SU1064229A1 - Pulse shift digital standard - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к элёктри . ческим измерени м, а именно к устроствам , задающим между двум  синусоидальными сигналами фазовый сдвиг от О до 360® при частотах от инфранизких до высоких, и может быть использовано дл  проверки прецизионных фазоизмерительных приборов.FIELD: electrical engineering. These measurements, namely, devices that specify a phase shift from 0 to 360® at frequencies from infra-low to high, between two sinusoidal signals, can be used to test precision phase-measuring instruments.

Известна цифрова  мера фазового сдвига, содержаща  влешний генератор , соединенный через генератор тактовых импульсов с тактовыми входами двух преобразователей код - напр жение КПИ , выходы которых соединены с двум  выходными зажимами через последовательно соединенные выходные усилители и аттенюаторы, и имеюща  систему управлени  Г.A known digital phase shift measure containing a left-hand oscillator connected via a clock generator to the clock inputs of two converters is a KPI voltage, the outputs of which are connected to two output terminals via serially connected output amplifiers and attenuators, and having a control system G.

Недостаток-указанной меры - ма лый перекрываемый диапазон частот Ч О, О 01 Гц - 1 кГц) при точности вое произведени  пор дка 0,2-0,1°.The disadvantage of the indicated measure is the small overlapping frequency range О O, O 01 Hz - 1 kHz) with an accuracy of about 0.2-0.1 °.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  цифрова  мера фазового сдвига (двухфазный генератор), содержаща  кварцевый генератор, подсо единенный к входу генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами двух цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), выходы которых соединены с двум  Closest to the proposed is a digital phase shift measure (two-phase generator) containing a crystal oscillator connected to the input of a clock generator, the output of which is connected to the clock inputs of two digital-to-analog converters (DAC), the outputs of which are connected to two

,выходными зажимами через последова тельно соединенные выходные усилители и аттенюаторы, и систему цифрового управлени  2., output terminals via serially connected output amplifiers and attenuators, and a digital control system 2.

Недостаток известной меры -з-аключаетс  в малой точности воспроизведени  фазового сдвига 0,3-0,4° в широквм диапазоне.частот при отсутствии автоматизации управлени .A disadvantage of the known measure is -3- in the low accuracy of reproduction of the phase shift of 0.3-0.4 ° in a wide range of frequencies in the absence of automation of control.

Цель изобретени  - повышение точ ности воспроизведени  фазы в широко диапазоне частот при программируемой установке цифровым кодом фазовы частотных и амплитудных соотношенийThe purpose of the invention is to improve the accuracy of phase reproduction in a wide frequency range with a programmable installation of a digital code phase frequency and amplitude ratios

Указанна  цель достигаетс  тем, что цифрова  мера фазового сдвига, содержаща  два канала, состо щие каждый из последовательно соединенных цифроаналоговрго преобразовател выходного усилител  и кодоуправл емого аттенюатора, кварцевый генератор , соединенный с входом генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами цифроаналоговых преобразователей, дополнительно снабжена, в каждом канале последовательно соединенными сумматором, преобразователем кодов и вычислителем синуса, который соединен с кодовыми входами цифроаналогового преобразовател , а также частотным кодером, фазовым кодером {квадратных углов (,90 ,18.0 , 270 | ,- .фазовым кодером малых фазовых углов Дот О до 90°), блоком управлени , клавиатурой задани  функций и клавThis goal is achieved by the fact that a digital phase shift measure containing two channels consisting of each of the series-connected digital-to-analog converter of the output amplifier and code-controlled attenuator, a crystal oscillator connected to the input of the clock generator, the output of which is connected to the clock inputs of the digital-analog converters, additionally provided, in each channel, by series-connected adder, code converter and sine calculator, which is connected to code inputs The signals of the digital-to-analog converter, as well as the frequency coder, the phase coder {square corners (, 90, 18.0, 270 |, - the phase coder of small phase angles Dot O up to 90 °), the control unit, the keypad for setting functions and keys

атурой цифр, причем кодовый выход частотного кодера соединен с первыми кодовыми входами сумматоров первого и второго каналов, кодовый выход фазового , кодера малых фазовьахуглов соединен с вторыми входами сумматора первого канала, а кодовый выход фазового кодера квадратных углов -с вторьАли входами сумматора второго канала, кодовые выходы блока управлени  соединены с соответствующими кодовыми входами частотного , двух фазовых кодеров и кодоуправл емых аттенюаторов, при этом кодовьле входы блока управлени  соединены с кодовыми выходами клавиатур задани  функций и цифр, тактов входы сумматоров и вычислителей синуса соединены с выходом генератора тактовых импульсов.an ature of digits, the code output of the frequency coder is connected to the first code inputs of the adders of the first and second channels, the code output of the phase coder, the coder of small phase angles is connected to the second inputs of the adder of the first channel, and the code output of the phase coder of square corners second from the inputs of the adder of the second channel, code the outputs of the control unit are connected to the corresponding code inputs of the frequency, two phase coders and code controlled attenuators, while the code inputs of the control unit are connected to the code outputs Keyboard rows specifying the functions and numbers of adders and the clocks input sine calculators connected to the output of the clock.

На фиг. 1 показана структурна  схема предлагаемой цифровой меры,на фиг. 2 - временные диаграммы изменений кодов и выходных сигналов В одном из каналов.FIG. 1 shows the block diagram of the proposed digital measure; FIG. 2 - timing diagrams of changes in codes and output signals In one of the channels.

Цифрова  мера фазового сдвига содержит кварцевый генератор 1, соединенный с генератором 2 тактовых импульсов, два идентичных канала 3 и 4, содержащие каждый последовательно соединенные сумматор 5, преобразователь б кодов, вычислитель 7 синуса, цифроаналбговый преобразователь 8, выходной усилитель 9 и ко .доуправл емый аттенюатор 10, блок 1 управлени , кодовые -выходы которого соединены с входами частотного коде|ра 12, фазового кодера 13 малых уг|лов , фазового кодера 14 квадратных углов и входами кодоуправл емых ат (Тенюаторов 10. Кодовые входы блока 11 управлени  соединены с выходами клавиатуры-15 задани  функций и входами клавиатуры 16 цифр. Выходные сигналы снимаютс  с клемм 17, Первые кодовые .входы сумматоров 5 первого 3 и второго 4 каналов соединены с выходами частотного кодера 12. Вторые входы сумматора 5 первого канала соединены с кодером 13 малых углов, а вторые входы сумматора-5 второго канала - с кодером 14 квад|ратных углов. Тактовые импульсы с выхода генератора 2 тактовых импульсов поступают на соответствующие входы цифроаналоговых преобразователей 8, сумматоров. 5 и вычислителей7 синуса.The digital phase shift measure contains a crystal oscillator 1 connected to a 2 clock pulse generator, two identical channels 3 and 4, each containing a series-connected adder 5, a code converter b, a sine calculator 7, a digital-analogue converter 8, an output amplifier 9, and a remote control attenuator 10, control unit 1, the code outputs of which are connected to the inputs of frequency coder | pa 12, phase coder 13 of small angles, phase coder of 14 square corners and coder controlled inputs (Tenuator 10. Code inputs b Control 11 is connected to the keyboard outputs-15 setting functions and 16-digit keyboard inputs. Output signals are removed from terminals 17, First code inputs of the adders 5 of the first 3 and second 4 channels are connected to the outputs of the frequency coder 12. The second inputs of the adder 5 of the first channel are connected The encoder has 13 small angles, and the second inputs of the adder-5 of the second channel - with the encoder 14 square angles. Clock pulses from the generator output 2 clock pulses arrive at the corresponding inputs of digital-to-analog converters 8, adders. 5 and sine calculators7.

Синусоидальна  функци  1фиг. 2/ в обоих каналах воспроизводитс  в виде отфильтрованной ступенчатой функции с длительностью ст-упеньки, равной периоду генератора тактовой частоты Т 1/f .Величина напр 5 :ейи  ступеньки формируетс  цифроаналоговыми преобразовател ми 8 в соответствии с кодовыми значени ми и знаком, поступающим из вычислителей 7 синуса. Вычислитель 7 синуса вы-г полнен в виде посто нного запоминаю щего устройства, хран щего значени  синусоидальной функции дл  углов от О до 90°. Значени  Аргумента в каждом -м такте задаютс  сумматора ми 5 в виде линейно растущего во времени цифового кода с максималь:ным значением равным М емкости сумматора . В эaвиcи 4ocти от квадранта, в котором находитс  значение аргумента , преобразователь 8 кодов вырабатывает код в виде пр мого или обратного: кода и задает г(нак ; дл  работы вычислител  7 синуса . -../ -.:. - - - , Таким образом, в 1 квадранте синуса вычисл етс  с помощью пр мого кода и положительного знака, формируемого в преобразователе б коЬов, во И квадранте - с помощью обратного кода и положительного знака, в Ш квадранте - с помощью обратного кода и отрицательного знака, в 1У квадранте - с помощью пр мого кода и отрицательного зн1аКа ., :., . . ;, ; Увеличение значени  аргумента в сумматоре 5 от такта к такту производитс  в соответствии с заданным в блоке 11 yпpa9J Ieни  частотным ко (х дером числом   . к значени ми . , -., :- . Н- , . : ,;; фазовых углов, определ емыми фазовыми кодерами 13 и 14. Фазовые 4 одеры задают начальное Значение аргумента (фазы|, формируемое сумматорами 5, а частотный Кодер 12 за дает число с, задающее скорость нарастани  аргумента, т.е. частоту :|;.V :. ,. : : .,;, : . выходного сигнала с соответствии с формулой Uj in при . t : .4 t t j. в блоке 11 управлени  с помощью, клавиатуры 15 задани  функций и клавиатуры 16 ци.фр формируютс  коды частоты-, фазы и амплитуды в каждом канале. Блок управлени  осуществл ет. также П15еобразование двоично-дес тичного кода в двоичный, в котором работают кодеры. Фазовый Леодер 13 малых углов обеспечй1вает однократную запись двоичного кода фазы от О до 90°. При использовании дл  установки фазы тринадцати двоичных разр дов может быть получена дискретность задани  сдвига фазы равна  360°/24:i 0,044. Кодоуправл емые Аттенюаторы 10, регулируклцие выходные сигналы и и Uj на клеммах 17, обеспечивают аттенюацию в пределах 0-100 дБ через 10 дБ при максимальном Ьигнале 5 В. Таким образом, цифрова  мера фазового сдвига позвол ет решить вопрос воспроизведени  двух синусоидальных напр жений с единым принципом генерировани  сигналов в диапазоне от инфранизких частот до 1 МГц при изменении угла фазового сдвига от О до.360° с дискретностью 0,044°. Генерирование основано на использовании ступенчатой аппроксимации синусоидальной функции, записанной в посто нном запоминающем устройстве , При зтом все управление как ручное, так и ав.томатическое производитс  в двоичном коде. Данна  мера можбт быть использована в широкополосном комплексе метрологической аппаратуры.Sinusoidal function 2 / in both channels is reproduced in the form of a filtered step function with the duration of the step-up equal to the period of the clock frequency generator T 1 / f. Value eg 5: its steps are formed by digital-analogue converters 8 in accordance with the code values and the sign coming from the calculators 7 sine. Sine calculator 7 is made in the form of a permanent storage device that stores the values of a sinusoidal function for angles from 0 to 90 °. The values of the Argument in each -th cycle are specified by adders 5 as a linearly increasing in time digital code with a maximum value equal to M of the capacity of the adder. In evolution from a quadrant in which the value of the argument is found, the converter of 8 codes generates a code in the form of a direct or inverse: code and sets r (nak; for sine calculator 7 to work. - .. / -.:. - - -, Thus, in 1 quadrant of sine it is calculated with the help of a direct code and a positive sign, formed in the converter of co-cloves, in AND quadrant - with the help of a return code and a positive sign, in the W quadrant - with the help of a return code and negative sign, in the 1st quadrant - with the help of a direct code and a negative sign.,::.,.,;;; Increased The value of the argument in the adder 5 from the beat to the beat is made in accordance with the frequency frequency specified in block 11ppa9J Ieni (number of numbers) to the values., -.:: -. H-,.:, ;; phase angles, defined phase coders 13 and 14. Phase 4 oders specify the initial value of the argument (phases | formed by adders 5, and frequency coder 12 gives the number c, specifying the rate of increase of the argument, i.e. frequency: |; .V:. , ::.,;,::. output signal according to the formula Uj in at. t: .4 t t j. In the control unit 11, the frequency-, phase and amplitude codes in each channel are formed using the keyboard 15, setting the functions and the 16-digit keyboard. The control unit implements. also, P15-formation of a binary-decimal code into a binary one in which the encoders operate. Phase Leoder 13 small angles provides a single entry of the binary phase code from 0 to 90 °. When thirteen binary bits are used to set the phase, the resolution of setting the phase shift can be obtained equal to 360 ° / 24: i 0.044. Coding-controlled Attenuators 10, adjusting the output signals and and Uj at terminals 17, provide attenuation in the range of 0-100 dB through 10 dB with a maximum signal of 5 V. Thus, the digital phase shift measure solves the problem of reproducing two sinusoidal voltages with a single the principle of generating signals in the range from infra-low frequencies to 1 MHz when the angle of phase shift varies from 0 to. 360 ° with a resolution of 0.044. The generation is based on the use of a stepwise approximation of the sinusoidal function recorded in the permanent storage device. In this case, all control, both manual and automatic, is performed in binary code. This measure can be used in a broadband complex of metrological equipment.

Claims (1)

ЦИФРОВАЯ МЕРА ФАЗОВОГО СДВИГА, содержащая два канала, состоящие каждый и последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя, выходного усилителя и кодоуправляемого аттенюатора, кварцевый генератор, соединенный с входом генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами цифроаналоговых преобразователей, о т л и ч a jo in а яс я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения фазы в широком диапазоне частот при программируемой установке цифровым кодом фазовых, частотных и амплитудных соотношений, дополнительно снаб- жена в каждом канале последовательно соединенными сумматором, преобразователем кодов и вычислителем синуса, который соединен с кодовыми входами цифроаналогового.преобразователя, а также частотным кодером, фазовым кодером квадратных углов ( 90,180,270°), фазовым кодером малых фазовых углов (от 0 до 90°), блоком управления, клавиатурой задания функций и клавиатурой цифр, причем кодовый выход частотного кодера соединен с первыми кодовыми входами сумматоров первого и второго каналов, кодовый выход фазового кодера малых фазовых углов соединен с вторыми входами сумматора первого канала, а кодовый выход фазового кодера квадратных углов - с вторыми входами сумматора второго канала, кодовые выхода блока управления соединены с соответствующими кодовыми входами частотного, двух фазовых'кодеров и кодоуправляемых аттенюаторов, при. этом кодовые входа блока управления соединены с кодовыми выходами клавиатур задания функций и цифр, тактовые входа.сумматора и вычислителей синуса соединены с выходом генератора тактовых импульсов.DIGITAL PHASE SHIFT MEASURE, containing two channels, each consisting of a digital-to-analog converter, an output amplifier and a code-controlled attenuator, each connected in series, a crystal oscillator connected to the input of the clock generator, the output of which is connected to the clock inputs of the digital-to-analog converters, I’m clear by the fact that, in order to increase the accuracy of phase reproduction in a wide range of frequencies with a programmable installation of digital phase, frequency and amplitude ratios, additional In each channel, it is additionally equipped with a series-connected adder, a code converter and a sine calculator, which is connected to the code inputs of a digital-to-analog converter, as well as a frequency encoder, a phase encoder of square angles (90,180,270 °), a phase encoder of small phase angles (from 0 to 90 °), the control unit, the keyboard for setting functions and the keyboard for numbers, the code output of the frequency encoder connected to the first code inputs of the adders of the first and second channels, the code output of the phase encoder of small phase angles the signal is connected to the second inputs of the adder of the first channel, and the code output of the phase encoder of square angles is connected to the second inputs of the adder of the second channel, the code outputs of the control unit are connected to the corresponding code inputs of the frequency, two phase encoders and code-controlled attenuators, at. In this case, the code inputs of the control unit are connected to the code outputs of the keyboards for setting functions and numbers, the clock inputs of the adder and sine calculators are connected to the output of the clock generator. » SU ,„1064229»SU,„ 1064229