А. л. Абрукин
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ НИЗКИХ ЧАСТОТАХ
Заявлено 4 октября 1949 г. за ЛЬ 4(;,,234 к 1осте.И11ку СССР
Предлагается устройство для снятия амплитудно-фазовых характеристик при низких частотах, предназначенное для измерения проекций вектора коэффициента усиления по двум взаимно-перпендикулярным осям.
Основные трудности, связанные с созданием такого устройства, заключаются в том, что диапазон частот, на которых приходится сни.мать амплитудно-фазовые характеристики (кривую Найквиста) современных: систем регулирования, находится в области очень низких частот, - от единиц до сотых долей герца. Это исключает возможность применения для этой цели известных приборов, построенных по принципу схем переменного тока, с переходными емкостями, не обеспечивающими сохранения стабильного сдвига фаз, снимаемых с генератора опорных напряжений.
Особенностью описываемого устройства, обеспечивающей получение стабильного сдвига фаз, снимаемых с генератора опорных напряжений, является применение генератора низкой частоты, собранного на емкостях и активных сопротивлениях с включением -между каждой парой звеньев усилительной .
На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2--его Принципиальная схема.
На1пряжение Ui, они-маемое с одного из выходов двухфазного низкочастотного RC генератора /, подается на вход испытуемого объекта 2, амплитудно-фазо:вую характеристику которого необходимо снять. Напряжение с выхода испытуемого объекта 2, изменивщись по фазе и амплитуде, Подается на вход амплитудно-фазового дискриминатора 3.
Амплитудно-фазовый дискриминатор построен IRO такому принципу, что его входное и выходное напряжения U,.. и {/„„j- связаны следующей математической зависимостью U ,.. U cos ,где X const;-f- угол сдвига по фазе между напряжения-ми U и У„,..
Так как напряжение и„. по абсолютной величине пропорционально модулю коэффициента усиления испытуемого объекта, то выщеуказанное вьфажсние представляет собойпроекцию вектора коэффициента усиления испытусмого четырехполюсника на ось X. Это напряжение пульсирующее, частотна(Итульсаций его очень низкая в соответствии с частотой генер атор,:,.составляст доли герца.
Для того, чтобы выходное наиряжение амплитудно-фазового дискрнминато.рй мо-жно было каким-либо образом измерить, необходимо сгладить ЭТО п льсирующее напряжение. Для этой цели служит интегрирующий усилитель 4, имеющий очень большую постоян-пую времени. Напряжение с выхода этого усилителя подается на вы.ход или на пластины трубки, либо на ламповый вольтметр, измеряюпгий проекции вектора на ось X.
Для измерения нроекции вектора на ось Y служит амплитудно-фазовый дискриминатор 5 и интегрирующий усилитель 6.
На амллитудно-фазовый дискриминатор 5 подается анодн-ое напряжение, сдвинутое относительно опорного напряжения дискриминатора 3 на 90.
Оба опорных на.пряжения генерирует генератор одновременно на всех частотах, как показано на принцнпиальной схеме устройства, представленной на фиг. 2, двухфазный / С-генератор низкой частоты собран на лампах «/7i, Л, Л, //i, Л-,, из которых лампа Л является усилительной, а лампы .772, Л, Л. Л-,-катодными повторителями.
Напряжение, снимаемое с катода лампы Л;, и прошедшее все четыре звена RC, -поворачивается по фазе на 180°. Каждое звено RC поворачивает вектор напряжения на 45°. Поэтому на пряжение, имеющее сдвиг по фазе В 90°, снимается после двух звеньев с катода лалгпы Лz.
Если нросто соединить последовательно звенья С без применения усилительных ламн Л2, Лз, Л., как это делается в обычном генераторе, то едвиг по фазе в 90 нельзя будет получить, так как каждая цепочка RC нагружает предыдущую, вследствие чего они сдвигают фазу на неодинаковую величину.
Лампа //6 является выходной лампой генератора. Вследствие того, что катодное сопротивлан е этой лампы присоединено к минусу дополнительного источника питания, плюс которого заземлен, потен-циал катода Л имеет потенциал земли. Это означает, что па испытуемый четырехполюсник 2, амплитудно-фазовую характеристику которого необходимо снять, подается напряжение низкой частоты без постоянной слагающей.
С выхода испытуемого четырехполюсника 2 напряжение подается на амплитудно-фазовый дискриминатор, выполненный на лампах Л1 и Ле,.
выход X
Выход У
М 90566-А-
Опорное на пряжение на амнлитудно-фазовый дискриминатор по-дается с усилнтельно-клинпирующего устройства 7, собранного но обычной схеме (на чертеже не показана).
Опорное напряжение нмеет квадратную форму волны. Напряжениес выхода амплитудно-фазового дискриминатора подается на двухкаскадный интегрирующий усилитель постоянного тока. Первый каскад усиления выполнен на лампах Лд и Лю, второй - на .тампах Ли, ,//i2, Л|з и //м. В качестве интегрирующихэлементов применены емкости С| и С2. Эквивалентное сопротивление плеч данного типа усилителя чрезвычайно большое, так что сравнительно небольшие емкости С| н Cz создают большую постоянную времени, необходимую для работы на низ-, кой частоте. Составляющая вектора по оси X сиимается с зажимов X.
Амнлитудно-фазовый дискриминатор 5 и иитегрируюни1Й усплител1 6 имеют аналогичную схему; разница заключается лишь в то-м, что опорное на1гряжение, нодаваемое на амплитудно-фазовый днскриминатор 5, сдвинуто на 90° относительно опорного напряжения первого канала, в котором измеряется нроекция вектора на ось X. Связь опорного генератора с дискриминатором осуществляется через уснлительно клиппирующее устройств-о S.
Описанный генератор может быть также использован для создания круговой развертки на различных частотах, а интегрирующий усилитель для (Книллоскопа.
Предмет и з о б р е т е н и я
Устройство для снятия амплитудно-фазовых характеристик при низких частотах, предназначенное для измерения проекций вектора коэффициента усиления но двум взаимно-нерпендикулярным осям, отличающееся тем, что в нем нрименен генератор низкой частоты, собранный на емкостях и активных сопротивлениях с выключением между каждой нарой звеньев RC усилительной лам-пы, чем обеспечивается стабильный сдвиг фаз, снимаемых с генератора опорных напряжений.
