником положительного напр жени , выходы ключей объединены и соединены с выходом инвертирующего ключа.

а 6 6

г

LJ LJ

f f(

Фиг.г

аг.З

)

Редактор И.:Горна 

Составитель М. Катанова

Техред Л.ОлийНык Корректор А.Обручар

Заказ 4427/46

Тираж 772

ВНИИПИ Госуда ственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

f2fJJ)

иг.

Подписное