Устройство для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик Советский патент 1988 года по МПК G01R27/28 

со со

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для наблюдения и измерения параметров амплитудно-частотной характеристики активных четырехполюсников.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства} на фиг. 2 - временные диаграммы; поясняющие работу устройства; на фиг. 3 и 4 - примеры конкретной реализации знакогенератора и блока управления устройства соответственно.

Устройство (фиг, 1) содержит перестраиваемый генератор 1, генератор 2 модулирующего напряжения, иссле- дуемьш четырехполюсник 3, высокочаспоступающей с второго выхода блока 19 управления. В течение паузы меж двумя командами на выходе генерато 2 сохраняется постоянное напряжени равное значению, достигнутоьгу на м мент окончания разрешающей команды входе. Выход генератора 1 подключе к входу исследуемого четьфехполюс 0 ника 3, к второму входу высокочаст ного переключателя 4 и к входам фо мирователя 5 реперной метки и форм рователя 6 частотных меток. Формирователь 5 реперной метки состоит

5 из аттенюатора, узкополосного филь настроенного на известную частоту, и усилителя-формирователя.

Формирователь 6 частотных меток состоит из аттенюатора, стробоскоп

тотный переключатель 4, формирователь 20 ческого смесителя, фильтра нижних

частот, усилителя-формирователя и

25

30

35

5 реперной метки, формирователь 6 частотной метки, амплитудный детектор 7, компаратор 8, преобразователь 9 код - напряжение, триггер 10,блок 11 совпадений, счетчик 12, блок 13 цифрового лoгapиф иpoвaния, регистр 14 входного сигнала, регистр 15 выходного сигнала, блок 16 вычитания, п-каналов 17-1 - 17-п индикации амплитуды, блок 18 пересчета, блок 19 управления, генератор 20 импульсов, распределитель 21 импульсов, выклю- чатель 22, блок 23 управления вводом- выводом, элемент ИЛИ 24,компаратор 25 кодов, блок 26 кодирования уровня, знакогенератор 27, первую 28 и вторую 29 клеммы устройства для подключения исследуемого устройства.Перестраиваемый генератор 1 является источником высокочастотной мощности для исследуемого четырехполюсника 3 и представляет собой генератор дециметрового диапазона на метал- локерамической лампе с перестраиваемой по частоте узкополосной нагруз- кой в виде объемного резонатора, позволяющего получить сигнал мощностью 200 - 250 Вт при высокой экономичности схемы и конструктивной простоте исполнения. Перестройка резонатора, а следовательно, и частоты выходного сигнала генератора 1 осуществляется сигналом с выхода генератора 2 модулирующего напряжения. Генератор 2 модулирующего напряжения содержит управляемый генератор пилообразного напряжения, величина которого измеряется во время присутствия на входе генератора 2 разрешающей команды.

40

50

55

генератора импульсов. Высокочастот ный переключатель 4 выполнен на p-i-n диодах, на выходах переключа теля 4 включены направленные ответ тели, обеспечивающие работу диодов при допустимых значениях мощности коммутируемого сигнала.

Первый вход высокочастотного пе ключателя 4 соединен с выходом исследуемого четырехполюсника 3. Вых переключателя 4 соединен с входом амплитудного детектора 7, выход ко торого соединен с первым входом ко паратора 8. Второй вход компаратор 8 подключен к выходу преобразовате ля код - напряжение 9. Выход компа ратбра 8 через последовательно сое диненные триггер 10, блок 11 совпа дений и счетчик соединен с входом блока 13 цифрового логарифмировани и входом преобразователя 9 код - н пряжение. Вьпсод блока 13 цифрового логарифмирования соединен с входам регистров 14 и 15 входного и выход ного сигналов, выходы которых подк чены к соответствующим входам блок 16 вычитания. Первый выход блока 1 управления соединен с вторым входо триггера 10 и с устантовочным входо счетчика 12, второй выход блока 19 управления - с управляющим входом генератора 2 модулирующего напряже ния, третий выход - с первым входо распределителя 21 импульсов, четве тый выход - с управляющим входом в сокочастотного переключателя 4, пя Tbtfi выход - с управляю1цим входом р гистра 14 входного сигнала, шестой

поступающей с второго выхода блока 19 управления. В течение паузы между двумя командами на выходе генератора 2 сохраняется постоянное напряжение, равное значению, достигнутоьгу на момент окончания разрешающей команды на входе. Выход генератора 1 подключен к входу исследуемого четьфехполюсника 3, к второму входу высокочастотного переключателя 4 и к входам формирователя 5 реперной метки и формирователя 6 частотных меток. Формирователь 5 реперной метки состоит

из аттенюатора, узкополосного фильтра, настроенного на известную частоту, и усилителя-формирователя.

Формирователь 6 частотных меток состоит из аттенюатора, стробоскопи5

0

5

0

0

5

генератора импульсов. Высокочастотный переключатель 4 выполнен на p-i-n диодах, на выходах переключателя 4 включены направленные ответви- тели, обеспечивающие работу диодов при допустимых значениях мощности коммутируемого сигнала.

Первый вход высокочастотного переключателя 4 соединен с выходом исследуемого четырехполюсника 3. Выход переключателя 4 соединен с входом амплитудного детектора 7, выход которого соединен с первым входом компаратора 8. Второй вход компаратора 8 подключен к выходу преобразователя код - напряжение 9. Выход компа- ратбра 8 через последовательно соединенные триггер 10, блок 11 совпадений и счетчик соединен с входом блока 13 цифрового логарифмирования и входом преобразователя 9 код - напряжение. Вьпсод блока 13 цифрового логарифмирования соединен с входами регистров 14 и 15 входного и выходного сигналов, выходы которых подключены к соответствующим входам блока 16 вычитания. Первый выход блока 19 управления соединен с вторым входом триггера 10 и с устантовочным входом счетчика 12, второй выход блока 19 управления - с управляющим входом генератора 2 модулирующего напряжения, третий выход - с первым входом распределителя 21 импульсов, четвертый выход - с управляющим входом высокочастотного переключателя 4, пя- Tbtfi выход - с управляю1цим входом регистра 14 входного сигнала, шестой

выход - с управляющим входом триггер 15 выходного сигнала.

Первьш вход блока 19 управления соединен с выходом генератора 20 импульсов, с вторым входом блока 11 совпадений, с первым входом блока 18 пересчета, с входом выключателя 22 и с управляющим входом блока 23 управления вводом-выводом. Второй вход блока 19 управления соединен с выходом формирователя 6 частотных меток. Выход формирователя 5 реперных меток соединен с вторым входом распределителя 21 импульсов, выходы которог подключены к соответствующим первым входам п-каналов 17-1 - 17-п индикации амплитуды. Выход блока 16 вычитаний соединен с вторыми входами п-каналов 17-1 - 17-п индикации ам- плитуды. Каждый га-й выход блока 23 управления вводом-выводом соединен с (т+2)-м выходом каждого канала 17-п индикации амплитуды, каждый т -й выход блока 23 управления вводом-выво- дом - с (m+m +2)-M входом каждого канала 17-п индикации амплитуды, дг,-й выход блока 23 управления вво- дом-вьшодом - с соответствующим входом п-го канала 17-п индикации ам- плитуды, а выход d, блока 23-управления вводом-выводом подключен к второму входу блока 18 пересчета (т,т , и п - натуральные числа).

Первый вход знакогенератора 27 соединен с выходом блока 18 пересчета, второй вход - с выходом блока 26 кодирования уровня, с первым входом компаратора 25 кодов и с информационным входом каждого канала 17-п индикации амплитуды. Выход выключателя 22 соединен с входом блока 26 кодирования уровня, выход компаратора 25 кодов - с третьим входом знакогенератора 27, п выходов каждого соединены с соответствующим индикаторным входом п каналов 17-1 - 17-п индикации амплитуды, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ 24, выход которого подключен к второму входу компарато- ра 25 кодов.

Каждый канал 17-п индикации амплитуды выполнен в виде т-коммутаторов 30-1 - 30-т вывода, т-коммутаторов 31-1 - 31-га ввода, сумматора 32, первого и второго преобразователей 33 и 34 кода, блоков 35-1 - 35-т памяти и индикатора 36. Выход каждого комму

Q 15 20 25 -JQ

0

5

0

5

татора 31-т ввода через соотпетст- вующий блок 35-т памяти соединен с первым входом соответствую1цего коммутатора 30-т вьгеода, выход каждого из которых соединен с входом первого преобразователя 33 кодов, вьгход которого подключен к первому входу сумматора 32, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя 34 кодов. Выход сумматора 32 соединен с входом индикатора 36.

Управляющие входы каждого блока 35-т памяти соединены с первым входом канала 17-п индикации амплитуды, первый и второй входы т-коммутаторов 31-1 - 31-т ввода соединены с вторым и с (т+2)-м входами канала 17-п индикации амплитуды соответственно, вторые входы т-коммутаторов 30-1 - 30-п вывода соединены с соответствующими ( + 2)-ми входами канала 17-п индикации амплитуды, управляющий вход т-коммутаторов 30-1 - 30-т вывода соединен с соответствующим входом канала 17-п индикации амплитуды, вход второго преобразователя 34 кодов соединен с информационным входом, а управляющий вход индикатора - с индикаторным входом канала индикации амплитуды, выход т-коммутаторов 30-1 - 30-п вьгоода соединен с выходом канала 17-п индикации амплитуды .

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 20 на первый вход блока 19 управления поступают импульсы (фиг. 2а), которые формируют на втором выходе блока 19 управления периодически появляющуюся команду (фиг. 25), поступающую на управляющий вход генератора 2 модулирующего напряжения. По этой команде происходит запуск генератора 2 и осуществляется перестройка частоты выходного сигнала генератора 1 (фиг.21). Время между двумя последовательно появляющимися сигналами на втором выходе блока 19 управления (фиг.4) больше времени перестройки частоты генератора 1 на время измерения входного (РВ, ) и выходного (Pgy,) сигналов четырехполюсника и время записи результата в один из частотных каналов индикации амплитуды.

Сигнал с выхода генератора 1 поступает на вход исследуемого четьфех- полюсника 3 и на входы формирователя

6 частотных меток, формирователя 5 реперной метки и на вход переключателя 4. При этом значения частот, на которых измеряется амплитудная характеристика четырехполюсника 3, определяются настройкой формирователя 6 частотных меток, а начало анализируемого участка - частотой настройки формирователя 5 реперной метки. Час- тоты настройки фop иpoвaтeлeй 5 и 6 кратны между собой. Снятие АЧХ однократным изменением частоты сигнала в рабочем диапазоне определяется начальной установкой частоты выходного сигнала генератора 1 в соответствии с настройкой формирователя 5 реперной метки.

Сигнал, появившийся на выходе формирователя 6 частотных меток (фиг. 2 в), поступает на второй вход блока 19 управления (фиг. 4). При этом сигнал на втором выходе блока 19 управления выключается, перестройка частоты выходного сигнала гене- ратора 1 прекращается, на четвертом выходе блока 19 управления появляется команда (фиг. 2е), поступающая н управляющий вход переключателя 4 и устанавливающая его в положение измерения Pgy . Команда (фиг. 2 е) с певого выхода блока 19 управления поступает на первьи вход триггера 10 и счетчика 12 п устанавливает триггер 10 в исходное состояние, а счетчик 12 - в ноль. При этом на выходе преобразователя 9 код - напряжение и на втором входе компаратора 8 напряжение равно нулю, а на первом входе блока 1 1 совпадений присутствует синал, разрещающий прохождение с второго входа блока 11 на его выход татовых импульсов с выхода генератора 20. С выхода блока 11 тактовые импульсы поступают на вход счетчика 12. Сигнал с выхода генератора 1 (Р „) поступает на первый вход переключателя 4 и через переключатель поступает на вход амплитудного детектора 7. С его выхода постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде Pgx. поступает на первый вход компаратора 8.

По мере накопления сг1етчиком 12 тактовых импульсов нарастает напряжение на выходе преобразователя 9 код - напряжение (фиг. 2), а при равенстве его с выходным напряжение амплитудного детектора 7 на выходе

0 5

5

0

5

0

5

0

компаратора 8 формируется импульс напряжения, который поступает на второй вход триггера 10, сбрасывает его и в счетчике 12 оказывается накопленным число, пропорциональное амппкту- де напряжения на выходе амплитудного детектора 7. Двоичный код числа, записанный в счетчике 12 и преобразованный Б логарифм этого числа блоком 13 цифрового логарифмирования, записывается за время действия сигнала записи с пятого выхода блока 19 (фиг. 2 к) в регистр 14 входного сигнала для промежуточного запоминания. Вьфаботка этого сигнала записи происходит с задержкой относительно команды обнуления с четвертого выхода блока 19 на время не менее 1-2, где Т - период повторения тактовых импульсов, k - число разрядов счетчика 12. На этом измерение, промежуточное запоминание и подача кода числа, пропорционального логарифму входного сигнала исследуемого четырехполюсника 3, на первом входе блока 16 вычитания заканчиваются.

После окончания действия сигнала с шестого выхода блока 19 управления начинается измерение выходного сигнала исследуемого четырехполюсника 3, начиная с момента появления на третьем выходе блока 19 управления команды (фиг. ), поступающей на управляющий вход переключателя 4 и устанавливающей его в положение измерения Pji,. При этом сигнал с выхода исследуемого четырехполюсника 3 ( поступает на второй вькод переключателя и с его выхода н вход амплитудного детектора 7. Команда с первого выхода блока 19 управления поступает на первый вход триггера 10 и счетчика 12 и устанавливает триггер 10 в исходное положение, а счетчик 12 - в ноль. При этом на выходе преобразователя 9 код - напряжение напряжение равно нулю и блоки 11, 12, 8, 9, 10 и 13 работают так же, как и при измерении входного сигнала. С задержкой относительно команды обнуления на время не менее Т-2 (такое же, как и при измерении входного сигнала) на шестом выходе блока 19 управления появляется сигнал (фиг. 2 к) записи в регистр 15. За время действия этого сигнала информация об амплитуде выходного сигнала исследуемого четырехполюсника записывается с выхода

7137

в регистр 15 для промесчетчика 12

жуточиого запоминания.

На этом измерение, промежуточное (запоминание и подача на второй вход с блока 16 вычитания кода числа, пропорционального логарифму выходного сигнала исследуемого четырехполюсника, заканчивается и код числа, равного разности логарифмов выходного и входного сигналов, поступает с выхода блока 16 вычитания на вторые входы коммутаторов ввода частотных каналов. После окончания действия сигнала записи на шестом выходе бло- ка 19 управления (фиг. 4) и формирования сигнала разности на выходе блока 16 в блоке 19 управления на третьем выходе появляется импульс (фиг. 2л), поступающий на первый вход распределителя 21 импульсов.

После окончания действия импульса на третьем выходе блока 19 управления на втором выходе этого блока появляется сигнал, обеспечивающий перестройку частоты сигнала генератора 1 и начало нового цикла измерения в следующей частотной точке снимаемо АЧХ. Для определения начала отсчета АЧХ, а также для последующегр пересчета числа частотных меток в числовые значения параметров АЧХ (верхняя и нижняя граничные частоты, полоса пропускания) в процессе перестройки генератора 1, сигнал поступает на вход формирователя 5 репер- ной метки, выходной сигнал которого (фиг. 2м) поступает на второй вход распределителя 21 импульсов, обеспе- чивая, тем самым, такой порядок работы выходов распределителя, при котором первый пришедший после реперно метки импульс на первом входе распределителя 21 с третьего выхода блока 19 управления включает команду записи в память частотных каналов на первом выходе распределителя (фиг. 2н), второй - на втором (фиг. 2р), п-й на п-м (фиг. 2с). Таким образом, номер частотного канала, в память которого записывается информация на данной частоте, определяется наличием команды на одном из выходов распределителя 21. Номер выхода определяется числом частотных меток, по- явившихся после той частотной метки, которая совпадает с реперной и считается первой.

8

ю с 0

5

0

5

«

0

При установленной в блоке 23 управления вводом-выводом на первом выходе команде, поступающей на второй вход коммутаторов 31-1 ввода каналов 17-1 - 17-п, разрешающей прохождение сигнала через коммутаторы 31-1 с первого входа, информация с выхода блока 16 вычитания поступает на первый вход блока 35-1 памяти каналов 17-1 - 17-п. При наличии на первом выходе распределителя 21 команды происходит запись информации в блок 35-1 памяти канала 17-1 за время действия команды. При появлении команды на втором выходе распределителя 21 происходит запись информации в блок 35-2 памяти канала 17-2 и так поочередно до канала 17-п. После записи в канале 17-п цикл записи АЧХ заканчивается. Для записи в блоки 35-2 - 35-т памяти каналов 17-2 - 17-п необходимо установить команду разрешения на соответствующем выходе блока 23.

Отображение информации, накопленной в блоках 35-1 памяти каналов 17-1 - 17-п происходит следующим образом.

При установлении в блоке 23 управления вводом-выводом на первом выходе команды, поступающей на первый вход блоков 30-1 вывода,и поочередном циклическом установлении команд на выходах d , - d блока 23 (фиг.2у, Ф,и,) с периодом повторения, пропорциональным периоду повторения импульсов, поступающих с выхода генератора 20 на вход блока 23, время действия импульса на очередном из выходов d, - d г, (фиг. 2,,ц) происходит передача информации с выхода блока 35-1 памяти через блок 30-1 вывода на вход преобразователя 33 в соответствующем канале 17-1 - 17-п.

Для отображения информации, накопленной в блоках памяти 35-2 - 35-т частотных каналов 17-1 - 17-п, устанавливается разрешающая команда на соответствующем выходе блока 23. В каждом из п-каналов 17 информация с выхода преобразователя 33 кода поступает на первый вход сумматора 32 и с ее выхода на первый вход индикатора 36. Кроме того, на индикатор 36 следующим образом выводится для отображения линия относительного уровня. С выхода блока 26 кодирования уровня на вход преобразователя 34 кода в

втоэтом

каждом из п-каналов 17 поступает сигнал в виде дпоичного кода. Выход преобразователя 34 подключен ко рому входу сумматора 32. При на первый вход индикатора 36 каждого из п-каналов 17 одновременно поступают кодовые значения амплитуды, снимаемой характеристики и линии относительного уровня. Положение линии на отображаемой АЧХ выбирается при замыкании выключателя 22. При этом импульсы с выхода генератора 20 поступают на вход блока 26, на выходе которого при этом присутствует изменяющийся двоичный код числа, пропорционального числу импульсов, поступивших на вход блока 26 и представленного в тех же единицах логарифмов

что и код АЧХ. Значение кода числа на выходе блока 26 изменяется циклически от нуля до максимума, определяемого разрядностью входящего в бло 26 счетчика, ограниченной количеством элементов индикации в индикаторе 36.

Р змерение нижней и верхней граничных частот исследуемого четырехполюсника 3 происходит следующим образом.

В процессе вывода информации в моменты действия команды (фиг . 2 v, , ц на выходах d - d блока 23 управления вводом-выводом, на входах элемента ИЛИ 24 поочередно появляются кодовые значения отображаемых на индикаторах амплитуд, которые с выхода элемента ИЛИ 24 поступают на второй вход компаратора 25 кодов, на первый вход которого поступает кодовое значение относительного уровня отсчета с выхода блока 26 кодирования уровня На выходе компаратора 25 кодов появляется сигнал при равенстве кодов на первом и втором входах.

На втором входе блока 18, являющемся установочным, поступает импуль ный сигнал с выхода d блока 23 управления вводом-выводом, обеспечивающий периодическую установку на выходе блока 18 цифрового кода числа, пропордаонального частоте настройки формирователя 5 реперной метки. Период повторения этого импульсного сигнала пропорционален периоду повторения импульсов на выходе генерато- ра 20 и числу каналов индика1у1и п. На первый вход блока 18 поступают импульсы с Bbixoita генератора 20 и на

0

5

5

0

5

0

5

0

выходе блока 18 устанавливается код числа, пропорционального значению частоты того частотного канала, выходная информация которого в данный момент присутствует на втором входе компаратора 25 кодов.

Равенство кода АЧХ и кода отсчета относительного уровня соответствует граничным частотам полосы пропускания для принятого уровня отсчета. Сигнал равенства кода АЧХ и относительного уровня с выхода компаратора 25 кодов поступает на третий вход знакогенератора 27 (фиг. 3) и запи- сьгоает в один .из его буферных регистров код числа, накопленного в блоке 18, пропорционального значению граничной частоты. Записанные в буферные регистры знакогенератора 27, таким образом, значения нижней и верхней граничных частот, а также значение установленного относительного уровня, код которого с выхода блока 26 поступает на второй вход знакоге- нератора 27, выводятся для индикации с выходов знакогенератора 27 на вторые входы индикаторов 36 п-каналов 17.

Индикатор 36 каждого из п-частот- ных каналов представляет собой один из п-столбцов матричного газоразрядного индикатора, первый вход которого включает в себя такое количество анодных электродов, которое необходимо для отображения максимальной амплитуды снимаемой АЧХ, второй вход включает в себя такое количество анодных электродов, которое необходимо для отображения знаковой (цифровой) информации. Схема управления катодными электродами не приводится. Преобразователи 33 и 34 кода состоят из дещифраторов, преобразующих входную информацию из двоичного кода в код, удобный для отображения на индикаторе 36. Блок 26 кодирования уровня содержит счетчик, блок цифрового логарифмирования и делитель частоты, который обеспечивает изменение выходного кода линии со скоростью, обеспечивающей удобство визуального наблюдения за изменением положения линии на индикаторах. Счетчик после переполнения возвращается в нулевое состояние. Блок цифрового логарифмирования обеспечивает единый масштаб для линии относительного уровня и исследуемой АЧХ. Блок 23 управления вводом-выводом содержит распределитель импульсов и переключатели на m положений, которые .обеспечивают на соответствующих выходах состояние логической 1, разрешающей прохождение информации в коммутаторах ввода 31 и вывода 30.На выходах d , - d „ присутствуют импульсы (фиг. 2у,Ф,ч) с длительностью, необходимой для включения свечения элементов индикаторов 36, и .периодом повторения, обеспечивающим получение немелькающего отображения информации на индикаторах 36.

Один из вариантов реализации знакогенератора 27 представлен на фиг.З Дещифраторы фрагментов знаков формируют код высвечиваемого числа. Если выбран формат знака: семь элементов по вертикали (по столбцам) и пять по горизонтали (по строкам), то дешифраторы имеют пять групп выходов. Каждая группа образует семибитовый код каждого столбца знака. Пять груп подключенные на вторые входы индикаторов 36 соседних каналов 17, образуют знакоместо. Триггер Т, элементы И1 и И2 обеспечивают поочередную запись информации, присутствующей на .первом входе в буферные регистры. В один из регистров оказывается записанным значение нижней граничной частоты, в другой - верхней. После чего на выходе вычислителя абсолютной разности присутствует число, равное значению полосы пропускания, измеренной на заданном уровне. Один из вариантов реализации блока 19 управления представлен на фиг. 4. Делитель частоты блока 19 формирует короткие импульсы, устанавливающие на выходе триггера сигнал логической 1, разрешающий перестройку частоты сигнала генератора. Период следовани импульсов с выхода делителя частоты больше времени перестройки частоты генератора 1 на время измерения входного и выходного сигналов четырехполюсника и записи результата в блок памяти одного из каналов инди кации. Импульсный сигнал, поступающий на второй вход блока 19, устанавливает на выходе триггера состояние логического О.

Ждущий мультивибратор при поступ- пении на его вход импульсного сигнала вырабатывает на выходе импульсное напряжение, длительность которого

,-

.« JC

jn . я 55

35

40

45

50

определяет временную расстановку сигналов на шести выходах блока 19 в соответствии с временными диаграммами (фиг. 25,Э,е,и,,л).

Блок 18 пересчета вьтолнен на базе многоразрядного счетчика с начальной установкой заданного числа методом параллельной записи. Число разрядов счетчика пропорционально числу каналов п индикации амплитуды. Сумматор 32 вьтолнен на элементах ИЛИ, триггер 10 - на элементах ИЛИ-НЕ. Устройство реализует метод измерения АЧХ четырехполюсника как отношение , с использованием одноканальной схемы последовательной обработки с разделением во времени Iпроцесса измерения Р,, и Р. . Уст;ОЪ11 оХ

фойство обеспечивает повышение информативности за счет наличия большей информации о форме наблкщаемых АЧХ при одном и том же количестве диск- |ретных элементов, отображакяцих амплитудные значения наблюдаемой характеристики. Необходимость в повьщ1ении информативности о форме наблюдаемой АЧХ в особой мере - относится к характеристикам, имекщим большой динамический диапазон изменения амплитуд, где малые значения амплитуд соизмеримы с щагом дискретации индикатора, отображающим их значения. С этой целью представление наблюдаемой характеристики производится в логарифмическом масштабе. Представление Измеряемой характеристики в логарифмическом масштабе, как известно, позволяет выделить малые значения изменения амплитуд при широком динамическом диапазоне изменения амплитуд наблюдаемой АЧХ.

Информативность повьш1ается из-за одновременного отображения на одном и том же индикаторе как формы АЧХ, так и ее численных значений, а также из-за одновременного наблюдения на экране индикатора нескольких характеристик с целью возможности оперативного сравнения наблюдаемой характеристики с заданной (эталонной).

Устройство обеспечивает повьш1е- ние точности измерений за счет повышения точности установки значения частоты для каждого частотного канала в диапазоне перестройки генератора. В известных устройствах установка частоты перестраиваемого генератора для каждого частотного канала

определяется величиной управляющего напряжения. При этом точность установки частоты в каждой точке диапазона зависит от абсолютного значения этого напряжения, его стабильности во времени и точности отсчетного устройства частоты.

Таким образом, в предложенном устройстве установки частоты для каждого частотного канала в диапазоне перестройки частоты генератора определяется выражением

+ f

- погрешность установки частоты отсчетным прибором в каждом частотном канале; uf - погрешность установки частоты, обусловленная нестабильностью управляющего напряжения для каждого частотного канала

uf - погрешность установки частоты в каждом частотном канале, обусловленная нестабильностью частоты перестраиваемого генератора.

Составляющие погрешности df и определяют стабильность частоты генератора для каждого частотного канала. В предложенном устройстве, благодаря введению обратной связи по управляющему напряжению, обеспечивается стабилизация заданного значения частоты, определяемая точностью отсчетного устройства для каждого частотного канала диапазона перестройки. Таким образом, погрешность установки частоты /If, определяется только погрешностью отсчетрюго устройства из- .мерителя: f, f . Следовательно, uf, й.

Точность измерения повьш1ается за счет измерения отнои ений выходного и входного сигналов в каждом частотном канале во всем диапазоне перестройки частоты генератора.

В известных устройствах измерение АЧХ производится как отношение выходного сигнала на выходе четырехполюсника к нормированному сигналу на его входе. При этом сигнал на входе четырехполюсника поддерживается постоянным во всем частотном диапазоне. В таких устройствах погрешность измерения отношения амплитуд на выходе и входе измеряемого четырехполюсника

5

0

5

0

5

0

5

0

5

определяется погрешностью измерения отношений ля и погрешностью поддержания уровня напряжения на входе измеряемого четырехполюсника г)а, в каждом час тотном канале относительно нормированного значения. Следовательно, 4Л Ja + /За,.

В предложенном устройстве, вследствие наличия измерителя отношений абсолютных величин сигналов, действующих на входе и выходе четырехполюсника, погрешность измерения отношений сигналов во всем частотном диапазоне определяется только погрешностью измерителя отношения. Следовательно, л Л , d А.

Точность измерения повьш1ается за счет снятия характеристики АЧХ при входном сигнале, соответствующем рабочему режиму работы исследуемого четырехполюсника. В высокочастотных устройствах величины входного и выходного сигналов и реальная частотная характеристика четьфехполюсника определяются величинами входного со- противления устройства и его нагрузки. Ввиду изменения входного сопротивления четырехполюсника в диапазоне частот значение входного напряжения изменяется и реальная частотная характеристика определяется при разных напряжениях, действукяцих на входе устройства. Поэтому для оценки реальной АЧХ устройства необходимо производить ее снятие с помощью измерителя, в котором не производится искусственной поддержки амплитуды напряжения на входе.

При поддержании постоянного найря- жения на входе четырехполюсника в диапазоне частот перестройки возможны изменения режима работы четырехполюсника (переход в перенапряженный режим, изменение входного и выходного сопротивлений и т.д.) и, как следствие, снятие характеристики, не соответствующей реальной при работе каскада в рабочих режимах.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик, содержащее последовательно соединенные генератор модулирующего напряжения и перестраиваемый генератор, выход которого соединен с первой клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника, последовательно соединенные a fплитyл ный детектор, компаратор, триггер, блок совпадений и счетчик, распределитель импульсов, выходы которого соединены с соответствующими первыми выходами п-каналов индикапии амплитуды, первый выход блока управления соединен с установочным выходом счет чика и BTOpbiM выходом триггера, второй выход блока управления соединен с управляющим входом генератора модулирующего напряжения, а третий выход блока управления соединен с первым входом распределителя импульсов, выход генератора импульсов соединен с первым входом блока управления, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности и расщире- ния функциональных возможностей устройства, в него введены высокочастотный переключатель, формирователи частотных и реперных меток, преобразователь код - напряжение, блок цифро- вого логарифмирования, регистры входного и выходного сигналов, блок вычитания, блок управления вводом- выводом, блок кодирования уровня, компаратор кодов, элемент ИЛИ, блок пересчета, знакогенератор и выключатель, при этом вькод формирователя частотных меток подключен к второму входу блока управления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом высокочастотного переклю- чателя, пятый выход блока управления соединен с управляющим входом регистра выходного сигнала, шестой выход

блока управления подключен к управ-

Ляющему входу регистра входного сигнала, выход высокочастотного переключателя соединен с входом амплитудного детектора, первый вход высокочастотного переключателя подключен к второй клемме устройства для подключения исследуемого четьфехполюсника, первая клемма которого соединена с вторым входом высокочастотного переключателя и входами формирователей частотных и реперных меток, выход формирователя реперных меток соедине с вторым входом распределителя импульсов, выход преобразователя код - напряжение соединен с вторым входом компаратора, вход преобразователя |код - напряжение подключен к выходу

счетчика и к входу блока цифрового логарифмирования, выход которого сое

0 5 Q

0

5

5

0

динсн с входами регистров входного и выходного сигналов, выход регистра входного сигнала подключен к пс рпому входу блока вычитания, второй вхпд которого соединен с выходом регистра выходного сигнала, а выход подключен к вторым входам п-каналов индикации .амплитуды, каждьш из которых выполнен с дополнительным выходом и дополнительными информационным, индикаторным и (т + т -1- d т) входами, выход генератора импульсов соединен с вторым входом блока совпадений, с первым входом блока пересчета, с входом выключателя и с управляющим входом блока управления ввода-вывода, каждый т-й выход которого соединен с (т+2)-м входом каждого канала индикации амплитуды, каждый т-й выход блока управления ввода-вывода соединен с (т га + 2)-м входом каждого канала индикации амплитуды, dfi-й выход блока управления ввода-вывода соединен с соответствующим входом п-го канала индикации амплитуды (т,т ,п) - натуральные числа), выход d блока управления ввода-вьгоода подключен к второму входу блока пересчета, выход которого соединен с первым входом знакогенератора,- вход блока кодирования уровня соединен с выходом выключателя, а вькод соединен с первым входом компаратора кодов, с вторым входом знакогенератора и информационным входом каждого канала индикации амплитуды, выход компаратора кодов соединен с третьим входом знакогенератора, п выходов котдрого соединены с соответствующим индикаторным входом п-каналов индикации амплитуды, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу компаратора кодов.

2. Устройство п. 1, отличающееся тем, что каждый канал индикации амплитуды вьшолнен в виде га-коммутаторов ввода, т-блоков памяти, т-коммутаторов вывода, двух преобразователей кода, сумматора и индикатора, при этом выход каждого коммутатора ввода через соответствующий блок памяти соединен с первым входом соответствующего коммутатора вывода, выход каждого из которых соединен с входом первого преобразователя кодов, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя кодов, выход сумматора соединен с входом индикатора, управ- /гяющие входы каждого блока памяти соединены с первым входом канала индикации амплитуды, первый и второй входы т-коммутаторов ввода соединены с вторым и с (т+2)-м входами канала индикации амплитуды, соответст- венно вторые входы т-коммутаторов вывода соединены с соответствующими

(т -н m -ь 2)-ми входами канала индикации амплитуды, управляющий вход т-коммутаторов вывода соединен с соответствующим d„-М входом канала индикации амплитуды, вход второго преобразователя кодов соединен с информационным входом, а управляющий вход индикатора - с индикаторным входом канала индикации амплитуды, выход т-коммутаторов вьшода соединен с выходом канала индикации амплитуды.

Устройство для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик, например, активных че- тьфехполюсНИКОВ содержит перестраиваемый генератор (Г) Г модулирующего напряжения, высокочастотный переключатель, формирователи реперной и частотной меток, амплитудный детектор, компаратор, преобразователь код - напряжение, триггер, блок (Б) совпадений, счетчик, Б цифрового логарифмирования, регистры входного и выходного сигналов, Б вычитания, п каналов индикации амплитуды, Б пересчета и управления, Г импульсов (И), распределитель И, выключатель, Б управления вводом-вьшодом, элемент ИЛИ, компаратор, Б кодирования уровня, знакогенератор, клеммы. Повышается точность измерений. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

fui 1

ti

t

|1It

LJ

I

t fi

ц:;::.

-to

П

JL

Д

IJi.

1

4

ж

ri

Bjfodi

L4

буоуерньш регис/77р

и

ВходЗ

{

длодг.

Лешифротор

Озраг ентоВ зна(а

о

Аешиф- ралгтор фрагмен- /rroS знала

LO

0

6b/t/UCлцгпельaffcoЛЮГ77. /ОКУЛ47cmt/

Леи/иф- ро/Г7ор фрагментов (a

rr

Щу/.