Устройство для определения собственной частоты резонансных контуров Советский патент 1982 года по МПК G01R27/28 

R-вход которого соединен с входной срабатьшакяцей шиной устройства, вто рой R-вход триггера подключен к пер вому выходу генератора ступенча тоизменякядегося напряжения, к первым входам распределителя импульсов и преобразователя код-напр|Яжение, S-вход триггера соединен с вторЕЛми входами ра,спределителя импульсов и преобразователя код-напряжение и с входной пусковой шиной устройства, выход триггера подключен к третьему входу распределителя импульсов, чет вертый вход которого соединен с выходом блока срав.нения, входом регулируемого элемента и с третьим входом преобразователя код-напряжение, первый и второй выходы распределителя импульсов подключены со ответственно к первому и второму входам генератора ступенчато-изменяющегося напряжения, третий выход распределителя импульсов соединен с входом однови€ратора, выход которог соединен с третьим входом генератора ступенчато-изменяющегося напряжения, второй выход которого подключен к входу генератора качаквдейс частоты, выход которого соединен с выходной шиной устройства и с вторы входом резонансного контура, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которо подключен к выходу преобразователя код-напряжение. На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов основных блоков устройства; на фиг.З - принципиальная схема регулируемого элемента и блока сравнения; на фиг,4 - то зке, распределителя импульсов. Устройство состоит из резонансного контура I, генератора 2 качающейся частоты, генератора 3 ступен чато-изменяющегося напряжения, триг гера 4, блока 5 сравнения, регулируемого элемента 6, преобразователя 7 код-напряжение, распределителя им пульсов 8, одновибратора 9, первого .второго, третьего и четвертого,вход 10-13 распределителя 8, первого, второго, третьего выходов 14-16 рас пределителя 8, выхода 17 регулируемого элемента, первого и второго вх дов 18 и 19 и выхода 20 блока 5, р диочастотного блока 21, в состав ко торого входят блок 5 сравнения и регулируемый элемент б. Устройство работает следуйщим о разом. в исходном состоянии частота f генератора 2 качающейся частоты на ходится вне полосы пропускания резонансного контура 1, триггер 4 сброшен по шине Сброс, Импульс запуска (фиг.2а) устанавливает на выходе преобразователя 7 код-напряжение минимальный уровень напряжения 0.07д,„н (фиг,2д) и взводит триггер 4 (фиг,2в), а также через распределитель 8 импульсов возбуждает одновибратор 9, который .задним, фронтом импульса на выходе (фиг.2б) запускает генератор 3 сту-пенчато-изменяющегося напряжения (например, преобразрватель код-напряжение) . Подаваемое на генератор 2 качающейся частоты ступенчато-изменяющееся напряжение (фиг.2г) вызывает изменение его настройки в некотором интервале частот, а изменение амплитуды напряжения на резонансном контуре 1 соответствует закону изменения резонансной характеристики контура и (фиг.2г). Таким образом, каждая из дискрет изменения напряжения на выходе генератора 3 AUi, вызывает изменение частоты на выходе генератора 2 на Af и, соответственно,; изменение амплитуды напряжения на резонансном контуре 1 ли, Как только амплитуда напряжения на резонансном контуре 1 становится выше уровня постоянного напряжения, поступающего на вход блока 5 с выхода преобразователя 7, на некоторую минимальную величину, т.е. когда выполняется соотношение Ц,/, на выходе блока 5 появляется импульс напряжения, передний фронт которого возбуждает регулируемый элемент б. В результате этого в контур вноси ся отрицательное .сопротивление, ком- пенсирующее потери в контуре и увеличивающее его добротность. Увеличение добротности резонансного контура 1 приводит к увеличению амплитуды напряжения на контуре, которое поступает на вход блока 5. Поскольку в этот момент времени , то уровень постоянного напряжения на выходе блока 5 увеличивается, что вызывает увеличение отрицательного сопротивления, вносимого в резонансный контур 1 регулируемым элементом 6. Таким образом, развивается лавинообразный процесс увеличения амплитуды напряжения в резонансном контуре 1, т.е. в момент незначительного превышения Uy над U. замыкается цепь положительной обратной связи: блок 5 - регулируемый элемент 6 - резонансный контур 1, что позволяет повысить чувствительность блока 5 и тем самым увеличить точ- : ность определения собственной частоты резонанснога контура 1, Перепад напряжения на выходе блока 5 воздействует на вход преобразователя 7, в результате чего уровень напряжения на его выходе увеличивается на некоторую дискрету ли,. За.дний фронт импульса с вы хода блока 5 через распределитель 8 по третьему выходу .16 запускает одновибратор 9, а по второму входу 15 срабатывает в исходное состояние ге нератор 3. Здесь необходимо отметит что импульс с выхода блока 5 проходит на второй выход 15 распределит ля 8 (фиг.4), когда триггер 4 наход ся в состоянии Ч, и на первый в ход 14 - при состоянии О. Через некоторое время, определяе длительностью генерируемого одновиб ратором 9 импульса, его задним фрон том запускается генератор 3 и начинается новый цикл изменения частоты генератора 2. Указанные циклы повто ряются до тех пор, пока уровень постоянного напряжения на выходе преобразователя 7i не станет выше макси мально возможной амплитуды напряжения на резонансном контуре 1, т.е. амплитуды напряжения, соответствующей точному совпадению генерируемой генератором 2 частоты с собственной частотой резонансного контура 1. То да в процессе перестройки частоты генератора 2 блок 5 не срабатывает. Первый выход генератора 3 (например, преобразователя код-напряжение) является выходим триггера по следнего разряда счетчика преобразователя код-напряжение. В момент переполнения счетчика,, т.е. в момент скачкообразного умень шения напряжения, на выходе генератора 3 от и jjjQy до нуля, перепад напряжения на выходе триггера после него разряда сбросит триггер 4 .в ис ходное состояние,- уменьшит напряжение на выходе преобразователя 7 на дискрету ли и путем запуска одновибратора 9 начнет новый цикл перестройки частоты генератора 2. Перестройка продолжается до тех пор, пока амплитуда напряжения на резонансном контуре 1 не превысит напряжение на выводе преобразователя. В момент превышения над U;. срабатывает блок 5. Импульс напряжения с его выхода через распределитель 8 импульсов по первому входу 14 останавливает рост напряжения на выходе генератора 3 и тем самым фиксирует настройку генератора 2 в положении, соответствующем максимуму амплитуды напряжения на резонансном контуре 1. Одновибратор 9 не запускается,так как триггер 4 сброшен (фиг.4). Процесс определения собственной частоты резонансного контура 1 заканчивается операцией, измерения частоты на выходе генератора 2, которая равна собственной частоте контура. Из описания алгоритма функционирования предлагаемого устройства видно, что высокая точность определения собственной частоты резонансного контура 1 обусловленавыбором минимально возможных дискрет изменения настройки генератора, питающего контур, и опорного напряжения, т.е. ли и дЦ (фиг.2 ) . В качестве регулируемого элемента 6 в предлагаемой схеме может быть использован, например, генератор с самовозбуждением, а в качестве сравнивающего устройства 7 операционный усилитель с положительной обратной связью. В данном случае удобнее использовать радиочастотный блок 21, который совмещает в себе функции блока сравнения и источника отрицательного сопротивления. Радиочастотный блок 21 представляет собой транзисторный каскад, питаемый переменным напряжением. Входы и выходы радиочастотного блока на фиг.З обозначены цифрами в соответствии с обозначениями связей системы блок 5 сравнения - регулируемый элемент б (источник отрицательного сопротивления с функциональными узлами устройства). По первому входу 18 и выходу 17 радиочастотный блок 21 связан с резонансным контуром 1, который питается напряжением с ге-. нератора 2 по цепи шина 22 радиочастотного блока - резистор, 23. По второму входу 19 на радиочастотный блок 21 подается управляющее напряжение с выхода преобразователя 7 , код-напряжение, а по -выходу 20 с выхода радиочастотного блока 21 его, параметрическим, импульсом управляются преобразователь 7 и распределитель 8 устройства. В момент пре- ,. вышения амплитудой напряжения на резонансном контуре 1 порога отпирания радиочастотного блока 21, задаваемого напряжением с выходапреобразователя 7, радиочастотный блок 21 отпирается. Одной из составляющих входного сопротивления каскада, питаемого переменным напряжением, в этот момент времени является отрицательное активное сопротивление, которое под- ключается параллельно резонансному контуру 1 и увеличивает его добротность. Появлякяцийся в момент отпирания .радиочастотного блока 21 , параметрический импульс на выходе 20 поступает на третий вход преобразователя 7 и четвертый вход рас-пределителя 8. Предлагаемое устройство обладает высокими точностью и быстродействием определения собственной частоты резонансных контуров, что обеспечивается оптимальным выбором дискреты измерения частоты, генерируемой

генератором 2, дискреты изменения опорного напряжения, поступающего с выхода преобразователя 7 код-напряжение на вход блока 5 сравнения и введением цепи положительной обратной связи в канал сравнения величины напряжения на контуре с величиной порога.

Формула изобретения

Устройство для определения собственной частоты резонансных контуров, содержащее преобразователь коднапряжение, генератор качающейся частоты,, резонансный контур, регулируемый элемент, выход которого соединен с первым входом резонансного контура, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены блок сравнения, генератор ступенчато-изменяющегося напряжения, одновибратор, распределитель импульсов, триггер, первый R-вход которого соединен с входной сбрасывающей шиной устройства, второй R-вход триггера подключен к первому выходу генератора ступенчато-изменяющегося напряжения, к первым входам распределителя импульсов и преобразователя коднапряжение, S-вход триггера соединен

с вторыми входами распределителя импульсов и преобразователя код-напряжение и с входной пусковой шиной устройства, выход триггера подключен к третьему входу распределителя импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом блока сравнения, входом регулируемого элемента и с третьим входом преобразователякод-напряжение, первый и второй выходы распределителя импульсов подключены соответственно к первому и второму входам генератора-ступенчато-изменяющегося напряжения, третий выход распределителя импульсов соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с третьим входом генератора ступенчато-изменйкяцегося напряжения, второй выход которого подключен к входу генератора качающейся частоты, выхрд которого сое- динен с выходной шиной устройства и вторым входом резонансного контура, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход

5 которого подключен к выходу преобразователя код-напряжение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 0 375588, кл. G 01 R 27/28, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 661423, кл. G 01 R 27/28, 1979.