Устройство для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик Советский патент 1989 года по МПК G01R29/26 

1

(21)4406930/24-21

(22)11.04.88

(46) 15. 12.89. Бкш. t. 46

(71)Ульяновский политехнический институт

(72)Н.Г.Захаров, В.А.Мозим, А.Л.Чер- торийский и И.Н.Пкирандо

(53)621.317.757(038.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 785791, кл. G 01 R 27/28, 1978.

Авторское свидетельство ССС № 1328768, кл. G 01 R 27/28, 1985.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОНАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ АЮТтаГГУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

(57)Изобретение может быть использовано для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик. Цель изобретения - повышение быстродействия - достигается за счет использования информации о значении A lX в предшествующей точке измерения. В устройстве при измерении АЧХ выходное напряжение с перестраиваемого генератора 2 через клеммы 11 и 12 для подключения исследуемого четырехполюсника 3 поступает на первые входы первого 4 и второго 5 компараторов. На второй вход второго компаратора 5 подается ступенчатое линейно изменяющееся напряжение с цифроана- логового преобразователя 8. В зависимости от соотношения уровня сигнала с выхода четырехполюсника 3 и постоянного напряжения с выхода циф- роаналогового преобразователя 8 блок 6 распределения импульсов подает тактовые v мпyльcы на вычитающий, либо на суммирующий вход счетчика 7 до тех пор, пока не произведет сравнения. После этого цифровой код счетчика 7 подается в буферный регистр 10 и на выход устройства. Так как выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 8 изменяется от предыдущего значения, то уменьшается время, необходимое для измерения нового значения напряжения на выходе четырехполюсника. Управление работой устройства осуществляется блоком 9 управления. Управление генератора 2 осуществляется с помощью генератора 1 модулирукицего напряжения. 3 ил.

, Mti ftia Jf

00

§

(Л

ел

ND

СО

со

Afi;

Изобретение относится к радиоиэ- мерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) четырехполюсников.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет использования информации о значении амплитудно-частотной характеристики в предшествующей точке измерения.

Па фиг, 1 представлена структурна схема предлагаемое устройство для автоматического измерения ЛЧХ; на фиг. 2 - структурная схема блока уп- равления; на фиг. 3 - структурная схема блока распределения импульсов.

Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, перестраиваемый генератор 2, исследуемый четы рехполюсник 3, компаратор 4 и 5, блок 6 распределения импульсов, счетчик 7 цифроаналоговый преобразователь 8, блок 9 управления, буферный регистр 10, первую и вторую клеммы 11 и 12 устройства для подключения исследуемого четырехполюсника, входную клемму Запуск шины Ввод кода f и Ввод кода f в шины Выход 1 и Выход 2.

При этом генератор 1 модулирующего сигнала соединен через перестраиваемый генератор 2 с первой клеммой 11 для подключения четырехполюсника, вторая клемма 12 которого подключена к первому входу компаратора 4 и компаратора 5, второй вход которого соединен с выходом преобразователя 8. Выходы компараторов 4 и 5 соединены с вторым и первым входами блока 6 распределения импульсов соответственно, первый выход которого соединен с суммируняцим, второй - с вычитающим входами счетчика 7, а третий выход подключен к третьему входу буферного регистра 10 и четвертому входу блока 9 упрявления. Выход счетчика 7 соединен с вторым входом буферного регистра 10 и первым входом цифроаналого вого преобразователя 8.

Шины Ввод кода „ и Ввод кода f. и входная клемма Запуск соединены с соответствующими входами блока 9 управления, первый выход которого подключен к третьему входу блока 6 распределения импульсов, а второй - к управляющему входу генератора 1 модулирующего напряжения и первому входу буферного регистра 10. Шины

кодов Выход 1 и Выход 2 являются выходами устро 1ства.

Блок 9 упрявления (фиг. 2) состоит из запоминающего блока 13, элемента 14 задержки, триггера 15, элемента или 16, счетчика 17 и блока 18 совпадения кодов. При этом вход элемента 14 задержки соединен с .первым входом счетчика 17 и является четвертым входом блока 9 управления, выход элемента 14 соединен с первым входом элемента 1ШП 16, второй вход которог соединен с выходом триггера 15 и вторым входом счетчика 17, первый и второй входы запоминающего блока 13 являются первым и вторым входами блока 9 управления и соединены с шинами Ввод кода f и Ввод кода fg устройства. Первый выход запоминающего блока 3 соединен с третьим входом счетчика 17, а второй выход подключен к первому входу блока 18 совпадения кодов, второй вход которого соединен с выходом счетчика 17 и является первым выходом блока 9 управления. Первый вход триггера 15 является третьим входом блока 9 управления, второй вход триггера 15 подключен к выходу блока 18 совпадения кодов.

Генератор 1 модулирующего напряжения выполнен на основе цифроанало- гового преобразователя, величина дискрета напряжения на выходе которого и, следовательно, диапазон изме- нения частоты Af перестраиваемого генератора 2 задается уровнем опорного напряжения цифроаналогового преобразователя.

Влок 6 распределения мпyльcoв (фиг. 3) содержит триггеры 19 - 22, логические элементы 2И-НЕ 23 - 25. При этом вход обнуления триггера 19 соединен с входом синхронизации триггера 20 и является вторым входом блока 6, Первым входом блока 6 является вход синхронизации триггера 19. Выходы триггера 20 подключены к входам синхронизации триггеров 21 и 22, Первые входы элементов 2Н-НЕ 23 и 25 соединены и являются третьим входом блока 6, а вторые входы подключены к первым выходам триггеров 21 и 22, вторые выходы которых подключены к входам логического элемента 2И-НЕ, выход которого является третьим выходом блока 6, Выход элемента 2Н-НЕ 23 подключав СИ к суммирующему входу

515

счетчика 7, а выход элемента 2И-11Е 25 - к вычитающему входу счетчика 7.

Устройство работает следующим образом.

Время полной перестройки перестраиваемого генератора 2 в исследуемо полосе частот f - fj состоит из N интервалов времени. Количество интервалов N определяется из выражения

где f - верхняя частота исследуемой

полосы частот; f( - нижняя частота исследуемой

полосы частот;

df - выбранный диапазон изменения частоты перестраиваемого генератора на одном интервале времени, Значения кодов f и f } цодятся в блок 9 управления перед началом измерения. Амплитуда напряжения на выходе перестраиваемого генератора 2 поддерживается постоянной BQ всей исследуемой полосе частот.

Вначале первого интервала времени с первого выхода блока 9 управления на вход генератора модулирующего напряжения и первый вход регистра 10 поступает цифровой код, соответствующий частоте f . Напряхсенне с выхода генератора 1 модулирующего напряжения, пропорциональное цифровому коду поступает на управляющий вход пере- страиваемого генератора 2 и устанавливает его частоту равной f«. Счетчик 7 установлен в исходное состояние, а на выходе компараторов А и 5 присутствует уровень логического ну- ля. С приходом на входную клемму Запуск блока 9 управления внешнего импульса на втором выходе блока 9 управления формируется импульс Разрешение, который разрешает работу блока б распределения импульсов. Сигнал с выхода четырехполюсника поступает одновременно на первый вход ком паоатора 5 и на второй вход компаратора 4, на первый вход которого пода ется нулевой уровень. Компаратор 4 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с периодом, равным периоду колебаний с выхода исследуемого четырехполюсника 3, которые подаются на первый вход блока 6 распределения импульсов. На второй вход блока распределения импульсов поступает сигнал с выхода компаратора 5,

в котором происходит сравнение амплитуды сигнала с выхода исследуемого четырехполюсника 3 с выходным напряжением цифроаналогового преобразователя 8. Блок 6 распределения импульсов подает тактовые импульсы на суммирующий или на вычитающий входы счетчика 7. Если уровень сигнала с выхода исследуемого четырехполюсника 3 превьппает уровень выходного напряжения преобразователя 8, то бло 6 распределения импульсов подает тактовые импульсы на суммирукадий вход счетчика 7. Цифровой код счетчика 7 поступает на цифроанаяоговый преобразователь 8, на выходе которого формируется ступенчатое линейно нарастающее напряжение Un,-, , которое имеет вид

и

Млп

uU-n

где ди - величина дискрета напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя; п - цифровой код счетчика.

3 момент, когда уровни сигналов на входах компараторов сравняются, на выходе компаратора появляется уровень логической единицы и блок 6 распределения импульсов формирует импульс Конец измерения, поступающий на третий вход буферного регистра 10 и разрешающий ему передачу на первый выход устройства Выход 1 цифрового кода частоты, поступающего с первого выхода блока 9 управления и соответствующего частоте перестраиваемого генератора 2, а на второй выход устройства Выход 2 - цифрового кода с выхода счетчика 7, соответствующего амплитуде сигнала с выхода исследуемого четырехполюсника 3 на данной частоте.

Таким образом, после преобразования кодов частоты и амплитуды сигналов в блоке индикации и регистрации (не показан) осуществляется измерение значения АЧХ в начальной точке частотного диапазона.

Импульс Конец измерения с блока 6 распределения импульсов одновременно поступает на блок 9 управления в результате чего происходит возрастание на единицу цифрового кода частоты и частота перестраиваемого генератора 2 возрастает на величину Qf. Затем блок 9 управления формирует на втором выходе им1тульс Разрешение, и процесс измерения ЛЧХ повторяется для следующей точки частотног диапазона. Однако, выходное напряжение преобразователя 8 изменяется не от нулевого значения, а от напряжения, соответствующего значению АЧХ в предыдущей точке частотного диапазона. Так как при изменении частоты гфиращение напряжения на выходе четырехполюсника меньше, чем абсолют- ное значение выходного напряжения, то время, необходимое для измерения нового значения напряжения на выходе четырехполюсника, уменьщается.

После измерения значения АЧХ ис- следуемого четырехполюсника 3 на частоте fg на первом выходе блока 9 управления формируется цифровой код,

соответствующий частоте f перестраиf

ваемого генератора 2. Подачей импуль са Запуск весь цикл измерения АЧХ может быть повторен.

Блок 9 управления работает следующим образом.

Перед началом измерений в запоми- нающий блок 13 вводятся цифровые коды значений f, и fg . Триггер 15 находится в единичном состоянии. Сигнал с триггера 15 поступает через элемент ЖИ 16 на второй выход бло- ка 9 управления, а также на первый вход счетчика 17 и производит запись в него кода „. Этот код поступает

П

с выхода счетчика 17 на первый выход блока 9 управления. Импульс за- пуска поступает на вход триггера 15 и переводит его в исходное состояние Начинается цикл измерения А ЧХ. С при ходом на вход блока 9 управления импульса Конец измерения код, запи- санный в счетчик 17, возрастает на единицу. На второй выход блока 9 управления импульс Конец измерения прпхопит через элемент 14 задержки и элемент ИЛИ 1б. Величина задержки выбрана больше, чем длительность переходных процессов в устройстве при изменении частоты. В блоке 18 совпадения кодов происходит сравнение кодов текущего значения частоты, запи- санного в счетчике 17, и частоты fb- При совпадении кодов на выходе схемы блока 18 совпадения кодов формируется импульс, переводящий триггер 15 в единичное состояние, а в счетчике 16 вновь записывается код числа f. После этого с приходом внешнего импульса Запуск весь цикл работы повторяется.

Блок 6 распределения импульсов работает следующим образом.

Перед началом измерений триггеры 19-22 находятся в нулевом состоянии. На выходах логических элементов 2И-ИЕ 23 и 25 уровень логического нуля, а на выходе логического элемента 2И-НЕ 24 уровень логической единицы. При поступлении из блока 9 управления сигнала Разрешение измерения, который подается на третий вход блока 6, открываются логические :элемен- ты 2И-НЕ 23 и 25.

Если амплитуда сигнала с выхода четырехполюсника превышает выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 3, то импульсы с компаратора 5, поступающие на второй вход блока 5, устанавливают триггеры 19, 20 и 22 в единичное состояние и через открытый элемент 2И-НЕ проходят на суммирующий вход счетчика 7.

В момент сравнения импульсы с выхода компаратора 5 прекращаются, и первым же импульсом, поступающим с выхода компаратора 4 триггеры 19, 20 и 22 устанавливаются в нулевое состояние, и на выходе логического элемента 2И-ИЕ 24 формируется сигнал Конец измерения, поступающий на третий вход блока 9 управления.

В случае, когда амплитуда сигнала с выхода четырехполюсника меньше, чем выходное напряжение преобразователя 8, то триггеры 20 и 21 устанавливаются в единичное состояние, и импульсы с компаратора 4 поступают через открытый элемент 2И-НЕ 23 на вычитающий вход счетчика 7.

Формула изобретения

Устройство для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик, содержащее последовательно соединенные генератор модулирующего напряжения, перестраиваемый генератор, клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника и первый компаратор, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, вход которого подключен к выходу счетчика и первому входу буферного регистра, блок управления, первый и второй входы которого соединены с шинами устройства для ввода кода f и ввода кода fj соответственно, третий вход блока управ 1

ления соединен с входной клеммой Запуск устройства, второй выход блока управления -«с первым входом буферного регистра и управляющим входом генератора модулирующего нап ряжения, первый и второй выходы буферного регистра являются выходными шинами устройства соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок распределения импульсов и второй компаратор, первый вход которого подключен к вто

29149 О

рой клемме для подключения исследуе- мого четырехполюсника, а второй вход соединен с общим проводом, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к первому и второму входам блока распределения импульсов, третий вход которого подключен к первому выхойу блока управ- 10 ления, первый и второй выходы соответственно - к первым и вторым входам счетчика, а третий выход - к третьему входу буферного регистра и четвертому входу блока управления.

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик. Цель изобретения - повышение быстродействия-достигается за счет использования информации о значении АЧХ в предшествующей точке измерения. В устройстве при измерении АЧХ выходное напряжение с перестраиваемого генератора 2 через клеммы 11,12 для подключения исследуемого четырехполюсника 3 поступает на первые входы первого 4 и второго 5 компараторов. На второй вход второго компаратора 5 подается ступенчатое линейно изменяющееся напряжение с цифро-аналогового преобразователя 8. В зависимости от соотношения уровня сигнала с выхода четырехполюсника 3 и постоянного напряжения с выхода цифроаналогового преобразователя 8 блок 6 распределения импульсов подает тактовые импульсы на вычитающий, либо на суммирующий вход счетчика 7 до тех пор, пока не произведет сравнения. После этого цифровой код счетчика 7 подается в буферный регистр 10 и на выход устройства. Так как выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 8 изменяется от предыдущего значения, уменьшается время, необходимое для измерения нового значения напряжения на выходе четырехполюсника. Управление работой устройства осуществляется блоком 9 управления. Управление генератором 2 осуществляется с помощью генератора 1 модулирующего напряжения. 3 ил.

П

И

пг

BSod Kodofff ббодкода

/V

В)(од Ч от сжвмы распределений инпдльсоб

riM.l

Выход 2

зе

18

HI Запуск J

«

Выход 1 на

схеми роспрвое/юния импульсоб

Вход от компороторо Ч

h

/5

fUJ

Вход 1 от компаратора 5

Фие.

Редактор Т.Парфелова

Составитель Н.Михалев Техред Л.Сердюкова

Заказ 7637/41

Тираж 714

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/3

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгорол, ул. Гагарина, 101

5 о т SMKQ длра9лени9

Выход 1

гз

11

j j

14

Выход 3

15

Выход

Корректор Э.Лончакова

Подписное