SU1129552A1 - Регулируема мера фазовых сдвигов - Google Patents

Abstract

РЕГУЛИРУЕМАЯ МЕРА ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, содержаща  генератор импульсов , подкл1оченный к тактовым входам пересчетных схем, входы ввода информации одной из которых св заны с блоком записи кода, а ее информациднные выходы разр дов подсоединены к цифровому регистрирующему блоку , который вместГе с блоком записи кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, а также фильтры и регул торы уровн  выходного сигнала, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности воспроизведени  фазовых сдвигов и формы выходного сигнала, в нее введены запоминающие блоки и цифро-аналоговые преобразователи, аналоговые входы которых св заны с регул торами, выходы - с фильтрами, а цифровые информационные входы подключены к выходам запоминающих блоков, входы которых соединены с выходами разр дов пересчетных схем, причем выходы фильтров  вл ютс  выходакга устройства . (Л

Description

ND

СО

сл сд

ю Изобретение относитс  к фазои мерительной технике и предназначен дл  формировани  в широком диапазоне частот двух или более синусоидальных напр жений либо напр жени любой другой формы с заданным значением их амплитуды и прецизионно регулируемым фазовым сдвигом между основными гармониками напр жений. Известна регулируема  мера фазо вых сдвигов, содержаща  генератор, пересчетные схемы и устройство упр лени  фазовым сдвигом/ в которую дл  получени  квазисинусоидальных напр жений введены масштабные сумматоры , св занные с выходами перес четных схем и триггерами, формирую щими импульсные последовательности симметричные относительно середины положительного и отрицательного полупериодов выходных напр жений, причем входы раздельных запусков триггеров соединены с выходами раз р дов пересчетных схем ll . . . Данна  мера имеет следующие недостатки: формируютс  выходные нап р жени  только одной,квазисинусоидальной формы имеют место значительные нелинейные искажени  выход ных напр жений, обусловленные неидентичностью значений одноименны логических уровней триггеров, а так же шс временной и температурной нес табильност ми. . . Кроме того, выходна  информаци  триггеров, формирующих импульсные последовательности, представл ет собой неудобный невзвешенный код. Дл  установки заданного значени  амплитуд выходных напр жений требую с  внешние аттенюаторы. Такие а.ттенюаторы имеют амплитудно-фазовую . погрешность, устранить которую не представл етс  возможным. IНаиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  регулируема  мера фазовых сдвигов, содержаща  генератор импульсов, подключенный к тактовым входам пересчетных схем, входы одной из ни св заны с блоком записи кода, инфор мационные выходы ее присоединены к цифровому регистратору, который с блоком записи кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, два делител  напр жени , два источника посто нного напр жени , два регулируемых резистора, два фильтра нижних частот и две группы ключей, причем каждый из источников соедине порознь через регулируемый резистор со входами делителей напр жени , вы ходы которых подключены к первым вх дам групп ключей, вторые входы груп ключей соединены с выходами триггер пересчетных схем, выходы каждой из групп ключей соединены между собой и подключены порознь ко входам филь ров нижних частот. Это устройство позвол ет формировать синусоидальную форму выходных напр жений, а также измен ть их амплитуду 2j . Однако это устройство характеризуетс  значительным уровнем нелинейных искажений выходных напр жений, обусловленным низкой точностью воспроизведени  их мгновенных значений, а также ограниченными функциональными возможност ми, так как позвол ет формировать только напр жени  синусоидальной формы из-за использовани  неудобного невзвешенного кода управлени  ключами. Все это приводит к тому, что в спектре выходных напр жений регулируемой меры фазовых сдвигов кроме спектральных составлдющих , обусловленных ступенчатой аппроксимацией квазисинусоидальных напр жений, подаваемых выходными : фильтрами нижних частот, по вл ютс  дополнительные гармонические составл ющие , непосредственно следующие за основными гармониками. Подавить эти составл ющие можно только при помощи очень сложных перестраиваемых . фазостабильных фильтров, поэтому, использу  из.вестную схему, трудно достичь- значений коэффициента нелинейных искажений сигналов лучше 2%. Цель изобретени  - повышение ности воспроизведени  фазовых сдвигов и формы выходного сигнала. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регулируемую меру фазовых . сдвигов, состо щую из генератора, импульсов, подключенного к тактовым входам пересчетных схем, входы ввода информации одной из которых св заны с блоком записи кода, а ее информационные выходы разр дов подсоединены к цифровому регистрируквдему блоку, который вместе с блоком записи кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, а также из фильтров и регул торов уровн  выходного сигнала, введены запоминающие блоки и цифро-аналоговые; преобразователи, аналоговые входы которых св заны с регул торами, выходы - с фильтрами, а цифровые информационные входы подключены к выходам запоминающих блоков, входы которых соединены с выходами разр дов пересчетных схем, причем выходы фильтров  вл ютс  выходами устройства. На чертеже представлена структурна  схема регулируемой меры фазовых . сдвигов . Устройство содесржит два идентичных канала формировани  напр жений заданной формы и амплитуды с регулируемым фазовым сдвигом между напр жени ми , каждый из которых содержит фильтры 1 и 2, нижних частот, цифро-аналоговые преобразователи (интегральные перемножающие) 3 и 4,

регулируемые резисторы 5 и 6, запоминающие блоки 7 и 8 (сменные или коммутируемые запрограммированные посто нные), пересчетные схемы 9 и 10, а также общие дл  обоих каналов блок 11 записи кода фазового сдвига ген.ератор 12 импульсов и цифровой регистрирующий блок 13. При этом выход генератора 12 импульсов подключен к тактовым входам пересчетных схем 9 и 10. Входы ввода информации одной из пересчетных схем 9 св заны с блоком 11 записи кода задаваемого фазового сдвига, а ее информационные выходы разр дов соединены с цифровым регистрирующим блоком 13. Выход пересчетной схемы другого канала 10 подключен к блоку 11 записи кода и к цифровому регистрирующему блоку 13. Кроме того, информационные выходы разр дов пересчетных схем 9 и 10 св заны со входами запоминающих блоков 7 и 8 соответственно , а их выходы подсоединены к цифровьв входам цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4. Аналоговые входы этих преобразователей 3 и 4.подключены к движкам регулирумых резисторов 5 и 6, запитанных от посто нного источника опорного напр жени  UQ . Выходы преобразователей 3 и 4 подключены ко входам фильтров 1 и 2 нижних частот, выходы которых  вл ютс  выходами регулируемой меры фазовых сдвигов.

Устройство работает следующим образом.

После устновки в исходное положение элементов устройства непрерывна  последовательность импульсов, формируемых генератором 12, поступает на тактовые входы пересчетных схем 9 и 10. Частота повторени  импульсов генератора 12i превышает lacTOTy выходных напр жений , регулируемой меры фазовых сдвигов в п раз

где п - коэффициент делени  частоты пересчетньк схем 9 и 10.

Значение коэффициента делени  частоты п выбираетс  исход  из .заданного значени  дискрета регулировани  фазовых сдвигов М

f

,а также, исход  из приход щегос  на период Т количества интервалов аппроксимации выходных напр жений, выбор которого обусловлен заданной точностью воспроизведени  мгновенных значений выходных напр жений. Если значени  ч по указанным двум критери м не совпадают, то выбирают

большее значение, принима  во внимание возможность его реализации выбранным типом пересчетных схем 9 и 10, а также получающеес  при этом значе.ние дискрета .

Установка заданного значени  фазового сдвига регулируемой меры осуществл етс - цифровым кодом при помощи блока И записи кода. Текущие значени  кодов пересчетных схем 9 и 10

N (t) иNQ„(t) соответствуют в дискретном выражении значени м текущих фаз выходных напр жений (-t) и Рд„ (t). Фазовый сдвиг между выходными напр жени ми определ етс  разностью абсолютных значений текущих фаз

; м Р ЬРап),

а следовательно, и разностью кодов пересчетных схем

)-Non(t).

Дл  установки заданного значени  разности кодов и дл  контрол  его при помощи цифрового регистрирующего блока 13 используютс  интервалы времени , в течение которых код одной из

пересчетных схем 10 обращаетс  в

нульМ(1)гО, т.е. в. момент заполнени  It этой пересчетной схемы. При этом контроль установленного значени  фазового сдвига (разности кодов) осуществл етс  цифровым регистрирующим блоком 13 путем записи в регистр и индикации в упом нутый интервал времени кода другой пересчетной схемы 9. Установка згщанного значени  разности кодов осуществл етс  блоком 11 записи кода, соответствующего задаваемому фазовому сдвигу, в тот. же интервал времени, по сигналу заполнени  пересчетной схемы 10, когда

..

Выходы разр дов пересчетных схем 9 и 10 подключены к адресным вхоДам .вапоминающих блоков 7 и 8. Эти блоки преобразуют дискретные значени  кодов, выражающих текущие фазы выходных напр жейий Ф (t) и (t), в строго им соответствующие коды мгновенных зна- ; чений напр жений a{t) и ) заданной формы.

В соответствии с назначением регулируемой меры фазовых сдвигов посто ;  нные запоминающие блоки 7 и В программируютс , а также коммутируютс  или смен ютс  таким образом, чтобы

на выходе имелс  набор мгновенных значений напр жений всех заданных форм. При формировании синусоидальных сигналов запоминающие блоки 7 и 8 программируютс  по выборкам гармонйческих функций

ait)., o.t).s;,(t).

Посто нные запоминающие блоки 7 и 8 выбираютс  таким образом, чтобы; количество их адресных входов соответствовало количеству разр дов пересчетных схем 9 и 10, а разр дность по выходу совпадала с разр дностью подсоединенных к ним цифро аналоговых преобразователей 3 и 4. Ю Количество разр дов цифро-аралоговых преобразователей 3 и 4 выбираетс  исход  из заданной точности воспроизведени  Мгновенных значений выходных напр жений.15

Упом нутые преобразователи 3 и 4 преобразуют циклически измен ющиес  во времени цифровые коды, соответст-г вующие мгновенным (дискретным) зна- 20 чени м напр жений, в аналоговые напр жени . Выходные напр жени  преобразЬвателей 3 и 4 определ ютс  выражением

U8ь„W(tl.k.,

где A{t) - циклически измен ющеес  во времени значение кода на цифровом входе преобра-зо зователей;

UQ- опорное напр жение источника; .

k - коэффициент делени  напр жени  регулируемыми резис- г торами 5 и б каналов. Регулировка амплитуды выходньдх напр жений меры фазовых сдвигов осуществл етс  путем изменени  значений К. Принима  во внимание то,что вариаци  значений К не вли ет на процесс формировани  кодов мгновенных значений напр жений и на точностные характеристики перемножающих цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4, гармонический востав их выходных напр жений 45 не зависит от значений К, а следовательно , предлагаема  регулируемай мера фазовых сдвигов свободна от-амплитудно-фазовых погрешностей.

Измен   значени  К во времени, 50 можно модулировать по амплитуде выходные напр жени  предлагаемого устройства и, таким образом, автоматизировать процесс измерени  амплитудно-фазовых погрешностей фазометров, 55 провер емых при помощи меры фазовых Ьдвигов.

За счет ступенчатой аппроксимации

выходньрс напр жений в их спектрах / имеютс  составл кйцие с частотами 60

Амплитуды этих составл ющих обратно пропорциональны значени м п. При формировании синусоидальных сигналов эти спектральные составл ющие подавл ютс  65

при помощи фильтров 1 и 2, полоса прозрачности которых определ ема  заданным диапазоном частот, не достигает значени  ).

eOf Л

При формировании выходных напр жений , форма которых отличаетс  от гармонической, их спектральный .сос.тав содержит р д из m гармонических составл ющих, непосредственно следующих за основной гармоникой. При этом условие достижени  заданной точности воспроизведени  мгновенных выходных напр жений подразумевает л выбор такого значени  п , при которо на верхней рабочей частоте диапазона выполн лось бы условие-т 2п, т.е. наивысшей гармонике спектра выходных сигналов соответствовало бы более двух интегралов дискретизации на ее период.

По сравнению с известными устройсвами изобретение имеет меньшие значени  нелинейных искажений формируемых напр жений; обеспечивает возможность формировани  выходных напр жений любой заданной формы;свободно от амплитудно-фазовых погрешносте при регулировании уровней выходных напр жений.

Все; это достигаетс  за счет введени  в устройство программируемых посто нных запоминаквдих устройств, осуществл ющих преобразование циклически измен ющихс  во времени значений взвешенных кодов текущей фазы, формируемых пересчетными схемами, во взвешенные коды мгновенных значений генерируемых напр жений. При этом обеспечиваетс  возможность использовани  дл  преобразовани  циклически измен ющихс  взвешенных кодов, соответствующих мгновенным значени м напр жен ий, в их аналоговый эквивалент - посто нное напр жение, стандартных устройств цифровой измерительной техники - перемножающих цифро-аналоговых преобразователей. Такие преобразователи, в отличие от специализированных цифро-аналоговых преобразователей, управл ющихс  невзвешенными кодами, имеют значительно более высокие точность, разрешающую способность, температурную и временную стабильность параметров, характерные дл  интегральной технологии .

Малые нелинейные искажени  выходных напр жений предлагаемого устройства достигаютс  за счет высокой точности формировани .мгновенных значений напр жений, котора  обеспечиваетс  применением высокоточных интегральных перемножан цих цифро-анало говых преобразователей, преобразующих в напр жение взвешенные коды мгновенных значений напр жений, получаемых на выходе сменных или

тируемых запрограммированных посто нных запоминающих устройств.

Возможность формировани  любой заданной формы выходных напр жений регулируемой меры фазовых сдвигов обеспечиваетс  за счет применени  сменных или коммутируемых посто нных запоминающих устройств, запрограммированных в соответствии с требуемым набором форм выходных напр жений и преобразующих взвешенные позиционные коды дискретных значений фаз во взвешенные позиционные коды дискретных значений напр жений.

Точность формировани  выходных напр жений интегральными перемножающими цифро-аналоговыми преобразовател ми , а следовательно, и их спектральный состав, а также акtивныe и реактивные составл ющие их параметров не завис т от уровн  посто нных. напр жений, подаваемых на аналоговый вход перемножителей, что  вл етс  достаточным усло0 вием дл  отсутстви  амплитуднофазовых погрешностей регулируемой меры фазовых сдвигов .

M H- IbHIiI Вых. 2

Claims (1)

1. РЕГУЛИРУЕМАЯ МЕРА ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, содержащая генератор импульсов, подключенный к тактовым входам пересчетных схем, входы ввода информации одной из которых связаны с блоком записи кода, а ее информационные выходы разрядов подсоединены к цифровому регистрирующему бло ку, который вместе с блоком записи · кода подключен к выходу другой пересчетной схемы, а также фильтры и регуляторы уровня выходного сигнала, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения фазовых сдвигов и формы выходного сигнала, в нее введены запоминающие блоки и цифро-аналоговые преобразователи, аналоговые входы которых связаны с регуляторами, выходы - с фильтрами, а цифровые информационные входы подключены к выходам запоминающих блоков, входы которых соединены с выходами разрядов пересчетных схем, причем выходы фильтров являются выходами устройст- §