ГЕНЕРАТОР МНОГОЧАСТОТНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК G01D21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля электрических и электроакустических частотно-зависимых параметров устройств телефонии и электроакустических преобразователей.

Известен генератор многочастотного испытательного сигнала по авт. свид. N 785793, кл. G 01 R 29/00, 1979, в котором достигается сокращение времени и точность измерений, расширение функциональных возможностей устройства, а именно непосредственное измерение частотно-зависимых параметров за счет введения последовательно соединенных генераторов многочастотного испытательного сигнала и звукоизлучателя, n-канального параллельного анализатора, управляемого аналого-цифрового преобразователя, визуального индикатора и управляющего вычислительного блока с соответствующими связями.

Из известных генераторов наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство по а.с. N 934810 кл. G 01 R 23/02, H 04 R 29/00, 1982, которое состоит из n параллельных цепей, каждая из которых в свою очередь состоит из последовательно соединенных задающего генератора синусоидального напряжения, ключа, управляемого делителя напряжения и последовательно соединенных между собой микшера и усилителя мощности, при этом выходы управляемых делителей соединены с соответствующими выходами микшера.

Задача, которую решает данное устройство, заключается в расширении функциональных возможностей, повышении временной и температурной стабильности составляющих сигнала по частоте. Расширение функциональных возможностей состоит в том, что обеспечивается формирование многочастотных сигналов с двумя видами спектральной характеристики.

Сущность изобретения поясняется блок-схемой на фиг. 1, где 1 - задающий генератор; 2, 3, 4 - программируемые делители; 5-10 - четырехразрядные двоично-десятичные счетчики; 11 - блок формирования спектра сигнала; 12 - блок преобразования формы составляющих сигнала; 13 - усилитель мощности; 14 - связь между выходом задающего генератора 1 и тактовыми входами программируемых делителей; 15, 16, 17 - связи между выходами программируемых делителей 2, 3, 4 и соответствующими входами синхронизации четырехразрядных двоично-десятичных счетчиков 5, 7, 9; 18, 19, 20 - связи между выходами четвертого разряда счетчиков 5, 7, 9 с входами синхронизации счетчиков 6, 8, 10; 21 - n связей между выходами счетчиков 5, 6, 7, 8, 9, 10 и соответствующими n входами блока формирования спектра сигнала; 22 - n/2 связей между выходами блока формирования спектра сигнала 11 и соответствующими входами блока преобразования формы составляющих сигнала 12; 23 - связь между блоком преобразования формы составляющих сигнала 12 и усилителем мощности 13; 24-29 - схемы И-НЕ; 30-35 - схемы регулировки амплитуды составляющих сигнала; 36-41 - фильтры низких частот; 42, 43 - смесители; 44 - оконечный смеситель.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства задающий генератор 41 формирует периодический сигнал прямоугольной формы с частотой f₀. Сигнал f₀ поступает на тактовые входы трех программируемых делителей 2, 3, 4. Программируемые входы делителей 2, 3, 4 включены таким образом, что делитель 2 обеспечивает коэффициент деления K₁, равный
K₁ = f₀/2F_n, (1)
где
K₁ - коэффициент деления делителя 2,
F_n - самая высокая требуемая частота третьоктавного ряда, Гц.

Делитель 3 обеспечивает коэффициент деления K₂, равный
K₂ = f₀/2F_n-1 (2)
где
K₂ - коэффициент деления делителя 3,
F_n-1 - частота третьоктавного ряда, предшествующая частоте F_n, Гц.

Делитель 4 обеспечивает коэффициент деления K₃, равный
K₃ = f₀/2F_n-2, (3)
где
K₃ - коэффициент деления делителя 4;
F_n-2 - частота третьоктавного ряда, предшествующая частоте F_n-1, Гц.

На выходе делителей 2, 3, 4 формируются импульсы с частотой следования, соответственно f₀/K₁, f₀/K₂, f₀/K₃, а длительность импульсов составляет 1/f₀. Последовательность импульсов с выхода делителя 2 поступает на вход синхронизации четырехразрядного двоично-десятичного счетчика 5. С выхода четвертого разряда счетчика 5 импульсы с частотой f₀/16K₁ поступают на вход синхронизации четырехразрядного двоично-десятичного счетчика 6.

На выходах счетчиков 5 и 6 формируются сигналы прямоугольной формы с частотой
F_i = f₀/2ⁱ•K₁, (4)
где
F_i - частота сигнала на i-ом выходе счетчика, Гц;
f₀ - частота задающего генератора, Гц;
K₁ - коэффициент деления делителя 2;
i - номер разряда выхода устройства, состоящего из последовательно соединенных счетчиков 5 и 6, i = 1 - n/3.

Последовательность импульсов с выхода делителя 3 поступает на вход синхронизации четырехразрядного двоично-десятичного счетчика 7.

С выхода четвертого разряда счетчика 7 импульсы с частотой f₀/16K₂ поступают на вход синхронизации четырехразрядного двоично-десятичного счетчика 8. На выходах счетчиков 7 и 8 формируются прямоугольные импульсы с частотой
F_i = f₀/2ⁱK₂, (5)
где
F_i - частота на i-м выходе счетчика, Гц;
f₀ - частота задающего генератора, Гц;
K₂ - коэффициент деления делителя 3;
i - номер разряда выхода устройства, состоящего из последовательно соединенных счетчиков 7 и 8, i = 1 - n/3
Последовательность импульсов с выхода делителя 4 поступает на вход синхронизации четырехразрядного двоично-десятичного счетчика 9. С выхода четвертого разряда счетчика 9 импульсы с частотой f₀/16K₃ поступают на вход синхронизации четырехразрядного двоично-десятичного счетчика 10. На выходах счетчиков 9 и 10 формируются прямоугольные импульсы с частотой
F_i = f₀/2ⁱK₃, (6)
где
F_i - частота на i-м выходе счетчика, Гц;
f₀ - частота задающего генератора 1, Гц;
K₃ - коэффициент деления делителя 4;
i - номер разряда выхода устройства, состоящего из последовательно соединенных счетчиков 9 и 10.

С выходов счетчиков 5, 6, 7, 8, 9, 10 последовательность импульсов поступает через соответствующие входы блока формирователя спектра сигнала 11 на соответствующие этим входам параллельно соединенные входы схем 24 - 29. Через схемы 24, 26, 28 сигналы проходят только в том случае, если на вторые входы этих схем поступает логическая "1" с входа n+1, а через схемы 25, 27, 29 сигналы проходят только в том случае, если на их вторые входы поступает логическая 1 с входа n+2.

Сигналы см выходов схем 24 - 29 поступают на входы соответствующих схем 30 - 35, которые являются инверторами с повышенной нагрузочной способностью. Между открытым коллектором инверторов и питающим напряжением включены переменные сопротивления. Развязывающие сопротивления одним выводом подключены к подвижному контакту переменного резистора, а другие выводы - к соответствующему выходу блока формирования спектра сигнала. Регулировкой переменного сопротивления устанавливается требуемая величина напряжения соответствующей частотной составляющей сигнала. Установленные по величине сигналы прямоугольной формы поступают на соответствующие входы блока преобразования формы составляющих сигнала, с которых поступают на входы фильтров низких частот 36 - 41 с соответствующими частотами среза. Соотношение между частотой подаваемого на фильтр сигнала прямоугольной формы и частотой среза фильтра должно удовлетворять требованию
f_ср/F_i ≤ 1,5 (7)
При выполнении указанных условий на выходе фильтров 36-41 формируются синусоидальные сигналы с частотами третьоактавного ряда. По две-шесть частот с выхода фильтров подаются на входы смесителей 42, 43, на выходах которых формируются сигналы из двух-шести синусоидальных сигналов. Сигналы с выходов смесителей 42, 43 поступают на входы оконечного смесителя 44, на выходе которого формируется многочастотный измерительный сигнал, усиливается усилителем 13 и подается на нагрузку.

Использование: генератор многочастотных измерительных сигналов относится к измерительной технике и предназначен для контроля электрических и электроакустических частотно-зависимых параметров устройств телефонии и электроакустических преобразователей. Сущность изобретения: задача, которую решает устройство - получение двух многочастотных измерительных сигналов с различающимися спектральными характеристиками, повышение температурной и временной стабильности составляющих сигнала по частоте. Решение задачи достигается введением трех программируемых делителей, шести четырехразрядных двоично-десятичных счетчиков, блока формирования спектра сигнала и блока преобразования формы составляющих сигнала и реализации связей между введенными устройствами, имеющимися в прототипе. Это расширяет функции генератора, т.к. он без оперативной подстройки формирует два многочастотных сигнала с заданными спектральными характеристиками и стабильными по частоте составляющими. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Генератор многочастотных измерительных сигналов, содержащий задающий генератор и усилитель мощности, отличающийся тем, что в него введены три программируемых делителя, тактовые входы которых соединены с выходом задающего генератора, программируемые входы программируемых делителей соединены соответственно с общим проводом и шиной питания таким образом, что обеспечивают требуемый коэффициент деления каждого из них, выход первого делителя соединен со входом синхронизации первого четырехразрядного двоично-десятичного счетчика, выход второго делителя соединен со входом синхронизации третьего четырехразрядного счетчика, выход третьего делителя соединен со входом синхронизации пятого четырехразрядного счетчика, выходы четвертого разряда первого, третьего и пятого двоично-десятичных счетчиков соединены со входами синхронизации соответственно второго, четвертого и шестого двоично-десятичных счетчиков, n выходов четырехразрядных двоично-десятичных счетчиков соединены с соответствующими n входами блока формирования спектра сигнала, n/2 выходов которого соединены с соответствующими n/2 входами блока преобразования формы составляющих сигнала, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого подключен к нагрузке. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что блок формирования спектра сигнала содержит n/2 каналов, каждый из которых состоит из двух параллельно соединенных цепей, каждая из которых содержит последовательно соединенный элемент И-НЕ и схему регулировки амплитуды составляющих сигнала, состоящую из схемы НЕ, переменного резистора, включенного между открытым коллектором схемы НЕ и источником питания, развязывающего сопротивления, одним выводом подключенного к подвижному контакту переменного резистора, а второй вывод подключен к соответствующему n/2 выходу блока формирования спектра сигнала, первые входы элементов И-НЕ каждого канала соединены между собой и соответствующим входом блока формирования спектра сигнала, вторые входы верхних (четных) элементов И-НЕ всех каналов соединены со входом n+1, вторые входы нижних (нечетных) элементов И-НЕ всех каналов соединены со входом n+2. 3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что блок преобразования формы составляющих сигнала содержит n/2 фильтров низких частот, входы которых соединены с соответствующими входами блока преобразования формы составляющих сигнала, выходы каждых от 3 до 5 фильтров низких частот соединены с соответствующими входами смесителей, выходы которых соединены с соответствующими входами выходного смесителя, выход которого соединен с выходом блока преобразования формы составляющих сигнала.