Цифровой фазовый преобразователь

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскиз

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150379 (21) 2736704/18-21 (51)Nl с присоединением заявки ¹

G 01 R 25/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2305.81. Бюллетень HQ 19 (>>) УАК б21. 317. .373(088.8) Дата опубликования описания 25.05.81 (72) Авторы изобретения

I

T.M. Алиев., Х.A. Исмайлов и В.Б. Ибрагимов

1

Азербайджанский институт нефти и химии им. М„Азизбекова (71 ) Заявитель (54 ) ЦИФРОВОЙ ФАЗОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-, зовано в информационно-измерительных .и управляющих системах для преобразования фазовых сдвигов в цифровой код. . Известен фазовый цифровой преобразователь, содержащий два фазовых детектора, первые входы которых сое:динены между собой непосредственно, а вторые входы — через фаэосдвигатель, логическую схему определения квадранта фазы, входы которой подключены к выходам фазовых детекторов, а выходы — к управляющим входам пре- 15 образователя код-код, и преобразователь напряжение — код, вход которого подключен к ныходу одного из фазовых детекторов, выходы — ко входам преобразователя код-код (Ц . 20

Недостатки этого устройства — невысокая. решающая способность и низкая точность.

Известен цифровой фазовый преобразователь, содержащий фазовые детек- 25 торы, первые входы которых соединены между собой непосредственно, вторые входы — через фазосднигатель, а выходы через ключи связаны со входом преобразователя напряжение — код, 30 выходы -разрядов которого подключены ко входам преобразователя код-код, блок кодовых уставок, выход которого подключен к установочному входу преобразователя код-код, и логический блок определения октанта фазы, входы которого соединены с выходами фазовых детекторов, а выходы — с управляющими входами ключей через первый и второй логические элементы ИЛИ, с управляющими входами преобразователя код-код через третий и четвертый логические элементы ИЛИ и со входами блока кодовых уставок непосредственно через пятый, шестой и седьмой логические элементы

ИЛИ Pl.

Недостатком этого устройства является низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности, Цель изобретения достигается тем, что цифровой фазовый преобразонатель, содержащий первый и нторой фазовые детекторы, одни входы которых соедйнены, а второй вход перного соединен через фазосдвигающий элемент со -вторым входом второго фазового детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов через первый и

832494 второй ключи соответственно подсоединены к первому входу преобразователя напряжение-код, выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены соответственно к первому и второму входам, блока определения октанта, 5 восемь выходов которого (четные и нечетные) присоединены соответствен-. но к входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами преобразователя напряжениекод, четвертый вход которого соединен с выходом блока кодовых уставок, первый и пятый входы которого соединены с первым и восьмым выходами блока определения октанта, второй 15 и третий, четвертый и пятый, шестой и седьмой выходы которого соединены с первым и вторым входами соответственно третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых 2Q присоединены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока, кодовых уставое, снабжен двухпозиционным переключателем, преобразователем код-фаза, блоком управ- 75 ления, блоком выбора участков характеристики детекторов и блок вычисления, причем выходы блока определения октант соединены с одинаковыми по номеру входами блока выбора участков характеристики детекторов, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, первые входы фазовых детекторов соединены выходом двухпозиционного переключателя, один иэ входов которого присоединен к выходу преобразователя код-фаза, вход которого соединен с выходом блока вычисления, вход которого подсоединен к выходу 49 преобразователя напряжения — код, первый и второй управляющие входы которого, а также управляющие входы вычислительного блока двухпозиционного переключателя и блока выбора участков характеристики детекторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и,пятым выходами блока управления.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя. фазовый цифровой преобразователь содержит фазовые. детекторы 1 и 2, фазосЦвигающий элемент 3, ключи 4 и 5, блой 6 кодовых уставок, преобразователь 7 напряжение-код, логический блок 8 определения октанта фазы, блок

9 выбора участка характеристики, первый, второй, третий, четвертый и пятый логические элементы ИЛИ 10-14, вычислительный блок 15, преобразова- 60 тель 16 код-фаза, двухпоэиционный переключатель 17, и блок 18 управ-ления.

Устройство работает следующим образом. 65

Входные напряжения 0< и 0, фазовый сдвиг Ч между которыми измеряется, подаются через двухпозиционный переключатель 17 на входы фазовых детекторов 1 и 2, U — непосредственно, а U — через фазосдвигающий элемет 3 с фиксированным сдвигом фазы на 90, на второй вход детектора 2 и о непосредственно на второй вход детектора 1, в результате чего выходная характеристика одного фазового детектора оказывается смещенной относительно выходной характеристики другоro фазового.

Анализ полярности (знака фазы) и соотношения амплитуд выходных напряжений Uz и U фазовых детекторов 1 и 2 дает возможность разделения полного диапазона изменения фазового о сдвига (0-360 ) на восемь участков (октантов) по 45о каждый. Признак тоro или иного участка определяется блоком 8 определения октанта фазы.

В зависимости от признака октанта преобразователя 7 напряжение-код подключается напряжение 0д(или Ug) фазового детектора 1 ИЛИ 2, рабочий участок характеристики которого выбирается блоком выбора рабочего участка характеристики детектора 12.

Сигнал начала измерения, формируемый блоком 18 управления в момент времени, соответствующий включению устройства в режим однократного измерения фазового сдвига, поступает на вход блока 9 и управляет ключами 4 или 5, подключая выход фазового детектора 1 или 2, преобразователя 7 напряжение-код. Ключи 4 или 5 остаются замкнутыми в течение всего цикла измерения, фиксируя тот или иной фазовый детектор, выходное напряжение которого преобразуется в частоту импульсов.

По сигналу блока 18 управления, поступающему на управляющий вход преобразователя 7 напряжение-код, формируется код, который соответствует определенным значениям фазового сдвига. Выходные шины блока 8 определения октанта подключены непосредственно и через логические элементы

ИЛИ 12, 13 и 14 к блоку кодовых уставок так, что последний в октанте 1 о выдает код Мо, соответствующий V -=0 в октантах 2 и 3 — код Nо,2, соответствующий Ч = 90, в октантах 4 и 5— код N

I ствующий Ч = 270 и, наконец, в октанте 8 — код N pg, соответствующий а !

Ч = 360 . К этому коду прибавляется (в нечетных 1,3,5 и 7-ом октантах), в которых имеется высокий потенциал на выходе логического элемента

ИЛИ 10 — по одному из входов преобразователя напряжение-.код или из этого кода вычитается (в четных 2, 4, 6 и 8-ом октантах), в которых имеется

832494 высокий потенциал на выходе логического элемента ИЛИ 11 — по другому входу преобразователя 7 напряжениекод число импульсов пропорциональное кодируемому напряжению выбранного фазового детектора. В результате код, соответствующий измеряемому фазовому сдвигу с точностью определяемой интегральной систематической погрешностью прямой цепи промежуточных преобразований фазовый сдвиг — напряжение — код, в которую входят фазовый детектор, ключ и преобразователь

"напряжение-код". Автоматической коррекции этой погрешности служит вся последовательность дальнейших операций измерительно-вычислительного 15 процесса.

По сигналу с блока 18 управления, который поступает на управляющий преобразователь 7 напряжение-код, код, переписывается в вычислительный блок

15 и заносится в его память, где хранится в течение всего цикла измерения, а далее поступает с выхода вычислительного блока 15 на вход пре образователя 16 код-фаза (дискретно- )5 управляемый фазовращатель), который осуществляет его преобразование в напряжение U,,сдвинутое по фазе относительно опорного напряжения U на угол, пропорциональный МЧ . Преобразователь 16 код-фаза установлен фактически в обратной цепи всего устройства.

По сигналу блока 18 управления двухпозиционный переключатель 17 устанавливается в положение П и напря35

I жение U с выхода преобразователя 16 код-фаза подается на соответствующие входы фазовых детекторов, выходное напряжение одного из которых, выбранного ранее блоком 9, кодируется 4О в описанной выше последовательности преобразователем 7 напряжение -код и выдается в вычислительный блок 15, где выполняется операция

М. = Nq) - М(+ М(у (1) 45

Результатом этой операции является скорректированный в первом цикле коррекции измерительно-вычислительно. го процесса результат М„ преобразова- 5() ния фазового сдвига Ч в цифровой код.

На втором такте по сигналу блока управления 16 код с выхода вычислительного блока 15 подается на вход преобразователя 16 код-фаза, который выполняет те же функции, что и в первом цикле коррекции, формируя напряжение U<, сдвинутое по фазе относи;тельно опорного напряжения U на

;угол, пропорциональный N .. Это на1пряжение (в положение П двухнозицион- 40 ного переключателя 17) по сигналу блока 18 управления подается на соответствующие входы фазовых детекторов, выходное напряжение одного из которых кодируется посредством пре- 65 образователя напряжение-код также, как и в первом цикле коррекции. В pef зультате образуется. код N<, который по сигналу блока 18 управления переносится в вычислительный блок 15. где выполняется операция

М вЂ” — М„- М + Му„у (2) где N — скорректированный во втором цикле коррекции результат преобразования У в код.

Продолжая аналогично измерительновычислительный процесс, для "N"-го цикла коррекции получаем ! н (3)

Число циклов коррекции определяется в зависимости от требуемой точности измерения и задается блоком 18 управления.

Подобная организация измерительновычислительного процесса позволяет осущестнить коррекцию интегральной систематической погрешности прямой цепи промежуточных преобразований фазовый сдвиг — напряжение-код.

Таким образом, за счет коррекции интегральной систематической погрешности прямой цепи промежуточных преобразований увеличивается точность устройства.

Формула изобретения

Цифровой фазовый преобразователь, содержащий первый и второй фазоные детекторы, одни входы которых соединены, а второй вход первого соединен через фазосдвигающий элемент со вторым входом второго фазового детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов через первый и второй ключи соотнетственно подсоединены к первому входу преобразователя напряжениекод, выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены соответственно к первому и второму входам блока определения октанта, восемь ныходов которого (четные и нечетные) присоединены соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно .с вторым и третьим входами преобразователя напряжение-код, четвертый вход которого соединен с выходом блока кодовых уставок, первый и пятый входы которого соединены с:первым и восьмым выходами блока определения октанта, второй и третий, четвертый и пятый, шестой и седьмой выходы которого соединены с первым и вторым

-входами соответстненно третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых присоединены соответственно к второму, третьему. и четвертому входам блока кодовых уставок, ! отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снаб832494 жен двухпоэиционным переключателем, преобразователем код-фаза, блоком управления, блоком выбора участков характеристики детекторов и блок вычисления, причем выходы блока определения октант соединены с одинаковыми по номеру входами блока выбора участков характеристики детекторов, первый и второй выходы которого соединены,с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, первые входы фазовых детекторов соединены выходом двухпоэиционного переключателя, один из входов которого присоединен и выходу преобразова.теля код-фаза, вход которого соединен с выходом блока вычисления, вход которого подсоединен к выходу преобразователя напряжение-код, первый и, второй управляющие входы которого, а также управляющие входы вычислительного блока двухпозиционного переключателя и блока выбора участков характеристики детекторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертый и пятым выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ..Р 336794, кл. Н 02 К 13/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2534570/21, кл. G 01 R 25/00, 1977.

832494

Тираж 732 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3537/60

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель М. Барашков

Редактлр Н. Пушненкова Техред.Е.Гаврилешко КОРРектоР Г. Решетник