Измеритель динамических характеристик Советский патент 1989 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к средствам для радиотехнических измерений и может быть использовано для исследования и контроля динамических свойств прецизионных частотных устройств и. систем, к которым относятся, например, кварцевые автогенераторы и радиотехнические системы на их основе,

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 - функциональная схема узла сброса; на фиг. 3 - функциональная схема второго сумматора; на фиг. 4 - функциональная схема первого узла переключения„

Измеритель динамических характеристик содержит информационную шину 1, шину 2 опорного сигнала, первый 3 и

второй 4 формирователи импульсов, узел 5 сброса, первый 6 и второй 7 элементы И, узел 8 разделения импульсов, одновибратор 9, элемент 10 задержки, первый триггер П, первый реверсивный счетчик 12, первый узел 13 переключения, третий 14 и четвертый 15 элементы И, первый узел 16 памяти, второй 17 и третий 18 реверсивные счетчики, первый 19 и второй 20 делители, первый сумматор 21, второй узел 22 переключения, RS-триггер 23, второй триггер 24, второй уэ.ел 25 памяти, второй сумматор 26, регистратор 27, синхронизатор 28 и выходную щину 29.

Узел сброса 5 образуют инверторы 30 - 33, конденсатор 34 и элементы 2И 35-38.

ГО

Второй сумматор 26 состоит из резисторов 39 и 40, полевых транзисторов 41, операционного усилителя 42 и резистора 43.

Первый узел переключения 13 содержит инвертор 44, элемент 2-2И-ИЛИ 45, элемент 2И 46, элемент 2-2И-ИЛИ 47, элемент 2И 48.

Предлагаемый измеритель динамичес- ких характеристик работает следующим образом.

Перед началом проведения измерений первый 3 и второй 4 формирователи импульсов настраивают на длительности выходных импульсов соответственно /Г) и Ј0, Время задержки элемента задержки 10 t33 и длительность выходного импульса одновибратора 9 tCA должны удовлетворять соотношениям:

эа с° + (3- 5)сГс ; 2«0 + (3т5) tOA 4VO- 5КЗ, где c/Vi и Ј- соответственно макси

мальные нестабильности длительности и периода следования опорных импульсов; -Т0 - период следования опорных ,импульсов.

Коэффициенты деления первого 19 и второго 20 делителей устанавливают равными п, причем п х N n (N п - количество импульсов в пакете).

На выходах первого 3 и второго 4 формирователей импульсов формируются последовательности соответственно ис- следуемых импульсов длительностью Ј, и опорных импульсов длительностью С0 Эти последовательности поступают на 1входы первого элемента И, на выходе которого образуются пакеты совпаде- ний. Каждый иМпульс пакета запускает одновибратор 9, длительность выходных импульсов которого равна tOA. Опорные импульсы задерживаются элементом 10 задержки на временной ин- тервап t э,.

При наличии импульсов пакета совпадений первый делитель 19 осуществляет их подсчет. На выход третьего элемента И 14 проходят задержанные опорные импульсы, которые устанавливают второй делитель 20 в нулевое состояние.

Если импульсы пакета совпадений отсутствуют, то на выход четвертого элемента И 15 проходят задержанные опорные импульсы. Их количество подсчитывает второй делитель 20.

Они устанавливают первый ценителе

19в нулевое состояние.

Таким образом, при наличии пакета совпадений его каждый (,2, 3,,..) импульс проходит на выход первого делителя 19, в противном случае на выход второго делителя 20 проходит каждый nun задержанный опорный импульс. Выходные импульсы первого делителя 19 устанавливают RS-триггер 23 в единичное состояние по выходу, а выходные импульсы второго делителя

20- в нулевое. Поэтому при воздействии различных дестабилизирующих факторов как наличие ложного пакета совпадений с числом импульсов меньшим п, так и отсутствие в пакете совпадений до п импульсов не изменяют выходного состояния RS-триггера 23.

Второй триггер 24 работает в счетном режиме и управляется выходным сигналом RS-триггера 23.

Узел 5 сброса формирует импульсы сброса по выходным сигналам RS-триггера 23 и второго триггера 24,

Для удобства дальнейшего описания работы измерителя импульсы, сформированные по переднему и заднему фронтам выходного сигнала RS-триггера 23, условно обозначим импульсами соответственно А и Б.

На первом, втором, третьем, четвертом и пятом выходах узла 5 сброса , формируются соответствующие импульсы сброса. Первый и второй импульсы сброса формируются коммутацией импульсов А соответственно единичным и нулевым уровнями выходного сигнала второго триггера 24. Третий и четвертый импульсы сброса совпадают соответственно с импульсами Б и А. Пятый импульс сброса - это импульс А, задержанный на необходимое время записи информации в первый реверсивный счетчик 2.

Импульсы опорной и исследуемой частот поступают на узел 8 разделения импульсов, который осуществляет их временное разделение путем привязки, например, к разным полупериодам стабильной частоты. Этим исключаются сбои в первом реверсивном счетчике 12, на суммирующий и вычитающий входы которого после временного разделения поступают импульсы соответственно опорной и исследуемой частот. Информация во внутренние ячейки первого узла 16 памяти (без подачи на выходВ нулевое состояние первый реверсивный счетчик 12 устанавливает пятый импульс сброса. Следовательно, в первом узле 16 памяти фиксируется разность импульсов опорной и исследуе- мой частот между последовательно следующими пакетами совпадений, т.е. Up N0 - II „.

Выходной сигнал RS-триггера 23 коммутирует Nn задержанных опорных импульсов на счетный вход первого триггера П. В нулевое состояние последний устанавливают импульсы А. Таким образом, на второй вход первого узла переключения 13 между последовательно следующими пакетами совпадений поступает N„/2 импульсов.

Работа узлов переключения 13 и 22 ведется в четных и нечетных тактах, которые задаются соответственно единичными и нулевыми уровнями выходного сигнала второго триггера 24.

Рассмотрим работу в j-м (четном) такте измерения, предварительно отметив исходные состояния второго 17 и третьего 18 реверсивных счетчиков. Первым импульсом сброса второй реты, половина импульсов пакета совп дений, В результате этого на выход второго 17 и третьего 18 реверсивн счетчиков появляются соответственн

коды:

N

xz (j

10

NXJ - Nnj-/2 - NBfj4,, N(j4,) Nn(j+i) /2. Импульсом Б код N

/2

j+,j чеРез от крытый по второму входу второй узел

22 переключения записывается во вто

. г рой узел 25 памяти.

Таким образом, каждым импульсом во второй узел памяти 25 записывает код Nxs. Этим же импульсом на выход ную шкну первого узла памяти 16 пе20 реписывается код N . Первый суммато 21, построенный, например, на цифро аналоговом преобразователе типа 594 ПА1,преобразует код Нрв напряже ние. Во втором сумматоре 26 осущест

25 вляется деление этого напряжения на код NK5;. На регистратор 27 поступае выходное напряжение.

Синхронизатор 28 осуществляет - синхронизацию начала работы измерит

35

40

версивный счетчик 17 установлен в ис- 30 ля (запускает, например, развертку ходное состояние. В третьем реверсивном счетчике зафиксирован код Ny( г -Nnq-i)/2 полученным на предыдущем (j-l)-M (нечетном) такте.

На первый выход первого узла переключения 13 коммутируются импульсы исследуемой частоты, на второй и третий выходы - половина импульсов-пакета совпадений, на четвертом выходе присутствует постоянный уровень. В результате этого к концу четного такта во втором реверсивном счетчике 17 появляется код Nx-- , а к концу j-ro пакета совпадений в третьем реверсивном счетчике 18 появляется, код Nxs. Nx(J.f)- Nn(M/2 + N„,/2. Импульсом Б код NXSj через открытый по третьему входу второй узел 22 переключения записывается во второй узел 25 памяти.

Рассмотрим работу в следующем (j+l)-M (нечетном) такте. Вторым импульсом сброса третий реверсивный , счетчик 18 устанавливается в исходное состояние. На первый, второй, третий и четвертый выходы первого узла переключения коммутируются соответственно сигналы: половина импульсов пакета совпадений, постоянный

45

50

55

запоминающего осциллографа) с време нем подачи испытательного воздейств на исследуемый- объект. Выходной сиг нал синхронизатора 28 совпадает по времени с одним из импульсов Б.

Таким образом, в предлагаемом из мерителе разность периодов исследуе мой и опорной частот преобразуется в последовательность отсчетов напря жения, следующих с заданной частото усреднения. При этом реализованный алгоритм преобразования позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретень

Измеритель динамических характеристик, содержащий два формирователя импульсов, узел сброса, четыре элемента И, два узла переключения, два делителя, RS-триггер, два триггера, два сумматора, регистратор, синхрони затор, информационную входную шину5 шину опорного сигнала, выходную шину которая подключена к выходу синхрони затора и к синхронизирующему входу регистратора, информационный вход которого соединен с выходом второго сумматора, первые входы второго, тре

ты, половина импульсов пакета совпадений, В результате этого на выходах второго 17 и третьего 18 реверсивных счетчиков появляются соответственно

коды:

N

xz (j

0

NXJ - Nnj-/2 - NBfj4,, N(j4,) Nn(j+i) /2. Импульсом Б код N

/2;

j+,j чеРез от крытый по второму входу второй узел

22 переключения записывается во втог рой узел 25 памяти.

Таким образом, каждым импульсом Б во второй узел памяти 25 записывается код Nxs. Этим же импульсом на выходную шкну первого узла памяти 16 пе0 реписывается код N . Первый сумматор 21, построенный, например, на цифро- аналоговом преобразователе типа 594 ПА1,преобразует код Нрв напряжение. Во втором сумматоре 26 осущест5 вляется деление этого напряжения на код NK5;. На регистратор 27 поступает выходное напряжение.

Синхронизатор 28 осуществляет - синхронизацию начала работы измерите

ля (запускает, например, развертку

запоминающего осциллографа) с временем подачи испытательного воздействия на исследуемый- объект. Выходной сигнал синхронизатора 28 совпадает по времени с одним из импульсов Б.

Таким образом, в предлагаемом измерителе разность периодов исследуемой и опорной частот преобразуется в последовательность отсчетов напряжения, следующих с заданной частотой усреднения. При этом реализованный алгоритм преобразования позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретенья

Измеритель динамических характеристик, содержащий два формирователя импульсов, узел сброса, четыре элемента И, два узла переключения, два делителя, RS-триггер, два триггера, два сумматора, регистратор, синхронизатор, информационную входную шину5 шину опорного сигнала, выходную шину, которая подключена к выходу синхронизатора и к синхронизирующему входу регистратора, информационный вход которого соединен с выходом второго сумматора, первые входы второго, тре115

Тьего и четвертого элементов И соединены между собой, выход первого дели- Феля подключен к S-входу RS-триггера, иыходом соединенного с вторым входом второго элемента И, выход первого формирователя импульсов соединен с первым информационным входом первого узла переключения, информационная иходная шина опорного сигнала соеди- с входами соответственно первого 11 второго формирователей импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены узел разделения импульсов, одно- вибратор, элемент задержки, три реверсивных счетчика, два узла памяти, :зыход первого формирователя импульсов подключен к первому входу узла разделения импульсов и первому входу iepB-ого элемента И, выходом соединенного с входом одновибратора и счет- чым входом первого делителя, вход эбнуления которого подключен к выходу четвертого элемента И и счетному рходу второго делителя, выход второго формирователя импульсов соединен с вторым входом узла разделения им- 1ульсов, вторым входом первого элемента И и через элемент задержки с 1ервым входом четвертого элемента И, шверсный и прямой выходы одновибра- гора соединены с вторыми входами соответственно четвертого и третьего элементов И, выход последнего подклю- чен к входу обнуления второго делите- |1Я, выходом соединенного с R-входом frS-триггера, выход которого соединен с первым входом узла сброса и через второй триггер с вторым входом узла сброса и управляющими входами первого и второго узлов переключения, шина опорного сигнала подключена к третье8

му входу узла разделения импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающими входами первого реверсивного счетчика, выходом соединенного с информационным входом первого узла памяти, выход которого через первый сумматор соединен с первым входом второго сумматора, первый, второй, третий, четвертый, пятый выходы узла сброса соединены соответ- ветственно с входом сброса второго реверсивного счетчика, входом сброса третьего реверсивного счетчика, первыми входами первого и управляющими входами второго узлов памяти, входом установки первого триггера, входом сброса первого реверсивного счетчика, вход установки первого триггера соединен с вторым управляющим входом первого узла памяти и входом синхронизатора, выход второго элемента И соединен со счетным входом первого триггера, выходом соединенного с первым информационным входом первого узла переключения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходом соединенного с первым информационным входом второго узла переключения , второй информационный вход которого соединен с выходом третьего реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающий входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам первого узла переключения, выход второго узла переключения подключен к информационному входу второго узла памяти, выходом соединенного с вторым входом второго сумматора.

Фиг. 2

Изобретение относится к средствам радиотехнических измерений. Предлагается измеритель динамических характеристик, содержащий два формирователя импульсов, узел сброса, четыре элемента И, два узла переключения, два делителя, RS - триггер, два триггера, два сумматора, регистратор, синхронизатор, две входные и одну выходную шины. Для повышения точности введены узел разделения импульсов, одновибратор, элемент задержки, три реверсивных счетчика и два узла памяти. Поставленная цель достигается фиксацией и последующей обработкой импульсов исследуемой и опорной частот между центральными импульсами последовательно следующих пакетов совпадений. Эти пакеты образуются при логическом умножении последовательностей импульсов исследуемой и опорной частот между центральными импульсами последовательно следующих пакетов совпадений. Эти пакеты образуются при логическом умножении последовательностей импульсов исследуемой и опорной частот. 4 ил.

Фиг.Ч

Редактор Л.Пчолинская

Составитель А.Лащев Техред М.Дидыю

Корректор О.Кравцова