Измеритель флуктуации периода и фазы электрических колебаний Советский патент 1979 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к области радиоизмерений.

Известен измеритель флуктаций периода и фазы электрического сигнала содержащий формирователь меандра, заторможенные мультивибраторы, управляемые током, компараторы, аналоговые интеграторы, преобразователи ток- напряжение, аналоговые сумматоры 1 .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель, содержсвдий формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной, а выход подключен к входу триггера непосредственно и через линию задержки к первым входам двух логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходами упомянутого триггера, два генератора тока, выходами соединенные с накопительными конденсаторами выходами блоков сброса и через буферные каскады с входами сумматора, третий вход которого соединен с источником смещения, а выход - с инфомационным входом линейного ключа, выходом соединенного с запоминающим конденсатором непосредственно и через последовательно включенные буферный каскад, фильтр В рхних частот и усилитель с выходом измерителя и входом преобразователя напряжение - ток, и второй фильтр верхних частот, причем вход каждого блок сброса соединен с выходом соответствующего логического элемента .

Известные измерители не обеспечивают достаточной точности измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Это достигается тем, что в предлагаемый измеритель флуктуации периода и фазы электрических колебаний введены два генератора точной задержки, два RS -триггера, два дополнительных сумматора, дополнительные линейный ключ с конденсатором, буферный каскад, преобразовате.пь напряжение - ток и фильтр нижних частот. Причем входы генераторов точной задержки соединены с выходами логических элементов И и входами первого дополнительного сумматора, выход которого подключен к входу управления дополнительного линейного ключа, включенного последовательно с дополнительным буферным каскадом между выходом преобразователя напряжение - ток и входом второго фильтра верхних частот, первые выходы генераторов точной задержки соединены с S-входами RS-триггеров, R-входы которых подключены к выходам логических элементов И, выходы RS-триггеров соединены с входами соответствующих генераторов тока, а вторые выходы генераторов точной задержки соединены с входами второго дополнительного сумматора, выход которого подключен к входу управления линейного ключа. При этом фильтр нижних частот и дополнительный преобразователь напряжение ток включены между входом второго фильтра верхних частот и выходом преобразователя напряжение - ток.

Структурная электрическая схема описываемого измерителя приведена на чертеже.

Измеритель содержит формировател 1 импульсов, триггер 2, линию задержки 3, логические элементы И 4,5 генераторы точной задержки 6, 7, КЗ-триггеры 8, 9, генераторы тока 10, 11, накопительные конденсаторы 12, 13, блоки сброса 14, 15, буферные каскады 16, 17, сумматоры 18,19 линейные ключи 20, 21, конденсаторы 22, 23, буферные каскады 24, 25, преобразователи напряжение - ток 26, 27, сумматор 28, фильтры верхних частот 29,30, фильтр нижних частот 31, усилитель 32. На входную шину 33 подается измеряемый сигнал, на шину 34 - напряжение смещения. Выходные сигналы снимаются с выходо 35 и 36.

Работа устройства протекает следующим образом.

Напряжение сигнала,частотные (фазовые)-нестабильности которого подлежат измерению, подается на входную шину 33. В общем случае это напряжение имеет вид импульсов произвольной фор№Л. С помощью формирователя 1 импульсов входное импульсы преобразуются в импульсы стандартной формы, амплитуда и длительность которых не изменяются при изменении параметров входных импульсов. Этими импульсами запускается триггер 2, выходные парафазные напряжения которого управляют логическими элементами Д1 4, 5 о На вторые входы последних поступают импульсы, задержанные линией задержки 3. Таким образом, на: выходах логических элементов 4, 5 импульсные напряжения имеют частоты, равные половине входной. Выходные импульсы логических элементов воздействуют на входы генераторов точной задержки 6, 7 соответственно, функционирование которых заключается в том, чТо при подаче на их входы запускающих импульсов на соответствующих выходах возникают выходные импулБсы, задержанные относительно входных на предустанов ленную задержку Т, величина кото798924

рой достаточно стабильна. Выходные импульсы генераторов точной задержки поступают на S-входы триггеров 8,9, на выходах последних возникают высокие управляющие потенциалы, включающие токи заряда в генераторах 10, 511. Длительности импульсов на выходах триггеров 8, 9 оказываются равными разностям между мгновенными значениями периодов входного сигнала и величинами фиксированных задержек.

10 Указанные длительности преобразуются в амплитуду импульсов на накопительных конденсаторах 12, 13. Длительности импульсов на конденсаторах 12, 13 не должны быть меньше

5 размаха флуктуации периода. Сброс напряжения накопительных конденсаторов до нуля осуществляется с помощью блоков сброса 14, 15, которые запускаются каждым субтактовым

2Q импульсом, следующим с выходов логических элементов И 4, 5 соответственно. Сигналы с конденсаторов 12, 13 через буферные каскады 16, 17 поступают на сумматор 18, на выходе которого образуется напряжение, соответствующее флуктуациям каждого входного периода.

Описанное выше разделение входного напряжения на субтакты

30 необходимо для того, чтобы все функциональные узлы в канале каждого субтакта могли нормально восстановить свое первоначальное состояние после отработки своей функции в каждом субтакте. Выходное напряжение сумматора 18 содержит линейно изменяющиеся участки с длительностью, пропорциональной измеряемой величине, что -может привести к появ4Q лению ошибок при аналоговой обработке выходного сигйала. Для исключения этого недостатка в данном случае происходит перезапись плоской части напряжения в конденсатор 22. Эта операция осуществляется с помощью линейного ключа 20, он отпирается стробирующими импульсами с выхода сумматора 28, на входы которого импульсы поступают с вспомогательных выходов генераторов точной задержки 6, 7. Задержка импульсов по отношению к входным импульсам составляет примерно 1/2 Т, где Т - период входного сигнала. Поскольку длительность этих импульсов постоянна,

55 напряжение не имеет участков изменения с переменной длительностью.

Чтобы обеспечить оптимальный режим работы линейного ключа 20, на

Q третий вход сумматора 18 подается постоянное смещение Uc/w Оно уравновешивает неизменяющуюся часть амплитуды напряжений, благодаря чему линейный ключ 20 работает на центра 5 льном участке своей амплитудной характеристики . Напряжение с ключа 20 через буфе ный каскад 24 поступает на фильтр верхних частот 29 и далее через уси литель 32 на выходное гнездо 35. Напряжение, снимаемое с этого гнезда, пропорционально флуктуации вели чины каждого мгновенного периода по отношению к его среднему значению, В то же время вид этого аналогового сигнала пригоден для дальней шей аналоговой обработки (квадратирования, частотного анализа, нахождения функций распределения и пр.). Для получения информации о фазовых флуктуациях выходное напряжение усилителя 32 поступает на преобразователь напряжение - ток 26, выходной ток которого замыкается через линейный ключ 21 или на землю, или на накопительный конденсатор 23. Ключ 21 управляется импульсами с выхода сумматора 19. Импульсы тока интегрируются на конденсаторе 23, так что его напряжение оказывается пропорциональным величине мгновенно фазовой (временной)флуктуации измеряемого колебания. Поскольку невозможно так отрегул ровать преобразователь напряжение ток 26, чтобы среднее значение его тока точно равнялось нулю, то в общем случае напряжение содержит линейно изменяющуюсРя во времени компоненту. Для ее исключения применяется цепь автоподстройки,состоящая из фильтра нижних частот 31 и преобразователя напряжение - ток 27. Для исключения постоянной составляю щей из состава выходного напряжения предусмотрен фильтр верхних частот 30. Формула изобретения Измеритель флуктуации периода и фазы электрических колебаний-,содерж щий формирователь импульсов,вход4Кот рого соединен с входной шиной, а выход подключен к входу триггера непосредственно и через линию задержки к первым входам двух логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходами упомянутого триггера, два генератора тока, выходы которых соединены с накопительными конденсаторами, выходами блоков сброса и через буферные каскады с входами сумматора, третий вход которого соединен с источником смещения, а выход - с информационным входом линейного ключа, выход которого соединен с запоминающим конденсатором непосредственно и через последовательно включенные буферный каскад, фильтр верхних частот и усилитель с выходом измерителя и входом преобразователя напряжение - ток, второй фильтр верхних частот, причем вход каждого блока сброса соединен с выходом, соответствующего логического элемента И, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два генератора точной задержки, два RS-триггера, два дополнительных сумматора, дополнительные линейный ключ с запоминающим конденсатором, буферный каскад, преобразователь напряжение - ток и фильтр нижних частот, причем входы генераторов точной задержки соединены с выходами логических элементов И и входами первого дополнительного сумматора, выход которого подключен к входу управления дополнительного линейного ключа, включенного последовательно с дополнительным буферным каскадом между выходом преобразователя напряжение-ток и входом второго фильтра в.ерхних частот, первые выходы генераторов точной задержки соединены с З-входами RS-триггеров, R-входы которых подключд-. ны к выходам логических элементов И, выходы НБ-Триггеров соединены с входами соответствующих генераторов тока, а вторые вьходы генераторов точной задержки соединены с входами второго дополнительного сумматора, выход которого подключен к входу управления линейного ключа, при этом фильтр нижних частот и дополнительный преобразователь напряжение - ток включены между входом второго фильтра верхних частот и выходом преобразователя напряжениеток . Источники информации, принятые во внимание при эксперизе 1.Патент США tJ 3737766, кл. 324-57, 05.06.77. 2.Заявка Японии 43-30332, кл. 10 ДО, 08.05.68.

33

JS