Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника Советский патент 1990 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматизированного исследования частотных характеристик группового времени запаздывания (ГВЗ) четырехполюсника.

Целью изобретения является сокращение времени измерений и повышение точности измерений частотных характеристик ГВЗ в широком частотном и динамическом диапазоне сигналов.

На фиг.1 представлена блок-схема автоматического измерителя частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника; на фиг.2 и 3 - блок-схема и принципиальная схема блока управления частотой соответственно; на фиг.4 и 5 - принципиальная схема и временная диаграмма работы блока связи соответственно; на фиг.Ь и 7 - программы ввода информации и проведения измерений соответственно .

Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника содер- жит генератор 1, выход которого соединен с входом исследуемого четырехполюсника 2 и первым входом фазометра 3, выход исследуемого четырехполюсника 2 соединен с первым (сигнальным) входом модулятора 4,. выход которого через усилитель 5 с автоматической регулировкой усиления соединен с первым сигнальным входом синхронного детектора 6, вторые (управляющие) входы модулятора 4 и синхронного детектора 6 соединены с выходом кварцевого генератора 7, выход синхронного детектора 6 соединен со вторым (измерительным) входом фазометра 3, выход (информационный) фазометра 3 через блок 8 связи соединен с первым входом (шина Ввод) блока 9 управления вычислителем, первый выход (шина Упр) блока 9 управления вычислителем соединен с первым (управляющим) входом блока 8 связи, второй (управляющий) вход которого соединен со вторым выходом (выводом Вв) блока 9 управления вычислителем, а второй (управляющий) выход - со вторым входом (выводом СИП) блока 9 управления вычислителем (СИП - синхроимпульс периферийного устройства). Первый выход блока 9 управления вычислителем (ши- 1 на Упр) ,соединен через дешифратор 10 с первым (управляющим) входом бло

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ка 11 управления частотой, второй - вход которого соединен со вторым выходом (выводом ВВ) блока 9 управления вычислителем, третий (информационный) вход блока I1 управления частотой соединен с третьим выходом (шиной Выв) блока 9 управления вычислите- лем, выход (информационный) блока 11 управления частотой соединен с входом (управляющим) генератора 1. Третий вход блока 9 управления вычислителем соединен двунаправленной шиной с вычислителем 12.

Генератор 1 представляет собой генератор, имеющий цифровой вход управления частотой. Блок 9 управления вычислителем и вычислитель 12 реализованы на основе ЭВМ ДЗ-28. Фазометр 3 представляет собой измеритель с цифровым входом.

Блок 11 управления частотой Хфиг.2 и 3) содержит блок 13 управления, блок 14 выбора шага, блок 15 предна- бора, счетчик 16, блок 7 синхронизации, блок 18 дешифраторов, блок 19 инверторов, блок 20 меток, осциллограф 21, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 22.

Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника работает следующим образом.

В основу работы измерителя положен метод последовательной передачи группы волн. С выхода гененатора на вход исследуемого четырехполюсника 2 поступает сигнал. На некоторой частоте F, фиксируются показания фазометра Cf( . Затем измерения повторяют на частоте FЈ Ff + UF и фиксируют показания фазометра Ср2. Групповое время запаздывания определяют из выражения

-Jf.i

С гр 360° (F2- F)

Тактовые импульсы с выхода Вв блока 9 поступают на блок 11 управления частоты и при наличии импульса разрешения развертки, поступающего с выхода дешифратора 10 на блока 11, проходят на выбора шага частоты.

Блок 11 управления частотой работает следующим образом.

Тактовые импульсы (ТИ) поступают на блок 13 управления и при наличии импульса разрешения развертки проходят на вход блока 14 выбора шага. Для

(О

первый вход вход блока 14

повышения помехоустойчивости и надежности работы схемы шаг развертки выбирается электронным переключателем I на логических элементах. При наличии на одном из управляющих входов в блоке 14 логической 1 ТИ проходят на вход соответствующего разряда счетчика 16. На других управляющих входах установлен логический О, в этом случае на остальные разряды счетчика 16 поступают импульсы переноса с предыдущих разрядов. Двоичный код с выхода счетчика 16 поступает на блок 17 синхронизации, который необходим для одновременного во всех декадах переключения блока 18 дешифраторов. Синхронизация производится по спаду тактовых импульсов, что накладывает ограничение на их длительность, которая должна быть больше суммарного времени задержки всех счетчиков (в данном случае больше 300 не). С блока 18 дешифраторов позиционный код поступает на блок 19 инверторов, где происходит согласование уровней с уровнями срабатывания диодных ключей. С выходов блока 19 инверторов код текущей частоты поступает на блок 20 меток, где сравнивается с кодом, набранным на переключателях меток. Сигналы, совпадения кода СК,, и СКЈ используются для запуска внешних цифровых приборов, а сигнал яркостной метки М подается на потенциометр Яркость осциллографа 21.

Наличие двух групп переключателей и соответствелно двух независимых яр- .крстных меток на экране осциллографа 21 удобно при нахождении максимумов пиков спектра и для измерения их полуширины (отсчет значения частоты производится непосредственно с переключателей меток). В блоке 15 преднабо- ра формируется код числа, опр еделяю- щего начало развертки. Запись числа в счетчик осуществляется импульсом установки начала развертки. Конец развертки формируется внешним счетчиком (Ф5129), в который записывается число 1024 (оно определяется разрядностью используемого цифроаналогового преобразователя). При отсутствии внешнего счетчика можно останавливать развертку импульсом совпадения кода с блока меток. Для развертки коорди-. наты X осциллографа (самописца) используется 10-разрядный ЦАП 22. Для сохранения масштаба развертки осцил0

5

0

5

0

лографа 2 при изменении шага ЦАП 22 имеет независимый двоичный счетчик, . который в начальное состояние сбрасы вается импульсом установки начала развертки. При наличии на одном из управляющих входов блока 14 выбора шага логической единицы тактовые импульсы проходят на вход соответствующего разряда счетчика I6 блока 11 . Если на других управляющих входах блока 14 выбора шага блока 11 установлены логические нули, на остальные разряды счетчика 16 поступают импульсы переноса с предыдущих разрядов. Двоичный код с выхода счетчика 16 блока 11 поступает на блок 17 синхронизации блока 11, который необходим для одновременного во всех декадах переключения блока 18 дешифраторов блока 11.

Синхронизация производится по спаду тактовых импульсов. С блока 18 дешифраторов блока 11 позиционный код, соответствующий требуемому значению частоты сигнала, поступает ня блок 19 инверторов, где производится согласование уровней сигнала с уровнем срабатывания диодных ключей генератора частоты. Очевидно, что таким образом устанавливаются значения частот F

5

0

5

0

5

и

- п т.д. Выводы блока 13 управления

шагом блока 11 подключаются к шине Выв блока 9. В качестве тактовых импульсов блока 11 используются сигналы Вв блока 9, поступающие на второй вход блока 11. В качестве сигнала разрешения развертки используется сигнал дешифратора 10, поступающий на первый вход блока 11.

Измерения повторяются в заданном частотном диапазоне F/WHH, FMakCc шагом ДР, определяемым программой (фиг.7). Вычисление ГВЗ в соответствии с выражением (1) производится в вычислителе 12. Блок 9 управления вычислителем обеспечивает выполнение необходимых вычислительных операций вычислителем 12, а также выработку необходимых управляющих сигналов Упр и Вв. Через шину Выв блока 9 осуществляются вывод информации о кодах текущей частоты F,, , F и так далее и ввод через шику Ввод информации о фазовых сдвигах Q( и (о по сигналу СШ, поступающему с блока 8 связи. Для подключения последнего со стороны блока 9 управления вычислителем используются шины Ввод и Упр, содержащие раздельные восьмипроводные Липы, а тпкже два сигнала гинхроничлпии СИП и Вн. Восьми- р.гфядная шина управления (Упр) соединена с восемью входами микросхемы М, блока 8. ВыхЪды микросхем М

11

43

ключены к восьмиразрядной шине Ввод блока 9. Через эту шину производится ввод информации об измеряемых фазовых сдвигах. С инверсного выхода микро- .схемы М поступает сигнал СИП. На второй вход микросхемы M-j.gпоступает с блока 9 сигнал В. Параллельный шестнадцатиразрядный код результатов измерения с фазометра 3 подается на информационный вход блока 8 связи (микросхемы М-, Мэ, М4 и М5). Соединение входов указанных микросхем производится с учетом веса разряда. Раз- ряд } соединяется с входом D8, М,разряд 2 - с D4 Mg., разряд 4 - с D8 М., разряд 8 - с D4 М, разряд 10 - с D8 Hj, разряд 20 - с D4 ЈЦ, разряд 40 - с D8 М2, разряд 80 - с D4 М„, разряд 100 - с D7 Ц5, разряд 200 - с D3 М5, разряд 400 - с 1)7 N4, разряд 800 - с D3 М4, разряд 1000 - с D7 М3 разряд 2000 - с D3 М, разряд 4000 - с D7 М2, разряд 8000 - с 1)3 М2. У микросхем Мг, М, Ц и М5 не используются входы Dl, D2, D5, D6. На вход ИКИ поступает импульс Конец измерения с фазометра 3. Два выхода Импульс запуска не используются.

Для исключения погрешностей в широком динамическом диапазоне сигналов сигнал с выхода исследуемого четырехполюсника 2 поступает на сигнальный вход модулятора 4, на управ- ляющий вход которого поступает сигнал кварцевого генератора 1 с частотой f0. В модуляторе 4 происходит модуляция частоты f0 частотой F. Получен

ный таким образом амплитудно-модули- рованный сигнал с частотой заполнения fQ и частотой модуляции, равной частоте входного сигнала F, поступае на усилитель 5. При значительных перепадах уровня сигнала вследствие его затухания в исследуемом четырехполюснике 2 сигнал на выходе усилителя 5 поддерживается на относительно стабильном уровне. Для детектирования амплитудно-модулиронанмого сигнала используется синхронный детектор 6, сигнал с выхода которого поступает па сигнальный вход фазометра 3. Информация об измеренном фазовом

, -. 5 Q

5

5

0

5

СДРИГР (f с выхода фазометра 5 т информационной типе нос ryii.iei м Гтчок g связи и затем по шине Ввод в бпок 9 управления и вычислитель 12. Блок 9 управления вычислителем обеспечивает выполнение необходимых вычислительных операций вычислителем 12 и вырабатывает необходимые управляющие сигналы. По окончании этапа ввода информации на шине Выв блока 9 управления вычислителем устанавливается код частоты F F, + UF. Измерения повторяются на данной частоте. При наличии разрешающей комбинации на тине Упр блока 9 управления, выделяемой дешифратором 10, и разрешающего сигнала на выводе ВВ блока 9 управления на управляющих первом и втором входах блока 11 управления частотой формируется разрешающий сигнал. В таком случае в блоке 11 управления частотой из кода, поступающего по шине Выв с блока 9, формируются управляющие сигналы генератора 1 и устанавливается необходимая частота генератора. Цикл измерения повторяется во всем частотном диапазоне с заданным шагом.

Использование введенного кварцевого генератора 1 с модулятором 4 позволяет осуществить трансформацию спектра исследуемого сигнала в более высокочастотный диапазон F + f0. В результате уменьшается погрешность за счет нестабильности задержки тракта, так как на высоких частотах F + f0 абсолютная задержка усилителя оказывается меньше, чем на низких частотах, т.е. частоте F. Фазовые погрешности усилителя 5 оказываются также меньше, так как тракт работает на частотах FWWH + f 0 - F д,. + f 0 с меньшим коэффициентом перекрытия частотного диапазона. Задержка сигнала определяется постоянной времени цепи

/v 2L т

t где L - индуктивность цепи;

г - сопротивление потерь. При работе устройства в диапазоне частот РМИИ - Furtvr 10 - 20 кГц или соответственно

Ч.

после модуляции высокочастотного сигнала (f о 1,5 11Гц) Гмин + f0 - FMO(KC + + f0 1510 - 1520 кГц сравнение задержек в низкочастотном диапазоне Ј. и высокочастотном диапазоне Ј. покачы, L, „ г

вает, что ---. Из выражения г. ьл

10

1

очевидно, что при

F

F+Г

41с о

10 (следует из принятых численн значений частот F

5 кГц и F + f0

I С I С г. , „4

1515 кГц), отношение

л

(-1 . Л4 л

и t-

О и л

соответственно 10

. }.°2

1 О .В результате задержка сигнала

Ј2 в высокочастотном диапазоне в 10 раз меньше задержки в низкочастотном диапазоне. Наличие большой задержки вследствие ее нестабильности и является причиной дополнительных погрешностей при измерении ГВЗ, которые в высокочастотном тракте оказываются в 1000 раз меньше, чем в низкочастотном, и могут быть уменьшены значительней выбором более высокой частоты кварцевого генератора f0.

Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника позволяет устранить недостатки известного измерителя - значительную погрешност за счет работы в широком частотном и динамическом диапазоне сигналов, а также погрешности за счет ручной обратор, о т л и ч а ю щ ц и с я ЧРМ, что, с полью сокращения преусни ичме- рений и повышения точности измерений, в него введены синхронный детектор, блок святи, дешифратор, блок управления частотой, блок управления вычислителем, вычислитель, при этом выход первого генератора соединен с входом

Q исследуемого четырехполюсника и одновременно с первым входом фазометра, выход исследуемого четырехполюсника соединен с первым входом модулятора, выход которого соединен через усили5 тель с автоматической регулировкой усиления с первым входом синхронного детектора, вторые входы модулятора и синхронного детектора соединены с выходом второго генератора, выход синх0 ронного детектора соединен с вторым входом фазометра, выход которого через блок связи соединен с первым входом блока управления вычислителем, первый выход блока управления вычис5 лителем соединен с первым входом блока связи, второй вход которого соединен с вторым выходом, а второй выход - с вторым входом блока управления вычислителем, первый выход блока управ

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является сокращение времени измерений и повышение точности измерений частотных характеристик группового времени запаздывания в широком частотном и динамическом диапазоне сигналов. Цель достигается тем, что в автоматический измеритель введены синхронный детектор 6, блок 8 связи, дешифратор 10, блок 11 управления частотой, блок 9 управления вычислителем, вычислитель 12. Кроме того, автоматический измеритель содержит генераторы 1,7, модулятор 4, усилитель 5 с автоматической регулировкой усиления, фазометр 3. 7 ил.

работки результатов. При этом процесс 30 ления вычислителем через дешифратор

исследования частотной характеристики происходит значительно быстрее.

Формула изобретения

Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника, содержащий первый генератор, модулятор, усилитель с автоматической регулировкой усиления, фазометр, второй генеиа 116-31

соединен с первым входом блока управления частотой, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления вычислителем, третий вход блока управления частотой соединен с третьим выходом блока управления вычислителем, выход блока управления частотой соединен с входом первого генератора, своим третьим входом блок управления вычислителем соединен двунаправленной шиной с вычислителем.

05

фа 1,2.

l

t Cvj &.

s им

s «2

ч :у

«

I

1

Cf

$

cf

S

oooo лг,ш оооз MOVX,C

0005 MOVtfS2A2,&07 0007 MOV#82A2,SOO 0009 MOVC,Jt ООП MOV/82A2,SOl 0013 Д/ ООН «ОУ Х,Ч

0015тег

0016МШЛ.У

0017CLRX

ooie ая яэ оого ак кю

0022Л162

0023Ш65

0024HI6S

0025MOVHX,ROO

0027Ct/ /Т

0028MOV#B2A,SOZ

0030AVJ}X,li)Y

0031OUTOWS

0033GO

0034SO

0035ISM 00 00

Составитель О.Минкин Редактор И.Горняя Техред М.Дндык

Закая 1845

Тираж 558

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CQCP 1И035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ymAUVR82,KAl

0073- ГЛ

0074Sff QW61SMOZOS 0077 Ј//Л

Корректор Т.Палий

Подписное