Измеритель временных характеристик переходных процессов Советский патент 1988 года по МПК H03M1/50 

4 ю

sl

ел

о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения времени нарастания, времени установления и величины перерегулирования (выброса) переходных процессов в цифровой форме. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя, в частности измерение дополнительно величины перерегулирования (выброса) переходного процесса. В устройстве сравниваются максимальное значение ( ) исследуемого сигнала, записанное в амплитудном детекторе, с суммой установившегося значения (Uycr) исследуемого сигнала и напряжения (Uu,8n) с выхода цифроаналогового преобразователя, управляемого дополнительно введеннь м счетчиком. В момент достижения pasencTBa + , кода в этом счетчике прямо пропорционален, величине перерегулирования, 2 кл.

к

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для изг/ерения времени нарастания, времени установления и величины перерегулирования переходных процессов В цифровой форме и является усовершенствованием изобретения авт. ев, , 708507.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерите- :ля за счет измерения величины перерегулирования и повьт1ения производительности измерений.

На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства , на фиг. 2 представлены временные диаграммы его работы.

Устройство содержит (фиг, 1) из- :мерительный блок 1, первый триггер 2, первый элемент ИЗ, первый счетчик 4 импульсов, многовходовой элемент 5 совпадения, второй триггер 6, :второй элемент И 7, второй счетчик 8 импульсов, третий счетчик 9 импульсов, генератор 10 импульсов, амплитудный детектор 11, компаратор 12, третий триггер 13, третий элемент И 14, четвертый счетчик 15 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 16 и сумматор 17,

Измерительный блок 1 обеспечивает регулировку уровня установившегося значеияя входного напряжения, ширины

зоны норма

а также уровня напряжения UQ (фиг. 2а), с момента достижения которого входным сигналом начинается отсчет временных характеристик переходных процессов (обычно U, 0,1 ). Многовходовой элемент 5 совпадения сравнивает коды, записанные в первом и третьем счетчиках 4 и 9, и вырабатывает на выходе импульс При равенстве этих кодов. Счетчики 4, 8, 9 и 15 считают импульсы, поступающие на их входы от генератора 10 импульсов через элементы ИЗ, 7 и 14, Выходные сигналы триггеро з 2, 6 и 13 запрещают или разрешают прохождение импульсов генератора 10 чере.з элементы ИЗ, 7 и 14.

АмплитуднырЧ детектор 11 запоминает максиматьное значение исследуемого сигнала, поступающего .на вход измерительного блока 1, и хранит это значение в течение всего 1у-1кла измерения. Дифроаналоговый преобразователь 16 преобразует код четвертого счетчика 15 в постоянное напряжение.

o

5

0

5

0

5

0

5

0

5

которое о ммируется в сумматоре 17 с исследуемым сигналом. Компаратор 12 сравнивает напря: .ения с выходов сумматора 17 и амплитудного детектора 11 и в зависимости от их отношения вырабатывает сигнал управления третьим триггером 13,

Устройство работает следуюищм об- разом.

На первом выходе измерительного блока 1 всегда присутствует низкий потенциал, и только в момент достижения входным сигналом уровня Up на этом входе появляется импульс. На втором выходе этого блока высокий потенциал присутствует только при значениях входного сигнала, находящихся в пределах зоны норма, при других значениях входного напряжения на втором выходе действует низкий потенциал.

Перед началом измерений устройство с помощью импульса сброса переводят в исходное состояние (цепь сброса на фиг, 1 не показана). При этом в счетчиках 4, 5, 9 и 15 устанавливается нулевой код, триггеры 2, 6 и 13 переводятся в такое состояние, .при котором на вторых входах элементов И присутствует низкий (запрещающий) потенциал, и импульсы генератора 10 импульсов не проходят н,а входы счетчиков 4, 5, 9 и 15,

Пусть переходный процесс представляется временной диаграммой, изобра- женной на фиг, 2а, В момент, когда напряжение на входе измерительного блока достигает з/ровня Ug , на первом выходе этого блока появляется импульс (фиг. 26), который переключает триггер 2.

На втором входе первого элемента И 3 появляется разрешающий потенциал, и импульсы генератора 10 начинают поступать на вход первого счетчика 4, увеличивая его код. Когда входное напряжение впервые достигает зоны норма, первый импульс с второго выхода измерительного блока 1 (фиг. 2г) возвращает первый триггер 2 в исходное состояние (фиг,2в) и переключает второй триггер 6, закрывая элемент И 3 и открывая элемент И 7, При этом в первом счетчике записывается код, соответствующий интервалу t, - tg (времени нарастания сигнала ), а импульсы с выхода генератора 10 импульсов начинают

поступать на вход второго счетчика 8 и первьш вход третьего счетчика 9, Трегнй счетчик 9 изменяет свой код только в моменты, когда на его втором входе имеется высокий (разрешающий) уровень напряжения. При низком уровне напряжения на этом входе в третьем счетчике 9 устанавливается нулевой код и импульсы, поступающие на его пертвый вход не изменяют состояние счетчика. Многовходовой элемент 5 совпадения сравнивает коды, записываемые в третьем счетчике 9 во время действия разрешающих импульсов на его первом входе, с кодом, записанным в первом счетчике 4. Если переходный процесс не установился, то длительность этих разрешающих импульсов, соответствующая времени нахождения исследуемого сигнала в зоне норма, всегда меньше, чем время на- растания сигнала:

- t, - to,(1)

и коды, записываемые в третьем счетчике 9, меньше, чем коды в первом счетчике 4,. и многовходовой элемент

5совпадения не срабатывает . Когда переходный процесс последний раз входит в зону норма (момент t, фиг. 2а), то увеличение кода в третьем счетчике 9 происходит от момента времени t до момента времени t, в который код в третье м счетчике 9 становится равным коду первого счетчика 4. В момент времени t импульс с выхода многовходового элемента 5 совпадения устанавливает второй триггер

6в исходное состояние (фиг. 2д), при котором закрывается элемент И 7, и во втором счетчике 8 оказывается записанным код, соответствующий интервалу времени (1);

t - Ц

ta to.

усг

Таким образом, в первом счетчике 4 и во втором счетчике 8 оказываются коды, соответствуюпще времени нарастания и времени установления переходного процесса.

Одновременно с описанным процессом в амплитудном детекторе 11 запоминается максимальное значение напря- зйения Uf, (фиг. 2а) исследуемого сигторе 12 с его текущим значением, поступающим на второй вход компара-

0

5

5

тора 12 через сумматор 17. В момент окончания переходного процесса (момент t, фиг. 2а) импульс с вь хода многовходового элемента 5 совпадения переключает третий триггер 13, выходной сигнал которого открывает элемент И 14, и импульсы генератора 10 импульсов начинают поступать на вход четвертого счетчика 15. Код этого Сч етчика изменяет напряжение Ц, на выходе цифроаналогового преобразователя 16 (фиг. 2е) до тех пор, пока оно не станет равным

и.,, и,. - Uycr и , где и уст - установившееся значение напряжения исследуемого сигнала.

В этот момент напряжения на входах компаратора 12 становятся равны- ми, потенциал на его выходе изменяется и переключает третий триггер 13, выходной сигнал которого закрывает третий элемент И 14.

В четвертом счетчике 15 оказывается записанным код, определяемый из соотношения

0

5

0

и

on

К,

п Ur - и,

(2)

где

и

or

,g ч - um u ус,)г

- напряжение на входе опорного напряжения цифроана- лог,ового преобразователя 16,

коэффициент передачи этого преобразователя, число, записанное в четвертом счетчике 15. Учитывая, что в данном устройстве UofY Uyc r , из выражения (2) получаем

Su

К16

п г, -Urn - ЦусТ 1 п

Uyc-TК,ь- Uytr

и.

Таким образом, в четвертом счетчике 15 оказывается записанным код,

45 прямо пропорциональный относительной величине перерегулирования (§U/Uy

Предлагаемое устройство позв оляет за один цикл изменений измерить как временные характеристики переходно5Q го процесса, так и величину перерегулирования, что расширяет функциональные возможности измерителя и обеспечивает рост производительности измерений.

55

Формула изобр ет«ния

Измеритель временных характеристик переходных процессов по авт. св.

№ 708507, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения величины перерегулирования, введены последовательно соединенные амплитудный детектор, компаратор, третий триггер, третий элемент И, четвертый счетчик импульсов, цифро- аналоговый преобразователь и сумматор, выход которого соединен с вторым элемента совпадения.

фие. 1

входом компаратора, а второй вход объединен с входом амплитудного детектора, входом измерительного блока И входом опорного напряжения цифро- аналогового преобразователя, при этом второй вход третьего элемента И и S-вход третьего триггера подключены соответственно к выходам генератора импульсов и многовходового