Коммутационный измеритель времени задержки Советский патент 1983 года по МПК H03K5/13 

(5) КОММУТАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к радиоизиерительной технике и может 6bitb использовано при высокочастотных измерениях време|ни задержки в электрических цепях, имеющих большую Неравномерность амплитудно-частотной характеристики ( многозвенные фильтры, магазины задержки, широкополосные трансформаторы, апериодические RCили Яигзвенья, электроакустические линии задержки и т.п.) Известен способ определения време ни задержки, основанный на измерении периода следования импульсов при совпадении их во времени, предыдущего и последующего с выхода и входа контролируемой электрической цепи| 1} Точность определения времени задержки по указанному способу зависит в основном- от точности индикации совпадения импульсов, т.е. момента отсчета периода их следования по шкале либо табло измерителя периода. При использовании в качестве такого индикатора совпадения двухлучевбго осциллоскопа точность определения задержки будет невелика из-за неидентичности фазовых характеристик входных цепей/усилителей вертикального отклонения лучей осциллоскопа Наиболее близким по технической сущности к изобретению является коммутационный измеритель времени задержки, содержащее генератор видеоимпульсов, соединенный с двумя высокочастотными генераторами, низко-частотный коммутационный генератор, коммутатор, управляющим входом подключенный к выходу низкочастотного коммутационного генератора, входную клемму контролируемой цепи, соединенную со входами широкополосного аттенюатора и выходами коммутатора, детектор, входом соединенный с выходной клеммой контролируемой цепи, выходом - с фильтром частоты коммутации, и цифровой частотомер.

Данному устройству присущи следующие недостатки: трудность измерения малых задержек, длительность которых соизмерима с длительностью радиоимпульсов{ в периодических зве- . ньях из-за отсутствия на их амплитудночастотных характеристиках точек равного затухания для двух манипулируемых частот радиоимпульсов невозможно измерение времени задержки| необходимость, ручной .регулировки частот двух высокочастотных генераторов на точках равного затухания контролируемой цепи/ дополнительная погрешность измерения из-за дисперсии времени .задержки при манипулировании частоты заполнения, радиоимпульсов в широком частотном интервале.

Цель изобретения - автоматизация измерения и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем что в коммутационный измеритель времени задержки, содержащий два высокочастотных генератора, коммутационный генератор, первый коммутатор, входами соединенный с выходами двух высокочастотных генераторов, управляющим входом подключенный к выходу коммутационного генератора, входную клемму контролируемой цепи, соединенную, со входом широкополосного аттенюатора, и выходом первого коммутатора, фазовый детектор, одним входом соединенный с выходной клеммой контролируемо цепи, выходом-- с фильтром частоты коммутации и цифровой частотомер, введены блок задержки, второй коммутатор, синхронный детектор, балансный смеситель и фильтры нижних частот, при этом входная клемма контролируемой цепи соединена со входом блока задержки, выход которого соединен с одним из входов второго коммутатора, другой вход которого подключен к выходу широкополосного аттенюатора, выход второго коммутатора подключен ко второму входу фазового детектора, выход фильтра частоты коммутации подключен к входу синхронного детектора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго коммутатора и выходом коммутационного генератора, выход синхронного детектора соединен с управляющим входом второго высокочастотного генератора, управляющий вход первого высокочастотного генератора через первый фильтр нижних частот соединен с выходом фазового детектора, а выходы высокочастотных генераторовсоединены со входами балансного смесителя, выход которого через второй фильтр .нижних

частот подключен к одному входу цифрового частотомера, другой вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора.

На фиг. 1 представлена функциональНая схема коммутационного измерителя бремени эа гержки; на фиг. 2 эпюры напряжений, поясняющие работу этого измерителя.

Управляемые по частоте высокочастотные генераторы 1 и 2 своими выходами соединены со входами автоматического коммутатора 3. Входная клемма контролируемой цепи «соединена со входом широкополосного аттейк)атора 5 и.выходом автоматического KOMMyTaiTopa 3, она также соединена со входом 6лока 6 задержки, выход

котррого ;аеАине;н с одним из входов второго коммутатора 7, другой вход

КОТОРОГО соединен с выходом широкополосного аттенюатора 5, фазовый детектор 8 одним входом соединён.с выходной клеммой контролируемой цепи k. Выход фазового детектора В совдинён со входом первого, фильтра 9 нижних частот и с входт фильтра 10 частоты коммутации. Выход автоматического комг мутатора 7 подключен к второму входу фазового детектора 8. Выход фильтра 10 частоты коммутации подключен к входу синхронного детектора 11 , управляющий вход которого соединен с управляющими входами автоматических коммутаторов 3 и 7 и выходом коммутационного генератора 12,, Выход синхронного детектора 11 соединен с управляющим входом генератора 2. Управляющий вход генератора 1 соединен с выходом фильтра 9 нижних частот. Выходы генераторов 1 и 2 соединены со входами балансного смесителя 13, выход которого через второй фильтр 14 нижних частот соединен с одним входом цифрового частотомера 15. Другой вход цифрового частотомера

15 подключен к выходу генератора 2. Коммутационный измеритель времени задержки работает следующим обзом.

Высокочастотные колебания равHbix амплитуд (фиг. 2)

,co5()

V n,( генераторов 1 и 2 поочередно через автоматический коммутатор3 управляемый низкочастотным напряжением и,поступают на входную клемму контролируемой цепи . Одновременно маиипулированное по частоте напряжение U4. состоящее из пакетов напряжений U, и2.воздействует на вход широкогюШсного аттенюатора 5 и блока 6 задержки. На выход контролируемой цепи k проходят пакеты напряжений Ол и U, задержанные во времени coe e«;H -fc-TMJ, Л 5-ип16 (-t-T)fa3, где tJ измеряемая задержка Напряжения U поочередно воз действуют на один вход фазового де. тектора 8. На другой вход фазового детектора 8 поочередно воздействуют пакеты напряжений U и 1) , прошедшие соответственно через )оатор. 5 или блок 6 задержки с помощью автоматическрго коммутатора 7. В один полупериод коммутационного напряжения 1), ч астота Я. которого выбрана- значительно меньше частот генераторов 1 и 2 ( П.гга|), на входы фазового детектора 8 воздействуют пакеты напряжений Uj с выходной клеммы контролируемой цепи Ц и напря жения и с выхода детектора 8 образу ется постоянное напряжение ug-- cosu;.,r, где К - коэффициент преобразования фазового детектора В/рад. Напряжение Ug через фильтр 9 нижних частот воздействует на управляющий вход генератора 1, изменяя его частоту U) до значения, при котором это Напряжение будет минимальным. За несколько часов тактов коммутации это напряжение практически становится близким к нулю (), В другой полупериод коммутации на выходе фазового детектора 8 образ ется напряжение (T-AT), где ЛТ известн ая задержка , вносимая звеном 6, выбираемая из условия дТГ лс2ПГ / а/. 1 9 В результате непрерывной работы коммутаторов 3 и 7 на выходе фазового детектора 8 наряду с постоянной возникает и переменная составляющая напряжения частоты коммутации с амплитудойJ(i Jvy,o - Т С05%СГ-ДТ) . V119 4Автоматическая подстройка частоты (f генератора 1 обеспечивает работу фазового детектора 8 вблизи нуля, т,е, на линейном участке преобразовательной характеристики. Поэтому амплитуда переменного напряжения при условии Af« 2г((уимёет вид ,9 )1 Переменное напряжение Up ваделяется фильтром 10 частоты коммутации и выпрямляется синхронным детектором 11. Выпрямленное напряжение U WfV воздействует на управляющий вход генератора 2, изменяя его частоту (J/j. до значения, при котором напряжение при близится к нулю. Пренебрегая статизмом системы автоподстройки частоты, получаем (,)Т-Ю2АТ 0, откуда измеряемое время задержки (Уд Т ДГ л) Колебания генераторов 1 и 2 смешиваются в балансном смесителе 13. Вторым фильтром U нижних частот выделяются колебания разностнсЛ частотыСР - It}, которые поступают на один из входов цифрового частотомера 15« На другой вход частотомера 15 поступают колебания генератора2 с частотой Cf. При работе частотомера 15 в режиме измерения отношения частот U/I,/()Ц ) его показания будут пропорциональны измеряемой . В качестве блока с известной задержкой может быть использована, например, интегрирующая RC-цепь из стабильного резистора R и конденсатора С ). Таким образом, данный измеритель позволяет полностью автоматизировать процесс измерения, За счет автоматической настройки высокочастотных генёраторов на близкие частоты устранена погрешность от дисперсии времени задержки контролируемой цепи. Сравнение пакетов по фазе повышает помехозащищенность измерителя времени задержки и расширяет диапазон измеряемых значений в области малых значений. Сняты ограничения ма форму амплитудно-частотной характеристики контролируемой цепи, что позволяет измерять задержку апериодических звеньев. Формула изобретения Коммутационный измеритель време- ни задержки, содержащий два высокочастотных генератора, коммутационный генератор, первьгй кЬммутатор входами соединенный с вцходами двух высокоча стотнйх генераторов, управляк м входом подключенный к выходу к 1мутацион ного генератора, входную iiqieMMy контролируемой цепи, соединенную с вХой широкопопосного аттенюато0а и выходом первого коммутатора, фазовый детектор одним входом соединенный с выходной клеммой koHTpoJWpyeMc i цепи, выходомс, фильтромчастоты коммутации, и Цифровой частотомер, о т л и чаю щ и и с я тем, что, с целью автоматизации измерения и повышения точности введены блок задержки, второй коммутатор, синхронный детектор, балансный смеситель и фильтры нижних частог, при этом входная клемма контролируемой цели соединена с входом блока задержки, выход которого соединен с одним из входбв второго коммутатор ра, другой вход которого подключен к выходу шрокрпрлосного аттенюатора выход второго коммутатора подключен к второму входу фазового детектора, выход фильтра частоты коммутации подключен к входу синхронного детектора, (11ий вход которого соединвн с упа авля1ощим входш второго коммутатора и выходом коммутационного генератора, выход синхронного детектьра соединен с управляющим входом второго высокочастотного генераfQpa, управляющий вход первого высбкочастотного генератора через первый фильтр нижних частот соединен с 19б1 одом; фазового детектсч а, а выходы высокочастотных генераторов.соединены с. входами балансного смесителя, выход которого через второй фильп-р нижних частот подключен к одному входу цифрового частотомера, другой вход которого подключен к второго вы- , сокомагстотного генератора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1« Измерения в электронжк е. Справочник под ред. 6.А Доброхотова, М.-Л., Энергия, Т965, т. 2, с. , рис.10.. . 2, Авторское свидетельство СССР М- 81995, кл. Н 03 К 5/13, 08.10.73.

VH/ V Ч

АА7

Уч /X

X/ ч/г

t. t

III

.i

(

V V V

k V

л

Л л л л

: VV V

V

1/ . /X

/ /

i

1 t

tft.2