Устройство для определения частотных характеристик четырехполюсников

 

Изобретение относится к электросвязи и обеспечивает точность определения частотных х-к. Устр-во содержит г-р 1 прямоугольных импульсов, счетчик 2 импульсов, три депшфратора 3-5, RS-триггеры 6 и 7, эл-т 2И-ИЛИ 8, формирователь 9 строб-импульса , ЦАП 10, сумматор 11, амплитудный селектор 12, МЩ 13, блок 14 памяти, блок 15 вычислений частотных х-к, блок 16 управления, исследуемый четырехполюсник 17. Блок 16 содержит умножитель частоты, два RS-триггера, три эл-та И, эл-т запуска. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ш (Л :о о 00 СО 4: фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (ц 4 G 01 R 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 391 3886/24-09 (22) 17.06.85 (46) 07,05.87. Бюл. ?(- 17 (72) M.ß.Минц, В.Н.Чинков, В.И.Анохин, С.И.Буданов, Г.К.Кальянов и ?О.А.Немшклов (53) 621.317.087.9(088.8) (56) Дейч А.M. Методы идентификации динамических объектов. — ?1.: Энергия,,!979, с. 65-68, рис. 4-7. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛОСНИКОВ (57) Изобретение относится к электросвязи и обеспечивает точность определения частотных х-к, Устр-во содержит г-р 1 прямоугольных импульсов, счетчик 2 импульсов, три дешифратора 3-5, RS-триггеры 6 и 7, эл-т

2И-ИЛИ 8, формирователь 9 строб-импульса, ЦАП 10, сумматор 11, амплитудный селектор 12, АЦП 13, блок 14 памяти, блок 15 вычислений частотных х-к, блок 16 управления, исследуемый четырехполюсник 17. Блок 16 содержит умножитель частоты, два RS-триггера, три эл"та И, эл-т запуска. l э.п. ф-лы, 4 ил. 130894

21!о

D = --- f(х) К( где (5) 2

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться для измерения и контроля частотных характеристик различных элементов и систем, относящихся к классу четырехполюсников, Цель изобретения — повышение точности определения частотных характеристик.

На фиг. 1 представлена структур- 10 ная электрическая схема устройства для определения частотных характеристик четырехполюсников; на фиг. 2структурная электрическая схема блока управления; на фиг. 3 — вид тест- !5 сигнала; на фиг. 4 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство для определения частотных характеристик четырехполюсников содержит генератор 1 прямоугольных 20 импульсов, счетчик 2 импульсов, первый, второй и третий дешифраторы 35, первый и второй RS-триггеры 6 и

7, элемент 2И-ИЛИ 8, формирователь

9 строб-импульса, цифроаналоговый пре25 образователь 10, сумматор 11, амплитудный селектор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 памяти, блок 15 вычислений частотных характеристик и блок 16 управления. Иссле- 30 дуемый четырехполюсник обозначен на структурной электрической схеме позицией 17.

Блок 16 управления содержит умножитель 18 частоты, первый и второй 35

RS-триггеры 19 и 20, первый, второй и третий элементы И 21-24 и элемент

24 запуска.

Устройство работает следующим образом. 40

Тест-сигнал представляет собой последовательность бинарных прямоугольных импульсов с модуляцией их по длительности. Закон модуляции определяется из следующих соображений. При 45 отсутствии модуляции спектр бинарно.— го сигнала является линейчатым с ча2)) . стотами g = -(2K+1), где у„— круговая частота основной гармоники; ь — 50 длительность импульсов, 3=0,1,2,3,...

При наличии модуляции возле каждой частоты и появляются боковые часто" ты — "спутники", отстоящие друг от друга на расстоянии и (u- частота модуляции). Амплитуды и фазы этих

"спутников" при малой модуляции повторяют спектр закона модуляции. В частности, при о -образном (импульс! 2 ном) законе модуляции, т,е, модуляции только одного из импульсов, амплитуда "спутников" примерно одинакова, но мала, Отсюда ясно, что для того, чтобы получить примерно одинаковые- значения коэффициентов Фурье на заданной сетке частот, следует промодулировать длительность одного из импульсов (или один период), но с не-, малым коэффициентом модуляции. Рассмотрим тест-сигнал, у которого длительность первых двух импульсов, положительного и отрицательного, равна Q, s ocTBJIhHhM импульсов (фиг. 3), причем

g =(1+У)i, 8 где II =(- -1) — коэффициент модуляции, при g =О, Р =о, Период модуляции T=2 )(/О, полное число импульсов на периоде Т равно

2n,,так что

T=2(()+ (n-I )Г)=2 (и+ g) а.

Опуская промежуточные выкладки, запишем окончательное выражение для модуля коэффициента Фурье,.определяющего спектр предложенного тест-сигнала

sin(1+ mt ) х sin@a) х сов х

К (,)(Наиболее рациональным является выбор значений I5 =1 и 0 с хам. Поэтому в предлагаемом устройстве остановимся на этом варианте. Работу устройства рассмотрим с использованием временных диаграмм на фиг ° 4.

Последовательность прямоугольных импульсов длительностью (с выхода генератора 1 (фиг. 4(!) поступает на счетчик 2 импульсов, на входы стробирования дешифраторов 3-5 и на вход элемента 2И-ИЛИ 8. Формирование тестсигнала осуществляется непрерывно, однако для определенности мы начнем рассмотрение принципа действия схемы с какого-либо ее состояния, принятого за исходное, Наиболее удобно за начало отсчета принять временной момент, соответствующий нахождению счетчика 2 импульсов и RS-триггеров

130894I

6 и 7 в нулевом состоянии, Вторая схема И элемента 2И-ИЛИ 8 открыта разрешающим потенциалом с единичного выхода триггера 6. Начиная с этого момента, пронумеруем импульсы генератора 1, как показано на фиг. 40.

С первого по (n-3)-й импульсы генератора записываются в счетчик 2 и через вторую схему И элемента 2И-ИЛИ

8 поступают на цифроаналоговый пре- 10 образователь 10 (фиг. 4ж). С приходом (n-2)-го, (n-1)-ro и п-го импульсов генератора 1 на счетчик 2 последовательно формируются управляющие импульсы на выходах дешифраторов 15

3 (фиг. 4Я), 4 (фиг. 4Â) и 5 (фиг,4 ).

Выходным импульсом дешифратора 3, поступающим на S-вход RS-триггера

6, последний переводится в единичное состояние, но так как RS-триггер 6 20 выполнен с внутренней задержкой, то его переключение производится по заднему фронту (n-2) — го импульса (фиг.49)

Выходными сигналами RS-триггера 6 запирается вторая схема И и подго- 25 тавливается к работе первая схема И элемента 2И-ИЛИ 8. Выходным импульсом дешифратора 4 переводится в единичное состояние RS-триггер 7, и сигнал с его нулевого выхода (фиг, 4e) по- 3р ступает на вход первой схемы И элемента 2И-ИЛИ 8, на выходе которой формируется высокий уровень потенциала (фиг, 4ж), Импульс с выхода дешифратора 5 возвращает RS-триггеры

6 и 7 (фиг. 4),e) и элемент 2И-ИЛИ

8 (фиг. 4e) в исходное состояние,после наступления и импульсов обнуляется также счетчик, На этом завершается первый цикл формирования тест- 40 сигнала. В дальнейшем с поступлением каждых и импульсов работа схемы повторяется, Цифроаналоговый преобразователь

10 выполнен двухполярным, и на его 45 выходе образуется последовательность. двухполярных (бинарных) импульсов с теми же временными параметрами, что и у последовательности прямоугольных импульсов на выходе элемента 2И-ИЛИ 5>

8, а амплитуда их может регулироваться имеющимися в преобразователе 10 переключателями.

Импульсы с нулевого выхода RSтриггера 7 поступают на формирователь 9 строб-импульса, который по переднему фронту входных импульсов формирует короткие импульсы определенной амплитуды, задающие период тестсигнала °

Сформированный тест-сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя

10 (фиг. 4д) и строб-импульсы с формирователя 9 поступают через сумматор

11, где образуется результирующий сигнал, на четырехполюсник 17.

Выходной сигнал четырехполюсника

17 n(t) подается на амплитудный селектор 12 и аналого-цифровой преобразователь 1 3. Амплитудный селектор

12 выделяет строб-импульсы, ограничивающие период тест-сигнала и подает их в блок 16 управления, который по этим импульсам задает временные моменты дискретизации выходного сигнала четырехполюсника. В эти моменты блок

16 управления по первому выходу формирует управляющие импульсы, которые поступают на запуск аналого-цифрового преобразователя 13 и в блок 14 памяти для задания адресов записываемых в него кодов мгновенных значений

U(t ) = U сигнала U(t), поступающих с преобразователя 13 ° После окончания цикла дискретизации, равного одному периоду сигнала U(t), блок 16 управления прекращает задание импульсов по.первому выходу и формирует управляющий сигнал по второму выходу, который поступает в блок 15, переводя

его в рабочий режим. Тактовыми импульсами коды мгновенных значений сигнала 11 и соответствующие им коды нормированных гармоник s1n)QQ

cosg t (1 — номер гармоники), записаннйе предварительно в блок 14 памяти, вводятся в блок 15, где они подвергаются вычислительной процедуре по заданным алгоритмам, определяемым вычисляемой величиной. На первом этапе вычисляются коэффициенты Фурье

U> = — .Ц зпйыГ

vl 5-1 1

13 = — U сов о, m, где m — число точек дискретизации на период сигнала V(t), Затем по квадратурным составляющим

Ug u Uq блоком 15 вычисляются амплил 5 туды гармоник г

Б — 0 + с м кс начальные фазы гармоник

П ч

Qg =arctg;„— > и фазовые сдвиги

1308941 6

23 устанавливаются в исходное состояние ° Элемент И 23 оказывается открытым для импульсов умножителя !8 частоты на время Т, и за это время через него проходит щ импульсов на запуск аналого-цифрового преобразователя, Формул а изобретения

20 25

35

55 где — начальная фаза той же гар0 моники в тест-сигнале, которая рассчитывается и записывается и блок 14 памяти заранее.

Если необходимо не только изме рение, но и контроль АЧХ и ФЧХ исследуемого четырехполюсника, то в блок

14 памяти могут быть записаны соответствующие допуски, которые затем сравниваются блоком 15 с действительными.

Рассмотрим принцип действия блока

l6 управления, В исходном состоянии элементы И

21-23 закрыты потенциалами с нулевых выходов RS-триггеров 19 и 20, Импульсы, поступающие на вход блока

16 управления с амплитудного селектора 12, подаются на входы умножителя 18 частоты и первые входы элементов И 21 и 22. Умножителем 18 частоты осуществляется умножение входной частоты или деление периода Т выходного сигнала четырехполюсника в Ul раз, Эти импульсы используются для задания моментов дискретизации аналого-цифрового преобразователя 13. Происходит это следующим образом. От сигнала, поступающего от элемента

24, срабатывает RS-триггер 19, и на

его нулевом выходе формируется разрешающий потенциал для элемента И 21.

Первый же импульс с выхода амплитудного селектора 12 проходит через элемент И 21 на кЯ-вход RS-триггера

20, переключая его н единичное состояние, и на R-вход RS-триггера 19„ возвращая его в исходное состояние, С нулевого выхода RS-триггера 20 подается разрешающий потенциал на элементы И 22 и 23 ° RS-триггером 19 элемент И 21 делается нечувствительным к импульсам амплитудного селектора 12. Импульсы с выхода умножителя 18 частоты поступают через элемент И 23 на первый выход блока 16 управления и далее на управляющие входы аналого-цифрового преобразователя 13 и блока 14 памяти, Очередной импульс с выхода амплитудного селектора 12 через элемент И 22 поступает на R-вход RS-триггера 20, переключая

его в исходное состояние, и на управляющий вход блока 15 по второму ны— ходу блока 16 управления. Потенциалом RS-триггера 20 элементы И 22 и

1, Устройство для определения частотных характеристик четырехполюсников, содержащее генератор прямоугольных импульсов и блок вычисления частотных характеристик, о т л и-, ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения частотных характеристик, н него введены счетчик импульсов, первый, второй и третий дешифраторы, выход генератора прямоугольных импульсон подключен к входу счетчика импульсов и стробирующим входам каждого из дешифраторов, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих раз.рядов счетчика импульсов, первый RSтриггер, S-вход которого соединен с выходом первого дешифратора, последовательно соединенные второй RS-триг1 гер, S-вход которого соединен с выходом второго дешифратора, à R-вход, объединенный с R-входом первого RSтриггера, соединен с выходом третьего дешифратора, элемент 2И-ИЛИ, цифроаналогоный преобразователь и сумматор, выход которого является входом исследуемого четырехполюсника, формирователь строб-импульса, выход которого подключен к второму входу сумматора, а вход соединен с выходом нторого RS-триггера, прямой выход первого RS-триггера подключен к второму входу элемента 2И-ИЛИ, а инверсный выход подключен к третьему входу элемента 2И-ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, амплитудный селектор, вход которого является выходом исследуемого четырехполюсника, блок управления, последовательно сое- диненные аналого-цифровой преобразователь и блок памяти, выход. которого подключен к блоку вычисления частотных характеристик, выход амплитудного селектора подключен к входу блока управления, первый выход которого подключен к второму входу блока вычисления частотных характеристик, а второй выход подключен к вторым вхо7 1308941 8 дам аналого-цифрового преобраэовате- нен с выходом умножителя частоты, ля и блока памяти, вход амплитудного второй вход соединен с выходом второеелектора соединен с ходом аналого- го RS-триггера, а выход является перцифрового преобразователя. вым выходом блока управления, вторым выходом которого является выход вто2. Устройство по п. 1, о т л и — рого элемента И, подключенный к ч а ю щ е е с я тем, что блок управ- второму к-входу второго RS-триггера, ления содержит элемент запуска, умно- первый S-вход которого соединен с

,æèòåëü частоты, вход которого явля- К-входом первого RS-триггера, 8-вход ется входом блока управления, после- 10 которого соединен с выходом элемента довательно соединенные первый КЯ-триг- запуска, вторые входы первого и втогер, первый элемент И, второй RS-триг- рого элементов И соединены соответгер и второй элемент И, третий эле- ственно с выходом и входом умножитемент И, первый вход которого соеди- ля частоты, Риг. 2

1УО

-U

130S941

1 Г (л-1)(п-,г) л t 2 (л-2)(п-1) и 1 г ! 1

Составитель U1,Эвьян

Техред Л.Олейник, Коррек тор С . Ше кмар

Редактор 0.10рковецкая

Заказ 1794/37 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4