SU761934A1 - Цифровое устройство для измерения сдвига фаз 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных контрольно-испытательных системах для измерения фазовых сдвигов в цепях 5 радиоэлектронных устройств и систем автоматики.

Известно устройство для определения фазы, содержащее элемент задержки, четыре логических элемента и триггер ζΐ") .

Недостатками этого устройства являются узкий диапазон частот исследуемых сигналов и зависимость погрешности измерения от частоты, а также низкая помехозащищенность,

Известно также цифровое устройство для измерения сдвига фаз гармонических сигналов,содержащее первый формирователь импульсов соединенный 20 через первый элемент совпадения с единичным входом триггера прямого счета, второй формирователь импульсов, соединенный через управляющий триггер со вторым входом первого элемента совпадения, второй и третий элементы совпадения, генератор счетных импульсов, счетчик с индикацией, элемент антисовпадения, выход которого

соединен со входом счетчика с индика- 30

2

цией, а входы с выходами второго и третьего элементов совпадения, импульсные входы которых соединены с генератором счетных импульсов, при- . чем потенциальный вход второго элемента совпадения соединен с единичным выходом триггера прямого счета, а потенциальный вход третьего элемента совпадения - с единичным вы10 ходом управляющего триггера и с

нулевым входом триггера прямого счета [2] .

Недостатками этого устройства являются сравнительно большое время 15 измерения, составляющее два периода исследуемого напряжения, низкая помехоустойчивость, связанная с использованием управляющего триггера . в счетном режиме, что при наличии шумов в исследуемом напряжении ведет к невозможности выполнять, измерения, ограничение области применения устройства исследованием только гармонических сигналов при равенстве 25 частот опорного и исследуемого напряжений и возможность сбоев показаний устройства из-за отсутствия синхронизации и временного интервала между процессами собственно измерения и считывания показаний.

3 761934

напряжением и_оп через ноль. Исследуемое напряжение ик , фазовой сДвиг Ψχ которого измеряется, подается на вход формирователя 2, на выходе которого формируется последовательность С коротких импульсов, соответствующих моментам положительных переходов напряжением 11хчерез ноль.

Когда 11_х запаздывает относительно и_оп , т.е. 0°.<Ψ_χ.< 180°, импульс а£ последовательности А проходит через элемент 3 совпадения и устанавливает в единичное состояние триггер .6 прямо го счета, высокий потенциал на выходе которого открывает элемент 4 совпадения, и через него на элемент 9 антисовпадения от генератора 8 начинают проходить счетные импульсы с частотой (_о . Через время пропорциональное , импульс С/ последователь ности С устанавливает в единичное состояние управляющий триггер 7, высокий потенциал на выходе которого открывает элемент 5 совпадения, и через него на элемент 9 антисовпадения начинают проходить счетные импуль сы от генератора 8. Процесс измеренийзаканчивается, когда приходит импульс Ь/ последовательности Ви устанавливает в нулевое состояние триггер 6 прямого счета и управляющий триггер 75 низкие потенциалы на выходах этих триггеров закрывают элементы 4 и 5 совпадения, и на элемент 9 антисовпадения перестают посту пать счетные импульсы.

Таким образом, время измерения Т_н равно в этом случае половине периода Τ_ση напряжения и_оп т.е. Т_м = 0,5, а число импульсов Νφ зарегистрированное счётчиком равно Νψ = ) η_οη -η*), где η_ρη=0,5 Τ_οη· Г_о - число импульсов , проходящее за время измерения через элемент 4 совпадения, п_х = (0,5^ -1 х) ί₀ - число импульсов, проходя- . щее за время измерения через элемент 5 совпадения. Следовательно,

Νφ=ΐ\ · Т_о , и поскольку ίχ пропорционально ψίχ , то число импульсов Νψ зарегистрированное счетчиком также пропорционально измеряемому фазовому сдвигу Όχ,

Когда опережает υ_οη, т.е.

-180° ί.'ΡχΖ.Ο⁰, после очередного импульса Ь[ последовательности В приходит импульс , последовательности С,

затем - импульс последовательности А. В этом случае:

^пов ° 0., 5 Τςχι ’ ίο ΐ ^пх = (0,5 Τ_οη + ) · ί₀·₍

= (^Поп "^πχ ) = Ιχ · |

т.е. Νφ пропорционально Ψχ, а время измерения равно Т_и = 0, 5 + ίχ и поскольку Максимальное значение 1_Х не превышает 0,5 Τ_οη , то Т_м £ Топ· ’

Информация о знаке 4>_х отображается на индикаторе 13 знака, который

устанавливается в состояние, соответствующее уровню напряжения на его

Цель изобретения - повышение быстродействия и помехоустойчивости устройства.

Эта цель достигается тем, что в цифровое устройство для измерения сдвига фаз,содержащее первый формирователь импульсов, соединенный через первый элемент совпадения с единичным входом триггера прямого счета, второй формирователь импульсов, второй элемент совпадения, потенциальный ,_

вход которого соединен с выходом триг-¹⁰ гера прямого счета, управляющий триггер., выход которого подключен к потенциальному входу третьего элемента совпадения, элемент антисовпадения, подсоединенный своими входами к выходам 15 второго и третьего элементов совпадения, импульсные входы которых соединены с выходом генератора счетных, импульсов и счетчик с индикацией, подключенный первым своим входом к выхо- 20 Ду элемента антисовпадения, введены трйГ'гер " запрета, триггер знака, индикатор знака и индикатор счета, причем нулевой вход триггера запрета соединен с выходом первого элемента совпадения,25 а выход - с потенциальным входом первого элемента совпадения, выход второго формирователя импульсов соединен с единичными входами триггера запрета, управляющего триггера и триггера знака, выход триггера знака подключен к потенциальному входу индикатора знака, импульсный'вход которого ' соединен с выходом первого элемента 'совпадения, при этом второй'выход первого формирователя импульсов соединен с нулевыми входами триггера знака, управляющего триггера и триггера прямого счета, подсоединенного выходом к первому входу индикатора счета, второй вход которого подключен к вы- 40 ходу управляющего триггера, а выход к управляющему входу счетчика с индикацией. .....

На чертеже представлена функциональная схема устройства. 45

Цифровое устройство для измерения сдвига фаз содержит первый формироваI тель 1 импульсов, второй формирователь 2 импульсов, элементы 3-5 совпадения, триггер 6 прямого счета, управляющий «θ триггер 7, генератор 8 счетных импульсов, элемент 9 антисовпадения, счётчик 10 с индикацией, триггер 11 запрета, триггер 12 знака, индикатор 13 знака и индикатор 14 счета. _

Устройство работает следующим ³³

образом.

Опорное напряжение и_оп подается на вход формирователя 1, на первом выходе которого формируется последовательность А коротких импульсов, со- 60 ответствующих моментам положительных переходовнапряжением и_Оп через ноль, на втором выходе - последовательность В коротких импульсов, соответствующих моментам отрицательных переходов

761934

потенциальном входе, импульсами поб~, ледовательности А, проходящими через элемент 3 совпадения. Импульсы последовательности С устанавливают в единичное состояние триггер 12 знака,выход которого соединен с потенциаль- ным входом индикатора 13 знака.

Установка триггера 12' в нулевое состояние осуществляется импульсами последовательности В. При 0^о<4?_х<

<180° к моменту прихода импульсов последовательности А триггер 12 знака устанавливается в нулевое состояние и в индикаторе 13 знака записывается знак минус. При -180° 2 φχ /0° к моменту прихода импульсов последовательности А триггер 12 знака уста- 15 навлив'ается в единичное состояние и в индикаторе 13 знака записывается знак плюс.

Защита показаний предлагаемого уст-20 ройства от сбоев при пропадании напряжения Ι'χ осуществляется элементом совпадения и триггером запрета, который устанавливается в нулевое состояние очередным импульсом последователь- 25 ности А и запрещает прохождение следующих импульсов этой последовательности до прихода очередного импульса последовательности С. При этом на индикаторе30 счетчика 10 и индикаторе 13 знака отображаются последнее измеренное значение и знак Φχ . Это позволяет измерять запаздывание одиночных сигналов.

Помехозащищенность предлагаемого 35 устройства повышается благодаря тому, что управляющий триггер 7 переводится в единичное состояние первым импульсом последовательности С, следующим за очередным' импульсом последовательности В и не реагирует на осталь- 40 ные импульсы последовательности С до окончания цикла измерения.При высоком уровне шумов на входе формирователя 2 математическое ожидание величины может быть определено статистическими мето- 45 дами по выборке показаний счетчика.10.

Поскольку в каждом цикле измерения схема реагирует только на первое пересечение напряжением 1Ц нулевого уровня, предлагаемое устройство 50 позволяет измерять сдвиг фаз напряжений, частота которых кратна частоте О_оп . ·

Защита показаний устройства от сбоев обеспечивается, синхронизацией _ς

процесса счета и вывода информации ·*?

с помощью индикатора 14 счета, выполняющего операцию логического сложения выходных потенциалов триггеров 6 и 7. Индикатор 14 счета отображает процесс измерения и одновре- 60 менно управляет работой счетчика 10, обеспечивая своевременный вывод значения 4»_х подсчитанного счетчиком 10 на его индикаторе и подготовку сче тчика 10 к новому циклу измерений.

Введение нфвых элементов - триггера запрета, триггера знака, индикатора знака и индикатора счета, и ^; новых связей повышает его помехозащищенность, вдвое увеличивает быстродействие, расширяет область применения, повышает фунциональную надежность устройства и достоверность результатов измерения. Предлагаемое устройство может использоваться как автономно, так и в составе автоматизированных испытательных систем для контроля и исследования фазовых характеристик сложных радиоэлектронных устройств и систем автоматики в установив шихся и переходных режимах.

Применение предлагаемого устройства позволит сократить номенклатуру измерительных приборов и существенно повысить эффективность испытательных систем.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   Цифровое устройство для измерения сдвига фаз, содержащее первый формирователь импульсов, соединенный через первый элемент совпадения с единичным входом триггера прямого счета, второй форми;роватёль импульсов, второй элемент совпадения, потенциальный вход которого соединен с выходом триггера прямого счета, управляющий триггер, выход которого подключен к потенциальному входу третьего элемента совпадения, элемент антисовпадения, подсоединенный своими входами к выходам второго и третьего элементов совпадения, импульсные входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, и счетчик с индикацией, подключенный первым своим входом к выходу элемента антисовпадения, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и помехоустойчивости , в него введены триггер запрета, триггер знака,индикатор знака и индикатор счета, причем нулевой вход триггера запрета соединен с выходом первого элемента совпадения, а выход - с потенциальным входом первого элемента совпадения, выход второго формирователя импульсов соединен с. единичными входами триггера запрета, и управляющего триггера и триггера знака, Выход триггера знака подключен к потенциальному входу индикатора знака, импульсный вход которого соединен с выходом первого элемента совпадения, при этом второй выход первого формирователя импульсов соединен с нулевыми входами триггера знака, управляющего триггера и триггера прямого счета, подсоединенного выходом к первому входу индикатора счета, второй вход которого подключен к выходу управляющего триггера,

   761934

   а выход - к управляющему входу счет чика с индикацией.

   Источники иниформации, принятые во внимание при экспертизе

   1. Заявка Франции № 2271580, кл. С 01 К 25/00, 16.01.76.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 596892, кл. С 01 К 25/08, 1976.