Устройство для автоматического измерения амплитудно- частотных характеристик

 

Изобретение относится к технике измерений и служит для расширения динамического диапазона. Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, перестраиваемый генератор 2, компаратор 4, счетчик 5, цифроаналоговый преобразователь 7 и блок 8 управления. Введение счетчика 6 и буферного регистра 9 позволяет динамический диапазон измерений определять чувствительностью компаратора 4 и минимальной величиной изменения напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 7, При соответствующем выборе уровней параметров динамический диапазон может быть расширен не менее чем на 20 дБ без увеличения объема оборудования. 3 ил. , Bfa3 ,eso3 KoSafH Одаfa ,Запуск. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (ю 4 G Ol R 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. i

+, 1а вАд вдд

" д Гй кода fz „Çàïó к».

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3975226/24-21 (22) 14.11.85 (46) 07.08 ° 87. Бюл. У 29 (71) Ульяновский политехнический институт (72) Н.Г.Захаров, Г.Ф.Афанасьев, С.И.Дементьев, А.В.Лисин и А.А.Черторийский (53) 621.317 ° 757(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 785791, кл. G 01 R 27/28, 1978 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХА-

РАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к технике измерений и служит для расширения динамического диапазона, Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, перестраиваемый генератор 2, компаратор 4, счетчик 5, циф" роаналоговый преобразователь 7 и блок 8 управления. Введение счетчика

6 и буферного регистра 9 позволяет динамический диапазон измерений определять чувствительностью компаратора 4 и минимальной величиной изменения напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 7 ° При соответствующем выборе уровней параметров динамический диапазон может быть расширен не менее чем на 20 дБ беэ увеличения объема оборудования. 3 ил.

f — Е

N =

) дй

1 132876

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ)

5 четырехполюсников.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на Фиг.3 — блок управления устройства, вариант технической реализации.

Устройство (Фиг.1) содержит генератор 1 модулирующего напряжения, перестраиваемый генератор 2, исследуемый четырехполюсник 3, компаратор 4, счетчики S и 6, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7, блок 8 управле- 2О ния, буферный регистр 9, первую 10 н вторую 11 клеммы устройства для подключения исследуемого четырехполюсника, входную клемму "Запуск", Шины "ВВод кода Й„ и Ввод кода К " 25 и шины "Выход 1" и "Выход 2".

При этом генератор 1 модулирующего сигнала через перестраиваемый генератор 2 соединен с первой клеммой 10 для подключения исследуемого четырех- Зп полюсника 3 и первым входом счетчика 6, первык выход которого через

ЦАП 7 соединен с вторым входом компаратора 4, первый вход которого подключен к второй клемме 11 устройства..

Выход компаратора 4 соединен с входом счетчика 5. Шины "Ввод кода f и "Ввод кода f " и входная клемма

Ь

"Запуск" соединены с соответствующими входами блока 8 управления, первый 4р выход которого подключен: к управляющему входу генератора 1 модулирующего напряжения и первому входу буферного регистра 9, вторым входом соединениого с выходом счетчика 5. Вто- 45 рой выход блока 8 управления соединен с установочными входами счетчиков 5 и 6. Второй выход счетчика 6 соединен с четвертым входом блока 8 управления и третьим входом буферного регистра

9, шины кодов "Выход l" и "Выход 2" которого являются выходами устройства.

Блок 8 управления (фиг,3) выполнен в виде запоминающего блока 12, элемента 13 задержки, триггера 14, элемента ИЛИ 15, счетчика 16 и блока 17 совпадения кодов. При этом вход элемента 13 задержки соединен с входом счетчика 16 и является четвертым вхо8 2 дом блока 8 управления, выход элемента 13 соединен с первым входом. элемента ИЛИ 15, второй вход которого соединен с выходом триггера 14 и установочным входом счетчика 16, первый и второй входы запоминающего блока 12 являются первым и вторым входами блока 12 управления и соединены с шинами Ввод кода .f " и iВвод кода f устройства. Первый выход запоминающего блока 12 соединен с вторым входом счетчика 16, а второй выход подключен к первому входу блока 17 совпадения кодов, второй вход которого соединен с выходом счетчика 16 и является первым выходом блока 8 управления. Первый вход триггера 14 является третьим входом блока 8 управления ° Второй вход триггера 14 подключен к выходу блока 17 совпадения кодов.

Генератор 1 модулирующего напряжения выполнен на ЦАП, величина дискрета напряжения на выходе которого и, следовательно, диапазон изменения частоты d f перестраиваемого генератора 2 задается уровнем опорного напряжения ЦАП.

Устройство работает следующим образом.

Время полной перестройки перестраиваемого генератора 2 в исследуемой по. лосе частот от Й„ до f6 состоит из

N интервалов времени. Количество интервалов N определяется из выражения где f - верхняя частота исследуемой пОлОсы часто 1 9 — нижняя частота исследуемой н полосы частот9

df — выбранный диапазон изменения частоты перестраиваемого генератора на одном интервале времени.

Значения кодов К и f вводятся в блок 8 управления перед начало: измерения, Амплитуда напряжения на выхо. де перестраиваемого генератора 2 поддерживается постоянной во всей исследуемой полосе ча.стот.

В начале первого интервала времени с первого выхода блока 8 управления на вход генератора 1 модулирующего напряжения и первый вход регистра 9 поступает цифровой код, со25

Величина дискрета йП, а следовательно, и разрядность QAII 7 выбираются, исходя из требуемой точности из55 мерения АЧХ. Число ш подсчитывается в счетчике 5 и поступает в буферный регистр 9. Емкость и „ счетчика 6 выбирается из условия

3 13287 ответствующий частоте f. . Напряжение с выхода генератора 1 модулирующего напряжения, пропорциональное цифровому коду, поступает на управляющий вход перестраиваемого генератора 2 и устанавливает его частоту равной

Счетчики 5 и 6 установлены в исходное состояние напряжением, поступающим с второго выхода блока 8 уп0 равления.

С приходом на входную клемму "3aпуск" блока 8 управления внешнего импульса напряжение на втором выходе блока 8 управления устанавливается равным нулю, и счетчики 5 и 6 переводятся в исходное состояние. В счет. чике 6 начинается подсчет числа периодов и сигнала с перестраиваемого генератора 2. Цифровой код числа п первого выхода счетчика 6 поступает на ЦАП 7, на выходе которого формируется ступенчатое линейно нарастающее напряжение Uu,д„ (фиг.2а), которое имеет вид

Ц аи и, (2) где hU — величина дискрета напряжения на выходе ЦАП, Ступенчатое напряжение с выхода

ЦАП 7 поступает на второй вход ком- 30 паратора 4, на первый вход которого поступает напряжение с выхода исследуемого четырехполюсника 3 (фиг.?Б).

В компараторе 4 происходит сравнение амплитуды каждого периода колебания с выхода исследуемого четырехполюсника 3 со ступенчатым линейно нарастающим напряжением ЦАП 7. Число периодов тп напряжения с выхода исследуемого четырехполюсника 3, превысивших ступенчатое напряжение (фиг.2Ь), определяется из выражения (1)

Пнем

Iti (3)

Т1 и где U — амплитуда напряжения с вы- 45 иъм хода исследуемого четырехполюсника 3; д11 — величина дискрета линейно нарастающего напряжения на выходе ЦАП 7 °

68

Unr пма кс 11 ° (4) где U — амплитуда напряжения на выпр ходе перестраиваемого генератора 2.

После того, как число периодов Il сигнала с перестраиваемого генератора 2, поступивших на вход второго счетчика 6, превысит емкость счетчика 6 n „, на его втором выходе формируется сигнал переполнения, поступающий на третий вход буферного регистра 9 и разрешающий ему передачу на первый выход устройства "Выход 1" цифрового кода частоты, поступающего с первого выхода блока 8 управления и соответствующего частоте перестраиваемого генератора 2, а на второй выход устройства "Выход 2" цифрового кода с выхода первого счетчика 5, соответствующего амплитуде сигнала с выхода исследуемого четырехполюсника

3 на данной частоте. Таким образом, после преобразования кодов частоты и амплитуды сигналов и блоке индикации и регистрации (не показан) осуществляется измерение значения АЧХ в начальной точке частотного диапазона, Импульс переполнения с второго выхода второго счетчика 6 одновременно поступает на блок 8 управления, в результате чего происходит возрастание на единицу цифрового кода частоты и частота перестраиваемого генератора 2 возрастает на величину af.

Затем блок 8 управления формирует на втором выходе импульс сброса счетчиков 5 и 6 и процесс измерения АЧХ повторяется для следующей точки частотного диапазона.

После измерения значения АЧХ исследуемого четырехполюсника 3 на час-. тоте f на первом выходе блока 8 управления формируется цифровой код, соответствующей частоте f перестраи1 н ваемого генератора 2, а на втором вы= ходе появляется постоянное напряжение, которое устанавливает счетчики 5 и 6, в исходное состояние и держит их в этом состоянии до прихода на блок 8 управления следующего импульса запуска. Подачей импульса запуска весь цикл измерения АЧХ может быть повторен, Блок 8 управления работает следующим образом. 13

Перед началом измерений в запоминающий блок 12 вводятся цифровые коды значений Кя и f . Триггер 14 находится в единичном состоянии. Сигнал с триггера 14 поступает через элемент

ИЛИ 15 на второй выход блока 8 управления, а также на первый вход счетчика 16 и производит запись в него кода числа f . Этот код поступает с выхода счетчика 16 на первый выход блока

8 управления. Импульс запуска поступает на вход триггера !4 и переводит его в исходное состояние. Начинается цикл измерения АЧХ. С приходом на вход блока 8 управления импульса переполнения код, записанный в счетчик

16, возрастает на единицу. На второй выход блока 8 управления импульс переполнения проходит через элемент 14 задержки и элемент ИЛИ 15. Величина задержки выбрана больше, чем,цлительность переходных процессов в устройстве при изменении частоты. В блоке

17 совпадения кодов происходит сравнение кодов текущего значения частоты, записанного в счетчике 16, и частоты f . При совпадении кодов на. выходе схемы блока 17 совпадения формируется импульс, перезодящий триггер

14 в единичное состояние, а в счетчик 16 вновь записывается код числа

f . После этого с при:одом внешнегс н импульса "Запуск" весь цикл работы повторяется, Динамический диапазон измерений определяется чувствитепьностью компаратора 4 и минималь>-::IA величиной изменения напряжения П на выходе

DAII 7.

При соответствующем выборе уровней названных параметров динамический диапазон может быть расширен не менее чем на 20 дБ без увеличения объема оборудования.

28768 6

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик, содержащее последовательно соединенные генератор модулирующего напряжения и перестраиваемый генератор, выход которого соединен с первой клеммой устройства для подключе10 ния исследуемого четырехполюсника, компаратор, первый счетчик, блок управления и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения динамическо15 го диапазона, в него введены второй счетчик и буферный регистр, при этом вторая клемма устройства для подключения исследуемого четырехполюсника через компаратор соединена с входом

20 первого счетчика, второй вход компаратора через цифроаналоговый преобразователь подключен к первому выходу второго счетчика, вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора, первый и второй входы блока управления соединены с шинами устройства

"Ввод кода f„ " и Ввод кода f " соответственно, третий вход блока управления соединен с входной клеммой "ЗаЗ0 пуск" устройства, первый выход .блока управления соединен с. первым входом буферного регистра и управляющим входом генератора модулируюшег-. напряжения, выполненного с цифровым управЗ5 ляющим входом, второй выход блока управления подклн>чен к установочным входам первого и второго счетчиков, выход первого счетчика соединен с вторым входом буферного регистра, тре- >0> тий вход которого соединен с четвертым входом блока управления и вторым выходом второго счетчика, первый и второй выходы буферного регистра соединены с выходными шинами устрой45 ства "Выход 1" и "Вьход 2" соответственно, 1328768

6wxoi7g

pumcpУ гигюрЮ о8 Рна чики *ф бк

om,cpm

Уиг.З

Редактор О. Головач

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3480/48

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

1!

I

11

11

Составитель Л.Муранов

Техред H. Ходанич Корректор А.Зимокосов