Осциллографический измеритель параметров сверхвысокочастотных многополюсников Советский патент 1983 года по МПК G01R13/28 

лучевой индикации, а (.т-1}-е входы с выходами двухвходовых Элементов И, первые входы которых подключены к (т-1)-м выходам блока управления и входам первого коммутатора, а вторые входы - к (т-1)-м управляющим входам второго коммутатора, связанным с выходами переключатепя, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом источника контрольного сигнала, а выходы - с входами третьего коммутатора выходы которого подключены к входам регистра памяти, выходами связанного с входами блока цифровой индикации.

ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ СВЕРХИЛСОКОЧАСТОТНЫХ МНОГОПОЛОСНИКОВ, содержащий т-канальный коммутатор/ (т-Т) сигнальных входа которого соединены с шинами выходных сигналов исследуемого мно,гополюсника, т-й сигнальный вход с выходом источника контрольного сигнайа, а m управляющих входов с га выхода блока управления, селективный усилитель, выходом подключенный к входу синхронного детек ора,iи блок электронно-лучевой индикации, вход вертикального отклонения которого связан с выходом усилителя постоянного тока, а вход гориэонтг1льного отклонения - с lm+1)-M выходом блока управления и шиной управления частотой испыта, тельного сигнала, о т л и ч а ющ и и d я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, он снабжен управляемлм усилителем, аналоговь л ключом, бло- ком выделения максимума, элементе задержки, двумя компараторами, 2(in-1) четырехвходовыми и (т-1) двухвходовыми элементами И, (т-1) реверсивными счётчиками, т-входо- , вым элементом ИЛИ, тремя коммутатоpauK-f двумя дешифраторами, переклю1чателем, аналого-цифровым преобразователем, pet иcтpoм памяти и бяоком цифровой индикации, причем сигнальный вход управляемого усилителя соединен с выходом т-канального коммутатора, выход - с входом селективного усилителя, а управляющие входы - с выходами первого дедтфратора и первыми входами первой и второй груйп четырехвходовых эйеме тов И, вторые входы группы .четырехвходовых элементов И подключены к первому выходу блока управления, вторые входа второй группы четырехвходовых элементов И связаны с (т-1) -м выходом блока управления, третьи входы четырехвходовых элементов И соединены с (т+2)-м выходом блока управления, входом элемента задержки, управляющим входом усилителя постоянного тока и управляющим входом аналогового клю- ча, выход которого подключен к сиг- i нальному входу усилителя постоянного тока, а вход - к выходу синхроиного детектора и сигнальному входу блока йьеделеИия максимума, управляющий вход которого связан с выходом элемента задержки, а выход с объединеннгЛии первыми входами первого и второго компараторов, вторые W входы которых соединены с шинами Пороговых напряжений, а выходы - с четвертыми входами четырехвходовых элементов И, выходами подключенных ;К входам сложения и вычитания реверсив|{Ых счетчиков, выходы которых связаны с входами первого и второго коммутаторов, выходами соединенных с входами первого и второго дешифраторов, выходы второго дешифратора подключены к управляющим входам третьего коммутатора, т-й вход первого дешифратора связан с т-м выходом блока управления и т-м входом ra-BxodoBoro элемента ИЛИ, выход которюго соединен с входом мо- дуляции по яркости блока электронно

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке автоматических измерителей параметров сверхвысокочастотных многополюсников. Известен осциллографический измеритель парс1метров сверхвысокочастотных многополюсников, содержащий последовательно соединенные селективный усилитель синхронный детектор, усилитель постоянного -тока и блок электронно-лучевой индикации Недостатком этого устройства является большое время измерения. Наиболее .близким по технической сущности к предлагаемому является осциллографический измеритель параметров сверхвысокочастотньох многополюсников, содержащий аттенюаторы входы которых соединены с шинами выходных сигналов исследуемого многополюсника, а выходы - с (m-l) сигнальньлми входами т-канального коммутатора, т-й cигнaJtIЬHый вход которого подключен к выходу источника контрольного сигнала, m управляющих входов - к m выходам блока управления, а выход к входу предварительного усилителя, выход кото рого связан через аттенюатор с входом селективного усилителя, выходом соединенного с входом синхронно го детектора, выход йоторого подклю чен к входу усилителя постоянногхэ тока, выходсм связанный с входом вертикального отклонения блока элек ронно-лучевой индикации, вход горизонтального отклонения которого соединен с )-м выходом блока уп равления t23« Недостатками известного устройст за являются низкие точность и производительность измерений. . I Цель изобретения - пов{Я11ение точ ности и производительности измерений. Поставленная цель достигается тем, что осциллографический измериi тель параметров сверхвысокочастотных многополюсников, содержащий т-канальный коммутатор., fm-1) сигнальных входа которогб соединены с шинами выходных сигналов исследуе.мого многополюсника , т-й сигнальный вход - с выходом источника контрольного сигнала,, а m управляющих входов - с m выходами блока управления/ селективный усилитель, выходом подключенный к входу синхронного детектора, и блок электронно-лучевой индикации, вход вертикального отклонения которого связан с выходом усилителя постоянного тока, а вход гориЗонтального отклонения - с (т-«-1)-м выходом блока управления, и шиной управления частотой испытательного сигнала, снабжен управляемым усилителем, аналоговым ключом, блоком выделения максимума, элементом задержки, двумя компараторами, 2(т-1)четырехвходовыми и . (т-1) двухвходовыми элементами И, (т-1) реверсивными сч.етчиками,тремя KOh iyTaTopaMH,двумя дешифраторами, переключателем, т-входбвым элементом ИЛИ, аналогоцифровым преобразователем, регистром памяти и блоком цифровой индикации, лричем сигнальный вход уп.равляемого усилителя соединен с выходе т-канального коммутатора, выход - с входом селективного усилителя, а управляющие входы - с выходами первого дешифратора и первыми входами первой и второй групп четырехвходовых элементов и, вторые входи первой группы четырёхвходовых элементов и подключены к первому выходу блока управления, вторые входы второй группы четырехвходовых элементов И связаны с (т-1)-м выходе блока управления, третьи входы четырехвходовых элементов И соединены с Ст+2)-м выходом блока управления, выходом элемента задержки, управляющим входсм ускпятепя постоянного тока и управляющим входам аналогового ключа, выход которого подключен к сигнальному входу усилителя постоянного тока, а вход |К выходу синхронного детектора и сигнальному входу блока выделения максимума, управляющий вход которо связан с выходом элемента аадержки а выход - с объединенными первыми входами первого .и второго компарат ров, вторые входы которых соединены с шинами пороговых напряжений, а выходы - с четвертыми входами четы рехвходовйх элементов -И, выходами подключенных к входам сложения и вычитания реверсивных счетчиков, выходы которых связаны с входа1т первого и второго коммутаторов, вы- ходами соединенных с входами перво го и второго дешифраторов, выходы второго дешифратора подключены к управляющим входам третьего коммута тора, т-й вход первого дешифратора связан с т-м выходом блока управления и т-м входом т-входового элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом модуляции по яркости блока электронно-лучевой индикации, а (m-l)-e входы - с выходами двухвходовых элементов И, первые входы которых подключены к (т-1)-м выходам блока управления и входам первого коммутатора, а вторые входы - к (т-1)-м управляющим входам второго коммутатора, связанным с выходами переключателя,причем вход аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом источника контрольного сигнала, а выходы - с входами третьего коммутатора, выходы которого подключены к входам регистра памяти, выходами связанного с входами блока; цифровой индикации, На чертеже представлена структур ная электрическая схема устройства. Устройство состоит из т-канаЛьного коммутатора 1, управляемого усилителя 2, селективного усилителя 3, синхронного детектора 4, аналогового ключа; 5, усилителя 6 постоянного тока, блока 7 электроннолучевой индикации, блока 8 управления, блока 9 выделения максимума, элемента 10 задержки, первого 11 и второго 12 компараторов, 2(т--1) четырехвходовых элементов И 13 и 14 (первая группа) и 15 и 16 (вторая группа), (m-l) реверсивных счетчиков 17 и 18, первого 19, второго 20 и третьего 21 ко1 1утаторов, первого 22 и второго 23 дешифраторов, регистра 24 памяти, блока 25 цифровой индикации, переключателя 26, (т-1) двухвходовых элементов И 27 и 28, т-входового элемента ИЛИ 29, источника 30 контрольного сигнала и анал го-цифрового преобразователя 31 Устройство работает следующим образом. Измеряемзге сигналы U , , . ., U подаются с шин, связанных с выходакш сверхвысокочастотного многополюс ника на 1, ..., т-1 входы кокв ута-тора if на т-й вход которого подает ся контрольный сигнал с выхода ис точнйка 30. Блок 8 управления вырабатывает на 1, ..., m выходах прямоугольные тактовые импульры, длительность которых равна периоду развертки, на (ш+1) выходе пилообразный сигнал развертки, а на (m+Z) выходе прямоугольные импульсы обратного хода, длительность которых равна длительноети обратного хода развертки. Тактовые импульсы подаются на элементы И 13-16 27 и 28, элемент ИЛИ 29 и коммутаторы 1 и 19. Коммутатор 1 периодически подает входные Сигналы U|, ..., Urn-/и контрольный сигнал и на вход вертикального отклонения блока 7 через усилители 2 и 3, детектор 4, ключ 5 и усилитель 6. Коммутатор 19 переключается синхронно с ко Ф1утатором 1 и периодически подает выходные сигналы счетчиков 17 и 18 на входы дешифратора 22, который преобразует их в сигналы управления усилителем 2. Каждый счетчик 17 и 18 имеет п-устойчивых состояний, которым соответствует п ступеней усиления усилителя 2 с коэффициентами передачи К К /0где 3 1,2,,..,п - номер ступени усиления усилителя 2, К - коэффициент передачи первой ступени усиления усилителя D - постоянная величина, равная от ношению коэффициентов пер едачи соседних ступеней усиления усили теля 2. БЛОК 9 выделяет максимальное значение выходного сигнала детектора 4 и запоминает его на время прямого хода развертки. Сигнал развертки с блока 8 подает ся на вход горизонтального отклонения блока 7 и одновременно на шину сигнала управления частотой внешнего сверхвысокочастотного генератора. Импульсы обратного хода с блока 8 подаются на ключ 5, усилитель 6, элементы И 13-16 и через элемент 10 задержки на блок 9 выделения максимума. Ключ 5 периодически отключает детектор 4 от усилителя 6 на время обратного хода развертки, в течение которого осуществляется коррекция дрейфа нуля усилителя 6 и индикация линии нулевого уровня на экране блока 7. Под действием импульсов обратного хода блок 9 периодически сбрасывает предыдущее значение максимума и подготавливается к выделению следующего максимгшьного значения. Дальнейшая работа индикачгора рас сматривается на примере обработки сигнала, поступающего на первый сиг нальный вход коммутатора 1.. При поступлении тактового импуль са на первый управлянвдий вход комму татора 1 с выхода блока 8 управления входной сигналпроходит через коммутатор 1, усиливается усилителями 2 и 3 и детектируется по ампли туде детектором 4. Блок 9 выделяет максимальное значение выходного сигнала детектора 4, которое сравнивается компараторами 11 и 12 с пороговыми значениями Uo и DU,. При выполнении условия Ujg, UQ срабатывает компаратор 11 и открывает элемент И 13, на который подается открывающий сигнал с первого выхода блока 8. Элемент,И 13 пропускает импульс обратного хода на вход сложения счетчика 17, который переключается в следующее устойчивое состояние. Коммутатор 19 подает выходные сигналы счетчика 17 на дешифратор 22, который включает следующую ступень большего усиления усилителя. 2. В результате выходной сигнал детектора 4 увеличивается в D раз.I Аналогичные переключения происходят через каждые (тп-1) периодов развертки, в течение которых обрабатываются остальные (т-1)сигналов, пока не окажется выполненным условие Uc,- UM DUtj. При этом компараторы 11 и 12 не срабатывают и не открывают элементы И 13-16. При включении ступени наибольшего усиления усилителя 2 элемент И 1 закрывается под действием сигнала с первого выхода дешифратора 22, предохраняя индикатор от циклического переключения при выполнений с условия UMI Ife . Индикатор находится в этом состо нии , пока не окажется выполненным условие Ц 7 DU{,. При этом срабатывает компаратор 12 и открывает элемент И 14, на который также подае.тся открывающий сигнал с первого выхода блока 8. Элемент И 14 пропускает импульс обратного хода на вход вычитания счетчика 17, который переключается в следующее устой вое состояние, соответствующе включению следуняцей ступени меньшего усиления усилителя 2. В результате . выходной сигнал детектора 4 уменьшается в D раз.. Аналогичные переключения происхо дят через каждые (т-1) периодов раз вертки, пока не окажетсявыполненным условие Uf,f UM, J)Uu. При включении ступени нгшменыяеipo усиления усилителя 2 элемент И 14 закрывается под действием сигнала с последнего выхода дешифратора 22 , хфедохраняя индикатор от циклического переключения при выр полнении условия 11,7 DU. Индикатор находится в этом состоянии, пока не окажется выполненным условие Uj;, Up. Далее индикатор работает аналогично описанным ранее случаям. При обработке входных сигналов и, ..., и.4индикатор работает аналогично обработке сигнала U . При обработке контрольного сигнала Uhi дешифратор 22 устанавливается в состояние, соответствующее включению первой ступени усиления усилителя 2 с коэффициентом передачи К. Пороги срабатывания , DU компараторов 11 и 12 выбираются так, чтобы обеспечить удержание се,мейства частотных характеристик в пределах экрана блока 7. При этом i счетчики 17 и 18 запоминают коды ступеней усиления усилителя 2, соответствующих удержанию каждой из характеристик семейства. Время задержки элемента 10 задержки выбирается больше времени, необходимого для однократного переключения элементов индикатора. Переключатель 26 подает открывающий сигнал на один из элементов И 27 или 28, который пропускает соответствующий тактовый импульс на вход элемента ИЛИ 29. Тактовые импульсы, соответствующие интервалам индикации контрольного сигнала Uj , подаются на т-й вход элемента ИЛИ 29 непосредственно. С выхода элемента ИЛИ 29 тактовые импульсы поступают на вход модуляции по яркости блока 7 электронно-лучевой индикации, чем обеспечивается выделение по яркости частотной характеристики, выбранной переключателем 26, а также линией контрольного и нулевого уровней... Одновременно сигнал с выхода переключателя 26 поступает на коммутатор 20, который подает на дешифратор 23 выходные сигналы одного из счетчиков 17 или 18, в котором записан код номера j 1, ..., п ступени ; усиления усилителя 2, соответствуют щей частотной характеристике, выбранной переключателем 26. Дешифратор 23преобразует этот код в сигнал управления коммутатором 21. Аналогоцифровой преобразователь 31 преобразует контрольный сигнал. U в код . Коммутатор 21 записывает в регистр 24палмти КОД N с сдвигом в сторону стаЕЧиих разрядов на число разрядов, обеспечивающих коэффициент деления Nд D, чти эквивалентно умножению кода N на число D. В результате в регистр 24 памяти записывается код произведения N . Блок 25 цифрОвоЛ индикации преобразует код N в цифровые показания. . Измерения параметров на конкретной частоте осуществляется путем регулировки уровня контрольного сиг нала и до тех пор, пока на экране блока 7 линия контрольного уровня не пересечется на заданной частоте с частотной характеристикой, выбран ной переключателем 26. Отсчет измеряемой величины производится по показаниям блрка 25. Кокмутатор 21 и регистр 24 памяти наиболее просто реализует ся в случае, когда D 2 (где Р - целое число), а аналого-цифровой преобразователь 31 преобразует контрольный сигиал и, в целочисленный код N. При этом умножение кода N на число NA D 2 сводится к записи кода Ыщ в регистр 24 памяти с сдвигом на двоичных разр5вдов. В случае, ког да D 10 (где е- целое число), дешифратор 23 управляет положением десятичной запятой или указателем масштаба в блоке 25, на который непосредственно подается код NW. Введение в устройство управляемо УО ,усилителя, элемента задержки, блока выделения максимума, компараторов, четырехвходовых элементов И, реверсивных счетчиков, первоп. коммутатора и первого дешифратора позволяет автоматизировать установку семейства измеряемых-частотных характеристик в пределах экрана бйока электронно-лучевой индикации, вследствие чего расширяется динамический диапазон устройства при работе в автоматическом режиме. Включение между синхронным детектором и усилителем постоянного тока аналогового клктаа обеспечивает автоматическую коррекцию дрейфа нуля усилителя постоянного тока, что повьииает точность измерения. Использование переключателя , двухвходовых элементов И и т-входового элемента ИЛИ обеспечивает выделение по яркости линий контрольного и нулевого уровней, а также выбранной частотной характеристики, что упрощает процесс измерения. Введение аналого-цифрового пре-, образователя, второго коммутатора, второго дешифратора, третьего коммутатора, регистра памяти и блока цифровой индикации позволяет повысить точность измерений. В результате предлагаемое устройство позволяет повысить точность и производительность измерений.