Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является сокращение времени измерений и повышение точности измерений частотных характеристик группового времени запаздывания в широком частотном и динамическом диапазоне сигналов. Цель достигается тем, что в автоматический измеритель введены синхронный детектор 6, блок 8 связи, дешифратор 10, блок 11 управления частотой, блок 9 управления вычислителем, вычислитель 12. Кроме того, автоматический измеритель содержит генераторы 1,7, модулятор 4, усилитель 5 с автоматической регулировкой усиления, фазометр 3. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

75 А1 (19) (I I (51) С 01 R 27/28

».. » (с:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П-(НТ СССР (21 ) 421 4940/24 — 21 (22) 30.01.87 (46) 07.07. 90. Бюл. Р 25 (71) Винницкий политехнический институт (72) С.И.Пятин, В.Д.Рудык, В.Б.Павловский и Н.А.Аргат (53) 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 572720, кл. G 01 Р 25/00, 1975.

Бова М.Т. и др. Измерения разности фаз в радиоэлектронике. — Киев: Быща школа, 1972, с. 171, рис. 7.4. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТНЪ|Х XAPAKTEPHCTHK ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ЧЕТЫРЕХПОЛ|0СНИКА

J (57) Изобретение относится к измерительной технике. Белью изобретения является сокращение времени измерений и повышение точности измерений частотных характеристик группового времени запаздывания в широком частотном и динамическом диапазоне сигналов.

Бель достигается тем, что в автоматический измеритель введены синхронный детектор 6, блок 8 связи, дешифратор

10, блок 11 управления частотой, блок

9 управления вычислителем, вычислитель 12. Кроме того, автоматический измеритель содержит генераторы 1, 7, модулятор 4, усилитель 5 с автоматической регулировкой усиления, фазометр 3, 7 ил .

1576875

Изобретение относится к измерительной технике и, предназначено для

; автоматизированного исследования частотных характеристик группового времени запаздывания (ГВЗ) четырехполюс ника.

Целью изобретения является сокращение времени измерений и повышение точности измерений частотных характе— ристик ГВЗ в широком частотном и динамическом диапазоне сигналов.

На фиг.1 представлена блок-схема автоматического измерителя частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника„ на фиг.2, и 3 — блок-схема и принципиальная .схема блока управления частотой со— ответственно; на фиг.4 и 5 — принципиальная схема и временная диаграмма . работы блока связи соответственно; на фиг.б и 7 — программы ввода информа-! ции и проведения измерений соответ,ственно.

Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника содер( жит генератор 1, выход которого соединен с входом исследуемого четырехполюсника 2 и первым входом фазометра 3, выход исследуемого четырехполюсника 2 соединен с первым (сигнальным) входом модулятора 4,. выход кото1 рого через усилитель 5 с автоматической регулировкой усиления соединен с ( первым сигнальным входом синхронного детектора 6, вторые (управляющие) входы модулятора 4 и синхронного детектора 6 соединены с выходом кварцевого генератора 7, выход синхронного детектора 6 соединен со вторым (измерительным) входом фазометра 3, выход (информационный) фаэометра 3 через блок 8 связи соединен с первым входом (шина "Ввод" ) блока 9 управления вычислителем, первый выход (шина Упр j блока 9 управления вычислителем соединен с гервым (управляющим) входом блока 8 связи, второй (управляющий) вход которого соединен со вторым выходом (выводом "Вв") блока 9 управления вычислителем, а второй (управляющий) выход — со вторым входом (выводом "СИП") блока 9 управления вычислителем (СИП вЂ” синхроимпульс периферийного устройства). Первый выход блока 9 управления вычислителем (ши- на упр") соединен через дешифратор

10 с первым (управляющим) входом бло I ка 11 управления частотой, второйвход которого соединен со вторым выходом (выводом "ВВ" ) блока 9 управления вычислителем, третий (информационный) вход блока 11 управления часто— той соединен с третьим выходом (шиной

"Выв") блок» 9 управления вычислителем, выход (информационный) блока 11 управления частотой соединен с входом (управляющим) генератора 1. Третий вход блока 9 управления вычислителем соединен двунаправленной шиной с вычислителем 12.

Генератор 1 представляет собой re

Ф5 нератор, имеющий цифровой вход управ— ления частотой. Блок 9 управления вычислителем.и вычислитель 12 реализованы на основе 3ВМ ДЗ-28. Фазометр 3 представляет собой измеритель с цифровым входом.

Блок 11 управления частотой (фиг.2 и 3) содержит блок 13 управления, блок 14 выбора шага, блок 15 преднабора, счетчик 16, блок 17 синхронизации, блок 18 дешифраторов, блок 19 инверторов, блок 20 меток, осциллограф

21, цифроаналоговый преобразователь (Ып) 22.

Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника работа— ет следующим образом.

В основу работы измерителя положен метод последовательной передачи груп4 пы волн. С выхода гененатора 1 на вход исследуемого четырехполюсника 2 поступает сигнал . На некоторой частоте

F фиксируются показания фазометра

Затем измерения повторяют на частоте F< = F< + 6F и фиксируют показания фаэометра (р . Групповое время запаздывания определяют из выражения

Ц, -q, t (1)

45 "P 360 (F, — FÄ )

Тактовые импульсы с выхода Вв" блока 9 поступают на блок 11 управления частоты и при наличии импульса разрешения развертки, поступающего с

5О выхода дешифратора 10 на первый вход блока 11, проходят на вход блока 14 выбора aura частоты.

Блок 11 управления частотой работает следующим образом.

55 Тактовые импульсы (ТИ) поступают на блок 13 управления и при наличии импульса разрешения развертки проходят на вход блока 14 выбора шага. Для

5 15 повышения помехоустойчивости и надежности работы схемы шаг развертки ныбирается электронным переключателем на логических элементах, При наличии на одном из управляющих. входов н блоке 14 логической "1" ТИ проходят на вход соответствующего разряда счетчика 16. На других управляющих входах установлен логический "0", в этом случае на остальные разряды счетчика

16 поступают импульсы переноса с предыдущих разрядов. Двоичный код с выхода счетчика 16 поступает на блок 17 синхронизации, который необходим для одновременного во всех декадах переключения блока 18 дешифраторов. Синхронизация производится по спаду тактовых импульсон, что накладывает ограничение на их длительность, которая должна быть больше суммарного времени задержки всех счетчиков (н данном случае больше 300 нс) . С блока 18 дешифраторов позиционный код поступает на блок 19 инверторов, где происходит согласование уровней с уровнями срабатывания диодных ключей.

С выходов блока 19 инверторов код текущей частоты поступает на блок 20 меток, где сравнивается с кодом, набранным на переключателях. меток. Сигналы.совпадения кода СК, и СК2 используются для запуска внешних цифровых приборов, а сигнал яркостной метки M подается на потенциометр "Нркость" осциллографа 21.

Наличие двух групп переключателей и соответственно двух независимых яркостных меток на экране осциллографа

21 удобно при нахождении максимумов пиков спектра и для измерения их полуширины (отсчет значения частоты производится непосредственно с переключателей меток). В блоке 15 преднабо— ра формируется код числа, определяющего начало развертки. Запись числа в счетчик осуществляется импульсом установки начала развертки. Конец развертки формируется внешним счетчиком (Ф5) 29), в который записывается число 1024 (оно определяется разряд— костью используемого цифроаналогового преобразователя). При отсутствии внешнего счетчика можно останавливать развертку импульсом совпадения кода с блока меток. Для развертки коорди-. наты Х осциллографа (самописца) используется 10-разрядкый ЦАП 22. Для сохранения масштаба развертки осцил50 необходимых управляющих сигналов

"Упри и Вн . Через шину "Вывн блока

9 осуществляются вывод информации о кодах текущей частоты F, F и так далее и ввод через шику "Ввод информации о фазовых сдвигах р и С по сигналу "СИП, поступающему с блока

8 связи. Для подключения последнего со стороны блока 9 управления вычислителем используются шины Ввод и

Упр", содержащие раздельные восьми76875 6 лографа 21 при изменении шага ЦЛП 22 имеет независимый двоичнь)й счетчик, который н начальное состояние сбрасы нается импульсом установки начала развертки. При наличии на одном иэ управляющих входов блока 14 выбора шага логической единицы тактовые импульсы проходят на вход соответствую10 щего разряда счетчика 16 блока 11.

Если на других управляющих входах блока 14 выбора шага блока 11 установлены логические нули, на остальные разряды счетчика 16 поступают импульсы пеРеноса с предыдущих Разрядов. Двоичньй код с выхода счетчика 16 блока

1l поступает на блок )7 синхронизации блока 11, который необходим для одновременного но всех декадах переключе20 ния блока 18 дешифраторон блока 11.

Синхронизация производится по спаду тактовых импульсов. С блока 18 дешифраторов блока 11 позиционный код, соответствующий требуемому значению

25 частоты сигнала, поступает на блок l 9 инверторон, где производится согласование уровней сигнала с уровнем срабатывания диодных ключей генератора частоты. Очевидно, что таким образом устанавливаются значения частот Е„, F и т.д. Выводы блока 13 управления шагом блока ll подключаются к шине

"Вын" блока 9. В качестве тактовых импульсов блока 11 используются сиг— налы "Вн" блока 9, поступающие на

З5 второй вход блока 11. .В качестве сигнала разрешения развертки используется сигнал дешифратора 10, поступающий на первый вход блока 11.

Измерения повторяются в заданном

40 частотном диапазоне F „ö, F с,„с шаroM QF, определяемым программой (фиг.7). Вычисление ГВЗ в соответствии с выражением (1) производится в вычислителе 12. Блок 9 управления вычислителем обеспечивает выполнение . необходимых вычислительных операций вычислителем 12, а также выработку

1576875

11!)< > В< )ДНЫЕ 11)11)ГЫ Л Т 1 К ЖЕ ДВ 1 (: It t till.M)t

)<. II

)) 1 )ряднля ипшл у(гр()г)лениг) (Упр )

<.,()(- xkkIIt(>It;t с восемью входлми микросхемы М, блок 3 8. Выходы микросхем М и, М (черс з рлзнязынлкяцие диоды поп

11!е с тгглдца тира з р ядный код ре эуль та тон эмерения с флзометра 3 подается на гнформационный вход блока 8 связи микросхемы М Мэ М 4 и !1 ), Соеди

1 ение входов указанных микросхем проэводится с учетом веса разряда. Раз1 яд 1 соединяется с входом DB, М .,раз-! яд 2 .— с D4 М, разряд 4 — с D8 М<, азряд 8 — с D4 М4, разряд 10 — с

8 !!, разряд 20 — с D4 М, разряд

40 — с D8 М, разряд 80 — с D4 N„, 25 разряд 100 — с D7 М, разряд 200 — с !

)3 N, разряд 400 — с D7 N4, разряд !

100 — с D3 М4, разряд 1000 — с D7 М, разряд 2000 — с РЗ М, разряд 4000 ! 3

D7 М разряд 8000 — с D3 М . У 30 микросхем М, N, М4 и М> не используются входы Dl, 02, D5, D6. На вход

ИКИ поступает импульс Конец измерения" с фазометра 3. Дна выхода "Им— пульс запуска не используются.

Для исключения погрешностей в ши—

35 роком динамическом диапазоне сигнаЛов сигнал с выхода исследуемого четырехполюсника 2 поступает на сигнальный вход модулятора 4, на управляющий вход которого поступает сигнал кварцевого генератора 1 с частотой

Го. В модуляторе 4 происходит моду.пяция частоты f частотой F. Полученный таким образом амплитудно-модули45 рованный сигнал с частотой заполнения fo и частотой модуляции, равной частоте входного сигнала Г, поступает на усилитель 5. При значительных перепадах уровня сигнала вследствие

его затухания в исследуемом четырехполюснике 2 сигнал на выходе усилителя 5 поддерживается на относительно стабильном уровне, Для детектиро— влния аМплитудно †модулированно сиг— нллл используется синхронный детектор 6, сиг нлл с выходя ко" îðî.ãî поступает на сигнальный вход фа.)ометра

3. Hkt<1)I)pl 1ÿöèÿ об измеренном фазовом сдпг(г((g с вых()qi) флэок)< тр;) !III информ;)ци<);(ной шине II()(тvll:) л< к 8

If > It св Язв и <атем Г(о 1!1ине Bt)I Ijt t< бл)()K

9 управления и выпи(литель 12. Ьлок

9 управления вычислителем обеспечивает выполнение необходимых вь(числи— тельных опепаций нычислите.lt(.м 12 и вырабатывает необходимые упрлнляющие сигналы. По окончании этапа внода информации нл шине Вын" блока 9 управ— ,пения вычислителем устанавливается код частоты F = F + г)F. Измерения повторяются нл данной частоте. При наличии pa peitiak()iqett комбинации на ши— не "Упр" блока 9 управления, ныделяемой дешифратором 10, и разрешающего сигнала на выводе "ВВ" блока 9 управления на управляющих первом и втором входах блока 11 управления частотой формируется разрешающий сигнал. В таком случае н блоке 11 управления час— тотой из кода, поступающего по шине

"Вын" с блока 9, формируются управляющие сигналы генератора 1 и устанавливается необходимая частота генератора. Цикл измерения повторяется во всем частотном диапазоне с заданным шагом.

Использование введенного кварцевого генератора 1 с модулятором 4 позволяет осуществить трансформацию спектра исследуемого сигнала н более высокочастотный диапазон F + f . В результате уменьшается погрешность за счет нестабильности задержки тракта, так как на высоких частотах F + абсолютная задержка усилителя оказы— нается меньше, чем на низких частотах, т.е. частоте F. Фазоные погрешности усилителя 5 оказываются также меньше, так как тракт работает на частотах Гмии + г o F ма!<(+ f o c меньшим коэффициентом перекрытия частотного диапазона. Задержка сигнала определяется постоянной времени цепи л 2L — — где L — индуктивность цепи;

r — сопротивление потерь. При работе устройства в диапазоне частот F

Рмс,„ 10 — 20 кГц или соответственно после модуляции высокочастотного сиг(о = 5 !П ц) "мии + <о мокс+

+ fz 1510 — 1520 крц срлннение э:)держек н низкочастотном диапазоне и высокочастотном диапазоне 11<) кя эы— г! Lt вает, что --„-- = ----. Из выражения й

1 I (3= ------ очевидно, что при

«

1.0

> F+f

-2

l0 (следует из принятых численп)1х

-о значений частот F = !5 кГц и Г + f

Ь - 4 — 1515 кГц), отношение ---- = 10 и

4 л л соответственно --„-- = 10 и 12 = 1., "г

)>1О . В результате задержка сигнала

4 в высокочастотном диапазоне в 10

2 раз меньше задержки в низкочастотном диапазоне. Наличие большой задержки вследствие ее нестабильности и является причиной дополнительных погреш- f5 ностей при измерении ГВЗ, которые в высокочастотном тракте оказываются в

1000 раз меньше, чем в низкочастотном, и могут быть уменьшены значительней выбором более высокой частоты кварцевого генератора

Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника позволяет устранить недостатки известного измерителя — значительную погрешность за счет работы в широком частотном и динамическом диапазоне сигналов, а также погрешности за счет ручной обработки результатов. При этом процесс gp исследования частотной характеристики происходит значительно быстрее.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания четырехполюсника, содержащий первый генератор, модулятор, усилитель с автоматической регулиров- 40 кой усиления, фазометр, второй генеиа 46-5У р»тор, О т л и ч il ю и111Й с я 1ем, что, с Ifåë).f) c()Kp»fffåføí врем1 ни и .меP P u l I и и и О н ьffff P H H >I т О ч но с т11 и 3 71 е 17 е п11Й в него введены спнхронпь)й детектор, блок связи, дешифратор, блок упр»ш:е—

HHH ч «C 1 Отой, 6310К управл гп1я BI>IIII(. .— лителем, в11>1ислитель, при этом выход

If> pHo1 гелер»тора соединен с вхс>дс>м исследуемого четырехполюсника и одновременно с первым входом ф»зометр», выход исследуемого четырехполюсн11ка соединен с первым входом модулятор», выход которогс> соединен через усилитель с автоматической регулировкой усиления с первым входом синхронного детектора, вторые входы модулятора и синхронного детектора соединены с выходом второго генератора, выход синхронного детектора соединен с вторым входом фазометра, выход которого через блок связи соединен с первым входом блока управления вычислителем, первый выход блока управления вычислителем соединен с первым входом блока связи, второй вход которого соединен с вторым выходом, а второй выход— с вторым входом блока управления вы— числителем, IlepIIbIII выход блока управления вычислителем через дешифратор соединен с первым входом блока управления частотой, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления вычислителем, третий вход блока управления частотой соединен с третьим выходом блока управления вычислителем, выход блока управления частотой соединен с входом первого генератора, своим третьим входом блок управления вычислителем соединен двунаправленной шиной с вычислителем.

1576875

1576875

1576875

Примечания

Мнемокод

Команда

MAR К ОО 00

M0V 4 03 I5, МОЧ 4 00 ОО, M0V BD1 R8

$И RB, R10

04 08 00 00

I3 04 I3 I5

I3 05 00 00

04 ТЗ I3 08

IIOOI 08 IO

I5 09 00 04 MOV 4 00 Осс, Я

ПР5 ОО 1О

0LR RZ

I5 00 00 IO

04 I3 IO 02

С(Я 123

ADD R8, Rf0

МОЧ(аа), Л

04 I3 IO 03

П 00 08 IO

04 IZ 03 IÎ

NORM

5 ТОР

IZ 09

05 I5

971Л Л

Ф02.6

0000 МОЧФВ2 А2,506

0003 МОЧХ,С

0005 HOV Ф82Я2,507

0007 иочув2А2,500

000Е МОЧС,Х

0OII MOV Ô82А2,5а1

0OI3 PI

007 I ЯРР ВВ2, ВЯ 2

0073 ВТН

0036 AGGER82,RA2

0038 !5И ао 09

0074 8R- 1682-AZ 1

0076 1$М 0205

0030 5YOP

0040 БО

004I 3161

0042 DI66

0077 ЕМР

0043 MOVHХ,R1Z

0045 IRPR 82А2

ООЕ4 H0V Х,Y

0OI5 DIG 2

0047 5UÂ J,cd Y

0040 БО

0049 GO

OOI6 MUL R,Y

O0I7 Cl. R X

O0IS CLR ВВ

0050 CHD R08

0052 541А Л,У

0О20 СИ RIO

0022 Л26 2

0023 D I 6 5

0024 DIG 6

DIV ХУ

5ЫА Х,Y

CMD R11

0055 со25 иочнх,ваа

0027 СИХ

0028 МОЧФВ2Я2,$02

0ОЗО ADDX,ЬУ

00ЗГ Оитаыв

Р26 2

15М 0211

0057

ADD R82, ВЯ2

ПМ 02 08

АЭП 882,RAZ

ISM OZ11

0033 60

0034 60

0035 ISM аааа

0066 01ГВ 82A2

Hued, cd Y

6а

QuZ.7

Корректор Т.Палий

Тираж 558

Заказ 1845

Подписное

ВЦИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. I Gгарина, 101

Составитель F).Mèíêèí

Редактор И.Горная Техред M.Äèäüï

Метка подпрограммы

S4

S5 Подготонка адреса оперативного запоминапдего устройства для приема информации с периферийного устройства ввода информации

Определение числа байтов принимаемой информации

Прием инфорлации с периферийного устройства ввода информации с адресом IO

Подготовка к выводу информации в регистр Х

Ввод информации в регистр К в десятичном коде

Нормализация

Стоп