Следящий преобразователь фаза-код

УДК 621.382(06) Электронные измерительные системы
Л.Г. НОВИКОВ, Н.Ф. СЕМЕНИН
Технологический институт (филиал) МИФИ, Лесной, Свердловская обл.
СЛЕДЯЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-КОД
Описывается преобразователь фаза – код компенсационного типа.
Обычно при демодуляции ФИМ-сигнала вместо фазового сдвига
преобразуют его вторичную форму – время. Это позволяет повысить
быстродействие и улучшить другие параметры измерителя [1-3].
Преобразование ФИМ-сигнала в код осуществляется посредством
последовательных
преобразований
ФИМ→ШИМ→УИМ→ЦИФРА.
Преобразование ФИМ→ШИМ осуществляется с помощью логических
фазовых конверторов (ФКВ), описываемых логической функцией:
(1)
X   Z (V  P )  Z (V  P ) ,
где P, V – фазонесущие логические сигналы, Хφ – логическая
переменная ШИМ-сигнала, Z – логическая переменная знака фазового
сдвига.
Результатом конвертирования ФИМ-сигнала является информация о
взаимном положении во времени сигналов V и P. Процедура
преобразования УИМ→ЦИФРА, как правило, содержит три операции:
счет, чтение результата, сброс. Время преобразования определяются
максимальным значением преобразуемой величины.
В описываемом устройстве использован принцип компенсационного
преобразования, который реализуется преобразованием выходного кода
во временной интервал с помощью преобразователя код-время (ПКВ),
включенного в канал ОС, и получением разности между величинами двух
отсчетов: текущим ШИМ-отсчетом Xi и задержанным ШИМ-отсчетом Xi-1.
Функцию формирователя разностного сигнала выполняет фазовый
логический конвертор (ФКВ) описываемый выражениями:
(2)
G  ( xi  xi 1 )  xi , L  ( xi  xi 1 )  xi 1 ,
где L, G – логические переменные ФКВ.
Функция G сформирует Δ-ШИМ-сигнал в случае, когда длительность текущего импульса ti окажется больше длительности предыдущего ti-1, а
функция L – наоборот.
Результатом этого преобразования является дельта – ШИМ-сигнал
(Δ-ШИМ) tx→Δtx, который преобразуется в унитарный сигнал Δtx→Nx и
реверсивным счетчиком в код (цифру) Nx→Xц. Благодаря этому получено
________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
288
УДК 621.382(06) Электронные измерительные системы
преобразование, следяшего вида, которое в некоторых случаях имеет
неоспоримое преимущество перед прямым преобразованием.
Схема компенсационнго преобразователя "ФИМ-цифра", счетноследящего действия представлена на рис.1. Фронтом ШИМ-сигнала запускается ПКВ, реализованный на счетчике СТ2 и D-триггере Т2. После
запуска (перевод триггера Т2 в единичное состояние) в СТ2 записывается
код предыдущего отсчета. Далее одержимое СТ2 с приходом каждого синхроимпульса уменьшается, пока не станет равным "0". При этом на выходе " 0" появляется "0", который возвращает D-триггер в исходное состояние. В итоге на выходе триггера Т2 будет сформирован задержанный
сигнал длительностью ti-1, который сравнивается с очередным импульсом
длительностью ti, в результате чего на входах реверсивного счетчика СТ1
формируются унитарные сигналы, число единиц в которых +Nx или –Nx
определяется величиной разности между двумя ШИМ-отсчетами Δt = ti ti-1 в соответствии с (2).
SYN
Xi
Zu
P
V
D
C
T
Q
&
Q
1
tx
Xö(n)
&
+Nx
=1
- Nx
&
&
-
ÑÒ1
1
2
4
8
+
1
2
4
8
CÒ2
"1"
ÝÑ Xi- 1
u tx
Yo
(Xi- Xi- 1) Nx
R
ÈÍ Ò
Nx
Xi
<=0
=1
ÔÊÂ
T
D
R
R
Ï ÊÂ
Õö
Xö
Xi- 1
Рис.1. Следящий преобразователь фаза-код
Если ti > ti+1, то содержимое счетчика СТ1 будет увеличиваться, а если
ti < ti+1, - то уменьшаться.
Важным свойством рассмотренного устройства является отсутствие
"пульсаций" выходного кода при неизменной величине фазового сдвига.
Описанный в статье принцип предварительного преобразования
ШИМ-сигнала в Δ-ШИМ-сигнал может быть развит путем применения
алгоритмов прогнозирования.
Список литературы
1.
Новиков Л.Г., Рябков Л.Ф. Синхронный унитарный дельта-преобразователь.
// Научная сессия МИФИ-2003. Сб. науч. тр. М.:МИФИ, 2003. В 14 т.Т.1. С.181-182.
2.
Новиков Л.Г. Схемотехника устройств сравнения фазо-импульсных сигналов //
Приборы и системы. Управление, контроль и диагностика. 2004. №10.-С.29-34.
3.
Новиков Л.Г. Фазовый дельта-преобразователь. // Научная сессия МИФИ-2003.
Сб. науч. тр. М.: МИФИ, 2003. В 14 т. Т.12. С. 102-103.
________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
289
УДК 621.382(06) Электронные измерительные системы
________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
290