Устройство для проверки усилителей низкой частоты Советский патент 1992 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для автоматизированной проверки параметров усилителей низкой частоты, в частности коэффициентов нелинейных искажений, как в процессе производства этих усилителей, так и при входном контроле.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет введения фазовой и амплитудной стабилизации опорного синусоидального сигнала.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2-4 представлены блок-схемы соответственно селекторов, блока логического управления и блоки управления фазовращателем; на фиг.5 представлены временные диаграммы работы устройства в целом; на фиг.б-вре- менные диаграммы работы блока управле- ничя фазовращателем.

Устройство для проверки усилителей низкой частоты содержит программируемый синусоидальный генератор 1, выход которого подключен к первой клемме 2 для входа контролируемого усилителя, вторая клемма 3 для выхода контролируемого усилителя подключена к эквиваленту нагрузки 4. Выходы компараторов 5.1...5.П подключены к первым входам соответствующих селекторов 6.1...6.П, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ 7. Выход элемента ИЛИ-НЕ 7 соединен с первым входом первого триггера 8, выход которого соединен с индикатором 9. Второй вход триггера 8, вторые входы селекторов 6.1...6.П объединены и подключены к первому выходу блока 10 логического управления, второй выход которого через генератор 11 постоянного напряжения подключен к первому входу усилителя V2, выход которого подключен к первому входу программируеVI

N) GJ СЛ J

ГО

мого синусоидального генератора 1. Второй вхрд усилителя 12 подключен к выходу первого выпрямителя 13, вход которого подключен к выходу первого управляемого аттенюатора 14 и к первому входу сумматора 15. Вход управляемого аттенюатора 14 подключен к второй клемме 3, а вход сумматора 15 подключен к входу второго выпрямителя 16, выход которого соединен с входом компараторов 5.1.,.5.п. Третий выход блока 10 логического управления соединен стретьими входами селекторов 6.1 ...6.п, а четвертый и пятый выходы блока 10 логического управления подключены к первому и второму входам сдвигового регистра 17, выход старшего разряда которого подключен к третьему входу триггера 8 и входу блока 10 логического управления. Остальные выходы сдвигового регистра 17 подключены к соответствующим входам селекторов 6.1...6.П, первого управляемого аттенюатора 14 и программируемого синусоидального генератора 1. Второй выход программируемого синусоидального генератора 1 через фазовращатель 18 и регулятор 19 напряжения подключен к второму входу сумматора 15, к первому входу блока 20 управления фазовращателем и входу третьего выпрямителя 21. Выход блока 20 управления фазовращателем подключен к входу управления фазовращателя 18. Выход третьего выпрямителя 21 соединен с первым входом второго усилителя 22, второй вход которого соединен с источником 23 постоянного напряжения. Выход второго усилителя 22 подключен к входу управления регулятора 19 напряжения.

Программируемый синусоидальный генератор 1 состоит из синусоидального генератора 24, прямой выход которого через последовательно соединенные управляемый регулятор 25 напряжения и второй управляемый аттенюатор 26 соединен с первым выходом программируемого синусоидального генератора 1, второй выход которого соединен с инверсным выходом синусоидального генератора 24. Вход управления регулятора 25 напряжения подключен к выходу усилителя 12. Входы управления второго аттенюатора 26 подключены к логическим входам программируемого синусоидального генератора 1.

Селектор 6 (фиг.2) содержит логический элемент И 27, который своим выходом подключен к С-входу триггера 28, выход которого соединен с индикатором 29, и к выходу селектора. 6. Первые и вторые входы селектора 6 подключены к входам D и R триггера 28 соответственно, третьи и четвертые входы селектора 6 подключены к входам элемента И 27.

Блок 10 логического управления (фиг.З) содержит схему 30 начальной установки, выход которой через элемент ИЛИ 31 соединен с R-входом триггера 32, S-вход которого подключен к кнопке 33 управления и первому выходу блока 10 логического управления. Выход триггера 32 соединен с индикатором

0 34, с пятым выходом блока 10 логического управления и R-входом счетчика 35, счетный вход которого подключен к генератору 36 импульсов, а выходы соединены с входами распределителя 37 импульсов, выходы кото5 рого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам блока 10 логического управления, вход которого через элемент 38 задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ 31.

0Блок 20 управления фазовращателем

(фиг.4) содержит усилители 39 и 40, входы которых подключены соответственно к второму и первому входам блока 20, а выходы - к входам соответствующих ограничителей

5 41 и 42 напряжения. Выход усилителя 40 через последовательно соединенную цепочку согласователя 43 уровня, одновибрато- ров 44 и 45 соединен с входами управления ключей 46 и 47, входы которых подключены

0 к выходам ограничителей 41 и 42 напряжения соответственно, а выходы подключены к входам суммирующего усилителя 48, выход которого через интегратор 49 соединен с выходом блока 20 управления фазовраща5 телем.

Устройство работает следующим образом.

При подключенном к клеммам 2 и 3 проверяемом усилителе и при включенном ис0 точнике питания, который на фиг,1 не показан, схема 30 начальной установки обеспечивает установку в исходное состояние триггера 32 (см.фиг.5), который будет находиться в этом состоянии до срабатыва5 ния кнопки 33 управления с защитой от дребезга, и тем самым будет удерживаться в этом состоянии счетчик 35 и сдвиговый регистр 17. При нажатии на кнопку 33 управления на R-входы триггера 8, триггеров 28

0 (входящих в состав селекторов 6.1...6.п) с выхода блока 10 логического у правления поступит сигнал, устанавливающий указанные триггеры в исходное состояние. При отжа- тии кнопки 33 управления задним фронтом

5 импульса 33 (см.фиг. 5) произойдет переключение триггера 32 в единичное состояние, что приведет к загоранию индикатора

34 Работа, разрешению работы счетчика

35и сдвигового регистра 17, Состояние счетчика 35 будет изменяться по каждому

такту генератора 36 импульсов. Изменение состояния счетчика 35 будет приводить к формированию сигналов на выходах распределителя 37 импульсов, который может быть выполнен на программируемых логических матрицах, постоянно-запоминающих устройствах, либо собран на дискретных логических элементах. Сигналы на выходах распределителя 37 импульсов должны соответствовать сигналам временной диаграммы 10-2, 10-4, 10-3 (см.фиг.5). Сигнал 10-4 производит изменение состояние сдвигового регистра 17. После первого импульса 10-4 активным становится первый выход сдвигового регистра 17, и он управляет состояниями первого и второго управляемых аттенюаторов 14 и 26, а также, поступая на четвертый вход селектора 6.1, производит выбор этого селектора из группы 6.1...6.п. После завершения переключения управляемых аттенюаторов 14 и 26 распределитель 37 импульсов вырабатывает следующий сигнал 10-2, который поступает на генератор 11 постоянного напряжения, на выходе которого формируется трапецеидальный сигнал, возрастающий с нулевого значения до некоторой заданной величины. Значение это цоддер- живается заданное время и затем производится спад опять до нулевого значения. Аналогичным образом будет изменяться сигнал и на выходе усилителя 12, который управляет работой регулятора 25 напряжения. Таким образом, на выходе управляемого аттенюатора 26 также будет появляться переменно-токовый сигнал заданной частоты, амплитуда напряжения которого будет изменяться по указанному выше закону. Этот сигнал через клемму 2 поступит на вход проверяемого усилителя низкой частоты. На эквиваленте нагрузки 4 начнет выделяться сигнал переменного напряжения, которое поступает с выхода проверяемого усилителя через клемму 3. Этот сигнал, пройдя через первый управляемый аттенюатор 14, поступит на вход первого выпрямителя 13. Постоянно-токовый сигнал с выхода выпрямителя 13 поступит на второй вход усилителя 12. Таким образом, проверяемый усилитель низкой частоты будет охвачен контуром обратной связи усилителя 12, и на выходе проверяемого усилителя низкой частоты установится напряжение переменного тока, действующее значение которого будет поддерживаться стабильным на протяжении заданного времени вне зависимости от значения коэффициента усиления проверяемого усилителя низкой частоты.

Переменное напряжение с выхода первого управляемого аттенюатора 14 поступает также на первый вход сумматора 15 и на второй вход блока 20.упарвления фазовращателем. На второй вход сумматора 15 подается опорное напряжение в противофазе

5 с сигналом, поступившим на первый вход сумматора, причем, проходя с инверсного выхода синусоидального генератора 24 через фазовращатель 18 и регулятор 19 напряжения, этот сигнал стабилизирован по фазе

0 и величине напряжения, так как регулятор 19 напряжения и фазовращатель 18 охвачены своими контурами обратной связи. Так, на вход управления регулятором 19 переменного напряжения сигнал подается с вы5 хода усилителя 22, на один вход которого подается сигнал с источника 23 постоянного напряжения, а на второй вход сигнал поступает с выхода регулятора. 19 напряжения через выпрямитель 21. На выходе регулято0 ра 19 устанавливается стабильное напряжение, величина которого устанавливается с помощью источника 23 постоянного напряжения, не зависящее от величины напряжения, поступающего с выхода фазовращателя 18.

5 Блок 20 управления фазовращателем (блок-схема которого представлена на фиг.4, а временные диаграммы работы - на фиг.6) обеспечивает работу фазовращателя 18 следующим образом.

0 Усилители 39 и 40 преобразуют синусоидальные сигналы в сигналы прямоугольной формы, а ограничители 41 и 42 напряжения обеспечивают ограничение напряжения, причем ограничитель 41 обеспечивает огра5 ничение амплитуды отрицательного сигнала, не позволяя сигналу превысить также нулевое значение. Ограничитель обеспечивает стабилизацию амплитуды положительного сигнала, не позволяя ему быть ниже

0 нулевого значения.

Согласователь 43 уровня обеспечивает согласование переменного напряжения, поступающего с выхода усилителя 40 на вход одновибратора 44. По положительному пе5 репаду сигнала на своем входе одновибра- тор 44 обеспечивает формирование импульса на своем выходе длительностью около четверти периода сигнала, на котором происходит испытание проверяемого уси- 0 лителя. По заднему фронту этого импульса происходит переключение второго одновибратора 45, на выходе которого формируется сигнал длительностью около поло- вины периода сигнала переменного

5 напряжения. Этим импульсом производится управление ключами 46 и 47, с выходом которых напряжение поступает на суммирующий усилитель 48, после интегрирования интегратором 49 сигнал рассогласования поступает на вход управления фазовращателя 18. Поэтому на выходе фазовращателя 18 будет поддерживаться сигнал, фаза которого будет всегда сдвинута на 180° по отношению к сигналу, поступающему с выхода контролируемого усилителя,

Таким образом, на выходе сумматора 15 будет сигнал, пропорциональный разности сигналов, поступающих на его входы причем величина этой разности будет определяться коэффициентом нелинейных искажений проверяемого усилителя низкой частоты даже в том случае, если от усилителя к усилителю будет изменяться фаза сигнала, поступающего на заявляемое устройство через клемму 3. После выпрям- ления вторым выпрямителем 16 сигнал уже- в виде постоянного падения напряжения поступит на входы компараторов 5.1...5.П, уровни срабатывания которых соответствуют заданным уровням нелинейных искаже- ний на заданной мощности сигнала на выходе проверяемого усилителя.

Сигнал 10-3 с выхода распределителя 37 импульсов поступит на третьи входы селекторов 6.1...6.П и стробирует триггеры 28 селектора 6.1, в которые записывается информация в зависимости от состояния сигнала на выходе соответствующего компаратора 5.1.

Если нелинейные искажения на выходе проверяемого усилителя низкой частоты меньше установленного значения, то триггер 28 останется в исходном состоянии, в противном случае он переключится, что приведет к загоранию индикатора 29. Све- чение этого индикатора указывает, что у проверяемого усилителя низкой частоты нелинейные искажения на заданной мощности выходного сигнала превосходят допустимое значение.

По завершении импульса 10-3 прекращается и действие сигнала 10-2, что приводит к уменьшению сигнала на выходе генератора 11 постоянного напряжения до нулевого значения. Уменьшается величина сигнала, поступающего на вход проверяемого усилителя низкой частоты, а значит, уменьшается и величина сигнала на его выходе.

Появление нового импульса на четвер- том выходе блока 10 логического управления (сигнал 10-4 на фиг.5) приводит к изменения состояния сдвигового регистра 17, который производит переключение управляемых аттенюаторов 14 и 26, и начина- ется новый цикл параметров усилителя низкой частоты при другом значении мощности выходного сигнала, так как первый аттенюатор 14 обеспечивает такое деление выходного сигнала с проверяемого усилителя низкой частоты, чтобы на выходе выпрямителя 13 всегда устанавливалось одно и то же значение постоянного напряжения.

Второй управляемый аттенюатор 26 обеспечивает установку диапазона возможного входного для проверяемого усилителя низкой частоты сигнала в зависимости от имеющегося разброса параметров усилителей по коэффициенту усиления в зависимости от мощности выходного сигнала.

Регулятор 25 напряжения, управляемый от усилителя 12, обеспечивает точную установку входного сигнала для получения необ- ходимой мощности выходного сигнала проверяемого усилителя низкой частоты.

Если в процессе измерения переключится хотя бы один триггер 28 в одном из селекторов 6.1 ...б.п, то это приведет к появлению нулевого сигнала на D-входе триггера 8, в противном случае в момент положительного перепада нак выходе (п + 1)-го разряда сдвигового регистра 17 установится уровень логической 1. Таким образом, триггер 8 остается в исходном состоянии и индикатор 9 Годен не загорится, если проверяемый усилитель низкой частоты не будет соответствовать своим техническим требованиям хотя бы для одного значения выходной мощности, в противном случае свечение индикатора 9 будет свидетельствовать о соответствии проверяемого изделия своим техническим требованиям.

Сигнал с выхода (п + 1)-го разряда сдвигового регистра 17 поступает через элемент 38 задержки и элемент ИЛИ 31 на R-вход триггера 32 и устанавливает его в исходное состояние. Гаснет индикатор 34, устанавливаются в исходное состояние счетчик 35 и сдвиговый регистр 17. Поэтому через время, равное времени задержки элементом 38, сигнал на выходе п + 1 сдвигового регистра 17 установится в исходное состояние.

Таким образом, в результате измерения оператор получает информацию о годности проверяемого усилителя низкой частоты или о несоответствии коэффициента нелинейных искажений при соответствующей выходной мощности.

Формула изобр е тения

Устройство для проверки усилителей низкой частоты по авт.св. № 1626222, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет введения фазовой и амплитудной стабилизации опорного синусоидального сигнала, в него дополнительно введены управляемый фазовращатель, управляемый регулятор напряжения, блок управления фазовращателем, третий выпрямитель, второй усилитель, источник постоянного напряжения, причем второй

выход программно-управляемого синусоидального генератора через последовательно соединенные управляемый фазовращатель и управляемый регулятор напряжения подключен к второму входу сумматора, к первому входу блока управления фазовращателем и к выходу третьего выпрямителя, второй вход блока управления фазовращателем соединен с первым входом сумматора, а выход - с входом управления фазовращателем, выход третьего выпрямителя соединен с первым входом второго усилителя, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, а выход - к входу управления регулятора напряжения.

7

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для автоматизированной проверки параметров усилителей низкой частоты, в частности коэффициентов нелинейных искажений, как в процессе производства этих усилителей, так и при входном контроле. Целью изобретения является повышение точности измерения прототипа за счет введения в него фазовой и амплитудной стабилизации опорного синусоидального сигнала. В результате проводимых измерений оператор получает информацию о годности проверяемого усилителя низкой частоты или несоответствии коэффициента нелинейных искажений при соответствующей выходной мощности. 6 ил.

Фиъ.1

Фиг. 2

фиг.З

Фиг 5

Фиг.6