175680. lajstromszámú szabadalom • Digitális kijezésű fázisszögmérő
3 175680 4 bemenetével van összekötve, és a kapu másik bemenete közvetlenül vagy vezérlő egységen keresztül a logikai áramkör kimenetéről van vezérelve. Az így megvalósított fázisszögmérőnél a PLL áramkör jelenléte biztosítja, hogy az óragenerátorként működő feszültségvezéreit oszcillátor impulzusai és a mérőjel frekvenciája között az arány állandó legyen. Ha ezt az arányt 360-ra választjuk, akkor a fázisszöget közvetlenül fokokban kapjuk meg, függetlenül a mérendő jel frekvenciájától. A találmány szerinti fázisszögmérő egy nagyobb mérési pontosságú kiviteli alakja ezenkívül óragenerátort, első, második és harmadik ÉS kapukat, második számlálót, és második osztó áramkört tartalmaz, ahol az óragenerátor kimenete az első és második ÉS kapuk második bemenetéhez csatlakozik, a második ÉS kapu kimenete a második számláló visszaszámláló bemenetéhez csatlakozik, az első ÉS kapu első bemenete és a második osztó áramkör bemenete a logikai áramkör kimenetével van összekötve, az osztó áramkör kimenete a vezérlőegység vezérlő bemenetéhez csatlakozik, az első ÉS kapu kimenete a harmadik ÉS kapu második bemenetével, ennek első bemenete a vezérlőegység előlreszámlálást vezérlő kimenetével, kimenete pedig a második számláló bemenetével van összekötve, a második ÉS kapu első bemenete, valamint a kapu második bemenete a vezérlőegység kapujel kimenetével van összekötve, és a számláló kapubemenete a vezérlőegység második kapujel kimenetével van összekötve. Ennél a kiviteli alaknál a fokozott pontosság annak köszönhető, hogy a második számláló lépcsőzetes feltöltése és folyamatos kiürítése révén több jelperiódusból származó kapujel impulzus összevonható. A találmány szerinti digitális kijelzésű fázisszögmérő két példakénti kiviteli alakját a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti fázisszögmérő első kiviteli alakjának a tömbvázlata, és a 2. ábra a találmány szerinti fázisszögmérő nagyobb pontosságú második kiviteli alakjának a tömbvázlata. A találmány szerinti fázismérő első kiviteli alakja az 1. ábrán vázolt módon 1 és 2 jelformálót tartalmaz. Az 1 jelformáló bemenete az első J, mérőjelet, a 2 jelformáló bemenete pedig a második J2 mérőjelet fogadja, amelyek között a fáziseltérést meg kell határozni. Az 1 és 2 jelformálók kimenete 3 logikai áramkörhöz csatlakozik, amely kimenetén a J, és J2 mérőjelek közötti fáziseltéréssel megegyező szélességű négyszögimpulzust hoz létre. A 3 logikai áramkör kimenete 5 kapu, jelen esetben ÉS kapu 52 bemenetéhez csatlakozik. Az 5 kapu másik 51 bemenete 4 PLL áramkör (Phase Locked Loop áramkör) 44 feszültségvezéreit oszcillátorának kimenetével van összekötve. A 4 PLL áramkör bemenete az első Ji mérőjelet fogadó bemenettel van összekötve és 44 feszültségvezéreit oszcillátorának frekvenciája arányosan követi az első J, mérőjel frekvenciáját. A 4 PLL áramkör ismert módon 41 fáziskomparátorból, 42 aluláteresztő szűrőből, 43 erősítőből és a 44 feszültségvezéreit oszcillátorból áll. A 44 feszültségvezéreit oszcillátor kimenete és a 41 fáziskomparátor referencia bemenete között a hurkot 45 osztó áramkör zárja, amely a 44 feszültségvezéreit oszcillátor kimeneti frekvenciáját n-szeresen leosztja. Az 5 kapu 53 kimenete 6 számlálóhoz csatlakozik, és ennek kimenete 7 tárolóval, ennek kimenete pedig 8 kijelző áramkörrel van összekötve. A 6 számláló, a 7 tároló és a 8 kijelző áramkör működését 9 vezérlőegység koordinálja. A találmány szerinti fázisszögmérő az alábbiak szerint működik. A ^ és J2 mérőjeleket az 1 és 2 jelformálók ismert módon négyszögesítik, majd határolás után a 3 logikai áramkörhöz továbbítják. A 3 logikai áramkör minden jelperiódusban a fáziskülönbséggel azonos AT szélességű impulzusokat hoz létre. A 4 PLL áramkör az első J[ mérőjel frekvenciájára áll be, és ekkor a 44 feszültségvezéreit oszcillátor a Ji mérőjel fm mérőfrekvenciájának n-szeresével rezeg: f0=n x fm. A 3 logikai áramkör kimenetén megjelenő AT szélességű impulzus nyitja az 5 kaput és a 44 feszültségvezéreit oszcillátor impulzusai a 6 számláló bemenetéhez jutnak, és ezek számát a 6 számláló megszámlálja. A számlálást a 9 vezérlőegység a 92 kapujel kimenetéről engedélyezi, miután 91 vezérlő bemenetén keresztül erre a 3 logikai áramkör felől engedélyező jelet kapott. A számlálás a AT szélességű impulzus befejeződésekor végetér. A 6 számláló számértéke arányos lesz a AT szélességű impulzus időtartamával. Ha n értékét például n=360-ra választjuk, akkor minden megszámlált értékhez 1° fázisszög tartozik. A számlálási ciklus végén a 6 számláló tartalma a 7 tárolóba íródik. A beírást a 9 vezérlőegység 93 tárolásvezérlő kimenetéről küldött jel kezdeményezi. A 8 kijelző áramkör a tárolt számértéket digitális alakban jelzi. A 9 vezérlőegység előnyösen úgy alakítandó ki, hogy a 6 számláló tartalmát csak akkor vigye be a 7 tárolóba, ha az előzőleg tárolt értékhez képest fázisszögeltérést tapasztalt. A találmány szerinti fázisszögmérő előnye akkor mutatkozik meg, ha a J[ és J2 mérőjelek frekvenciája nem állandó. A lassú változásokat a 4 PLL áramkör képes követni, és a szinkronizmus következtében a mérőjel frekvenciájától függetlenül minden megszámlált impulzus állandóan ugyanazt a fázisszög értéket határozza meg. Az ismert fázisszögmérők nem voltak képesek a mérőjel lassú frekvenciaváltozásainak követésére. Változó frekvenciájú mérőjelek esetében a megszámlált impulzusok számértékéből külön számítási művelettel kellett a keresett fázisszög értéket meghatározni. Az 1. ábrán vázolt fázisszögmérő mérési pontossága elvileg n számértékének növelésével fokozható. Az osztási arány növelésének azonban a 4 PLL áramkör stabilizása, valamint az áramköri elemek véges működési ideje felső határt szab. Nagyobb, például 1 kHz és 100 kHz közé eső mérési frekvenciákon n=360-nál nagyobb osztási arányt nem nagyon lehet realizálni. A 2. ábrán a találmány szerinti fázisszögmérő továbbfejlesztett kiviteli alakját tüntettük fel, amely n értékének megnövelése nélkül is képes a mérési pontosság legalább egy nagyságrenddel való megnövelésére. A 2. ábrán vázolt kiviteli alak az 1. ábrán vázolt egységeken kívül 100 óragenerátort, 110 második osztó áramkört, három 120, 140 ÉS kaput és 150 második számlálót tartalmaz. Az 5 kapu 52 bemenete most nem közvetlenül csatlakozik a 3 logikai áramkör kimenetéhez, hanem a 9 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
