Цифровой автоматический анализатор частотных

 

Соиэ Советских

Социалистических

Республик

257579

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹вЂ”

3 а явлено 04.!.1968 (¹ 1207050j18-24) Кл. 2|с, 46. 54 с присоединением заявки ¹â€”

Комитет llo делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 20.Х!.1969. Ьюллетснь ¹ 36.ЧГ1К G 05f

У, 1К 621.317.757.078 (088.8) Дата опубликования описания 17.XII.1970

Авторы изобретения

В. В. Смеляков, М. Я. Минц и В. Н. Чинков--Заявитель

ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ЧАСТОТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ И НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Предлагаемый цифровой автоматический анализатор частотных характеристик может быть использован при исследовании дтшамических характеристик систем автоматического управления, контроля и регулирования в процессе их проектирования и эксплуатации.

Известны цифровые автоматические анализаторы частотных характеристик линейны:. и нелинейных систем автоматического регулирования, содержащие генератор высокой частоты, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, множительные устройства со счетчиками вещественной и мнимой ординат частотных характеристик, соединенными с вычислителем амплитуды и схемой анализа знака, блоки управления, задающие режим работы устройства, логические элементы и вентили. Известныс анализаторы имеют ограниченные возмо>кности по точности и быстродействию.

Предложеннысй анализатор отличается от известных тем, что в нем установлен дискретный вычислитель фазы с регистрирующим счетчиком фазы и логометрической схемой с реверсивным счетчиком с вентилями обратной связи, управляемыми поразрядно счетчиками вещественной и мнимой ординат частотных характеристик, и соединенной параллельными связями через логические элементы, управляемые блоками управления, с вычислителем амплитуды, счетчиками вещественной и мнимой ординат частотных характеристик, генератором высокой частоты и через делитель частоты с перемен ым коэффициентом деления с регистрирующим счетчиком фазы, подк, почен ным к схеме асн ализа знака.

Это обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства за счет определенпя как вещественной и мнимой частот1о ых характеристик, так и амплитуд и фаз основной гармон1ики, с одновременным повышением его точности, оыстродействня и надежности и автоматизации процесса снятия амплитудных и фазовых характеристик.

Фиг. 1 и 2 поясняют спосоо вычисления фазы; на фнг. 3 изображена блок-схема асналнзатора частотных характеристик с развернутой o loK-схемой вычислителей амплитуды и фазы и олока управления; на фпг, 4 — развернутая блок-схема узла для перевода показаний счетчиков коэффициентов Фурье В и

Cl нз прямого кода в дополнительный.

В предлагаемом анализаторе амплитуды основной гармоники 1 „„вычисляется по формуле г те тЗ, и С: — коэффициенты разложения

ЗО Фурье для первой гармоники.

257579 (2) с, tg = в,, дл я О . 45 " (14) Л, BI- - i- --В.

i=1

1О

® или

Л, Ctg = --, для 45 --;. 90 . (15) с, C1 — — 2 i — — С,.

i.— 1 (4) (5) D+. Х= — 2", для первого участка; для второго участка; (;)„,,„=- 3rctg J К; — 1 (9) Возведение в квадрат осуществляется в цифровой форме по соотношению

1=а 1 а- "=о, i — а.ЮЮЮ

i=1 (где а — любая переменная) или для коэффициентов В1 и С1 (l. — текущая переменная).

Величины В, и С суммируются, а затем переводятся в дополнительный код где гг — число разрядов счетчика, суммирующего значения ВР и С, .

Если теперь взять число Х, возводить его в квадрат и добавлять к числу D, то, изменяя

Л, можно добиться равенства что означает Х=1 ДД т. е. получаем значение амплитуды.

Вычисление фазы основано па кусочно-линейной аппроксимации выражения 1 =- tg (фиг. 1). Количетво линейных участков и пх угловые коэффициенты определяются TlorpeliiIIocThIo аппроксимации, т, е. погрешностью вычисления угла - Ilo значению 1 ., (-; — фаза основной гармо1ики).

Угловые коэффициенты К1, К,, ...., К линейных участков связаны с максима Ihllnll погрешностью аппроксимации (4), ñëåдующи м и с оот1ннп е н и я м и: (Ьр)„,,„, -=- iarctg ) К, — 1, (7)

1 ()„,,„,. = — arCtg II:, 1 —,-- --- . --- - - (") ) 1г,— 1 — 1(;-,) 1 „ для 1-10 участка, Вычисление угла производится в пределах от 0 до 90 . Поэтому, если вектор амплитуды основной гармоники находится в первом или четвертом квадрантах (фиг. 2), То аргумент его будет равен: нг= - - ° (10) для первого квадранта и

nilly = —; (11) для четвертого квадранта.

Если же вектор находится во втором и ill третьем квадрантах (фиг, 2), то аргумент определяется выражениями

uIi =-.180 — i (12) для второго квадранта и

11н1= — (180 — ) (13) для третьего

5 квадранта.

Таким образом, для вычисления фазы основной гармоники необходимо получить отношение

По формулам (7 — 9) вычисляется значение угла, а затем с учетом номера квадранта, в котором находится вектор амплитуды, определяется окончательное значение фазы основной гармоники, которое может нахо2О диться в пределах от — 180 до +180 .

Предлагаемый анализатор (фиг, 3) содержит генератор 1 входных сигна io13 и"Iôðàíèçких частот, объект исследова»1ия 2, преобразователь 8 аналог — код, блок управлен11я 4, iiilo25 жительные устройства 6 и 6, счетчик11 7 и 8 вещественной и мнимой частотных характеристик или коэффицпе;гтов Фурье и счетчик 9 постоянной составляющей, второй блок управления 10, вычислитель амплиту 1ы 11 и дис30 кретный аппроксиматор или иы 1ис IIITevh фазы 12 и схему 18 анализа знака для определения квадранта, в котором 11аходится вектор амплиту,ды.

Счетчики 7 и 8 соединены с вы IIIc.IIIтелем

35 амплитудь1 11 il аппроксиматором 12 и со схемой И Схема 18 служит для опредс1eilllя знака фазы н 11oправки в вы lllc;Icllilop значеlIHp фазы 13 зависимости от квадранта, 13 котором находится вектор ампл11ту:Ihl ocllo1311011

40 гармо;ики. Bhl«llcaIITeли амплитуды 11 и фазы 12, в свою очередь с помощью 1GI нческпх элементов соединены между собой и с генератором высокой частоты, .находящимся в генераторе 1 входных сигналов, а работа всех

45 узлов анализатора задается взаимно связанными блоками управления 4 и 10.

После включения анализатора в блоке управления 10 начинается процесс измерения коэффициентов Фурье, а затем автоматическое вычисление амплитуды и фазы основной гармоники.

По окончании первого цикла измерений происходит в зависимости от выбранного режима работы прибора ручная или автоматическая перестройка частоты генератора, сброс и запуск прибора.

Генератор входных сигналов инфранизких частот содержит кварцевый генератор 14 высокой частоты, делитель частоты 16 с перемен@ пым коэффициентом геления, формирователь

i6 входного сигнала и усилитель 17 постоянного тока.

Блок управления 10 состоит из элементов

",адержки 18, 19 и 20, схем «ИЛИ» 21 — 24, 65 триггера управления 25, вентилей 26 — 28, Ie257579 реключателей 29 сПерестро}}ка частоты» и 30

«Режим работы» и кнопок 31 «Сброс» и 32

«Пуск».

Вычислитель фазы 12 содержит реверс}}вный счетчик 33, триггеры 34 — 41, схемы «И»

42 — 44, вентили 45 — 53, схемы «ИЛИ» 54 — 64, элемент задср}кки 65, делитель частоты 66 с переменным коэффициентом деления, регистрирующий счетчик фазы 67, дешифратор 68 и схему 69 перевода показаний счетчиков 7, 8 из прямого кода в дополнительный.

В состав вычислителя амплитуды 11 Входят счетчики 70, 71, триггеры 72 — 76, схема

«И» 77, вентили 78 — 80, хемы «ИЛИ» 81 — 85, элементы задержки 86, 87, 88.

Схема 13 анализа знака содержит триггеры 89 — 92, схемы «И» 93 — 96, схемы «ИЛИ»

97, 98, вентили 99 — 102 н индикаторные лампочки 103, 104.

В исходном состоянии схемы анализатора счетчики 7, 8, 33, 67, 70, 71 находятся в нулевом состоянии; вентили 26 — 28, 46, 48 открыты, остальные закрыты соответствующими потенциал а мн управляющих триггеров; коэффициент деления делителя частоты бб }3ыбра}! равным К= — 0.0089. 10 .

Сущность работы цифрового анализатора закл}очается в следующем.

После нажатия кнопки 32 «Пуск» начи-! ается измерение коэффициентов Фурье, Вы одной сигнал генератора 1 B форме непрерывной синусоиды подается на вход исследуемого обьекта 2. С выхода объекта 2 непрерывный периодический сигнал поступает иа вхо1 преобразователя 3 аналог — код, который преобразует мг}}овен}3ые значения выходного напряжения объекта 2 в п точках пер}}ода с yr;ioBb«3IH коорд}}натами х =- — t в цифро3! вой блок. Блок управления 4 задает координаты преобразования 2; и код з}}ачен3и ортогональной системы функций cosa; и sins; и управляет раоотой цифровых множительных устройств 5, б, которые осуществляют операци}! хмиожения lipçè }ии

Ь (х!) cos>i и Ь(!) з}п }, и блока управления 10, Выходные реверсивиые счетчики 7 и 8 осуществляют операции суз}мирова}}ия величин

U(a.;) cosa! и Ь (х;) sin х,, в H точках перно13, что даст велич}шы коэффициентов В! и Ci, Постоянная составляющая системы определяется выходным реверсивным счетчиком 9.

По окон I3! IHH процесса измерения постояш}ой составляющей К, и коэффициентов В„

С с блока управления 4 поступает импульс на схему 69 перевода показаний счетчиков

7, 8 в обратный код, вентили 27, 28, 99, 100 и элемент задержки 18. Выходной импульс блока управления выполняет следующие операции: синхронизирует работу схемы 69; согласует работу схемы 13 анализа знака

Х, 2 В,: (17) 45

V., ="" С,. (18)

Здесь к — — число palp}I10}3 четчиков 7. 8.

Постоянная времени каждого из элементов задержки должна оыть не ме}3ьше времени срабатывания триггера.

50 Сущность раооты схемы 13 анализа знака состоит в следующем.

Положе33ия триггеров знака 89, 90, которые соединены с I3»ixo laxIH счетчиков 7, 8, дают ииформац}по о знаках коэффициентов

55 В! и С. соответственно. Сигнал иа выхо. }е схемы «II» 93 с >ответствует фазе — 90", сигна,1bl иа IIbixo.13x сым «И» 94, 95 и 96 — нахож1еиию вектора амплитуды Bo II, III и 1 3 квадра IT3x соответственно, В противном случае

60 вектор амплитуды находится в 1 квадранте.

Вентиль 99 открыт потев}}налом схемы

«ИЛИ» 97, если с}}гнал находится в III илн ! 3 квадранте. что соответствует фазе в предеI3x от О 10 — -180 . ог.}а импульс с блока управления 4 проходит через вентиль 99 и опрос работой сооствеиио анализатора (элеме}}ты

1, 3 — 9) и вы }ислителя фазы 12; с помощью вентилей 27, 28 задает режим работы анализатора в частных случаях:

5 В}=0 или Г!=0 или же В =О и С3--0 одноВРЕiie!I}IO.

Схема 69 перевода показаний счет13и! ов из прямого «ода в дополиительныи (фиг. 4) состоит из григгера 105, элементов задержки

}О 106 †1 и вентилей 110, 111.

Вентили 110, J JJ управляются потенциал;iми триггеров знак3 89, 90 соответственно. При иостхиленни ими» ibc3 с оло«а x правления 4 сраоатывает триггер 105 и подает, с одно}! !

5 стороны, запирающ}}й потенциал иа вентили между триггерами счетчиков 7, 8, 3. с другой стороны, через элемент задержки 106 на вентили 110, 111 и элемент задержки 107. Па выходе элемента задержки 106 появляется им20 пульс после надежного запирания вентилей в счетчиках 7, 8, Если показания счетчиков 7, 8 записаны в ооратиом коде, то вентили 110, 111 закрыты потенциалами три}теров 89, 90 и импульсы через иих ие Ilpoxo IHT, а через эле21 мент задержки 107 триггер 105 возвращается и исходное состояние. Если же показания од:}ого из счетчиков 7 и 8 или обои., записаны !

3 прямом коде, то оудет открыт соответствующий вентиль 110(111), или оба вентиля, и им30 пульс с элемента задержки 106 пройдет иа счетные входы счетчика 7 ил и 8 или ооон« счетчиков, После этого поступает импульс с выхода элемента задержки 107 на возвращение триггера 105 и iicxодное со.-тояние, чем сни35 мается запирающий потенциал, В этот момент появляется импульс иа выходе элемента задержки 108 или 109 или иа в ixiilax обоих элементов который поступает иа входы счетчиков

7, 8 соответствеllllo В результате в c÷ñò÷èêàx

7, 8 бh 1VT зафli«CilpOB3}lbl оорат}}ы! Ii01b!

;ффициентов Ф3 рьян В, il Ci:

257579 кидь вает триггер 91 в состояние, при котором зажигающий потенциал подается на индикаторную лампочку « вЂ” » 104. Если >ке вектор амплитуды находится в I или во II квадранте, то вентиль 99 за крыт, и триггер 91 остается в исходном состоянии, нри котором горит индикаторная лампочка «+» 103. В этом случае угол сдвига фаз находится в пределах от О до

+ 180 .

На выходе схемы «ИЛИ» 98 появляется потенциал, открывающии вентиль 100, если вектор амплитуды находится во 11 н III квадрантах, Через открытый вентиль 100 импульс с блока управления 4 опрокидывает триггер

92, открывая вентиль 101.

Прн нахождении вектора амплитуды в I или IX квадрантах вентиль 100 окажется заKpbITbl и триггер 92 останется в иcxoInîì состоя401н, прН котором вентиль 101 также закрыт. О роли вентиля 101 будет сказано ниже.

Рассмотрим работу прибора в каждом из частных слу Iaeâ:

a) Bi=-0, i = О, что соответствует сдвигу фаз = 90 и Г,,„,-=С В этом =лучае после окончания измерения коэффициентов Вь С. потенциалом схемы «И» 43 будет открыт вентиль 27. Импульс, поступивший с блока управле ния 4, проходя через вентиль 27, вводит через схему «ИЛИ» 63 в счетчик фазы 67 параллельным кодом значение ==90 (об определении знака фазы говорилось выше); осуществляет перенос показаний из счетчика 8 в счетчик 70 для индикации амплитуды. Необходимо сказать, ITo перенос показаний осуществляется параллельно и прямом коде через вентили переноса, которые на фиг. 4 пе показаны для упрощения схемы. Это же замечание относится и к следующему случаю; б) Ci - 0; 8.: О, что соответствует сдвигу фаз р ==О илн 1ЬО и Г „,=В. После окончания измерения коэффициентов Вь С поте1Iциалом схемы «И» 44 будет открыт вентиль

28. Импульс блока управления 4, проходя «срез открытый вентиль 28, осуществляет перенос показаний из счетчика 7 в счетчик 70 аналогично пункту а; поступает на вентиль 102, Если с = — 180, что соответствует отрицательному значению коэффициента Вь то потенциалом триггера 89 вентиль 102 открыт, и выходным импульсом вентиля 28 в счетчик фазы 67 через схему

«ИЛИ» 64 параллельным кодом вводится значение с; =-180 . Если же = О, то вентиль

102 будет закрыт и счетчик фазы останется в пулевом состоянии; в) Bi=-О и С О, что соответствует случаю

V) =О.

Во всех частных случаях выходные импульсы вентилей 27, 28 через схему «ИЛИ»

22 опрокидывают триггер 25, закрывая вентиль 26. На этом измерения прекращаются.

Для того, чтобы запускающий импульс не прошел через вентиль 26 до окончания всего цикла в любом из рассмотренных частных случаев, служит элемент задержки 18. Кроме того, с триггера 25 подается управляющий потенциал на схему «ИЛИ» 28, о назначении которой будет сказано позже.

5 Продолжим рассмотрение работы прибора в общем случае, когда Bi -.==О и С, =:-О. После окончания измерений коэффициентов Bi u Ci вентили 27, 28 оудут закрыты потенциалами схем «И» 48 и 44 соответственно, а следова10 тельllо, через открытый вентиль 26 импульс с блока управления 4, задержанный элементом

18, опрокидывает триггер 34, открывая вентиль 45, и устанавливает триггеры 35 и 38помощью схем «ИЛИ» 55 .и 60 в состояния, 15 соответствующие режиму работы счетчиков 7 и 8 на вычитание.

Через вентиль 45 импульсы высокой частоты с кварцевого генератора 14 начинают поступать:

20 на счетчик 7 через схему «ИЛИ» 54; на счетчик 38 через схему «ИЛИ» 58, вентиль 48 и схему «ИЛИ» 57; на счетчик 70 через схемы «ИЛИ» 81, 82; на вентили переноса (обратной связи) 80

25 через схему «ИЛИ» 81 и элемент задержки

86, Элемент задержки 86 необходим для установления показаний счетчика 70 после поступления каждого входного импульса, а затем их переноса в счетчик 71, причем со сдвигом на

З0 один старший разряд, что соответствует умножению показаний счетчика 70 на два и их сумм ирова нию.

При переполнении счетчика 7 срабатывает схсма «И» 43, в результате чего триггер 34

З5 возвращается в исходное состояние, закрывая вентиль 45; через схему «ИЛИ» 85 триггеры

73 и 74 устанавливаются в состояния, соответствующие работе счетчиков 70 и 71 в режиме вентиля. Потенциалом триггера 73 откры40 вастся вентиль 79.

К этому времени в счетчике 70 вычислителя амплитуды 11 будет зафиксировано число

13, Вь а в счетчике 71 — число 2 . L

45 а 1

i 1

Рассмотрим работу вычислителя фазы за время открытого состояния вентиля 45. На вход счетчика 88 поступают импульсы: с одной стороны, с вентиля 45, а, с другой стороны, с триггеров этого же счетчика 88 через открытые вентили 50, которые управляются поразрядно потенциалами триггеров счетчика

8, и дальше через схему «ИЛИ» 58, вентиль

48 и схему «ИЛИ» 57. Эта схема построена

05 на оазе логометра, описанного в авт. св. № 189485.

При такой схеме, если в счетчике 8 записа но число (2" — С ), а в счетчик 33 ввести

® число импульсов В, то окончательный резульС, тат в счетчике 33 оудет tg = —, причем

1 может оыть два случая:

tg q (1: tg ; 1.

От этого зависит дальнейшая работа вычислителя фазы. В первом случае состояние

257579

10 его не изменяется, во втором случае на выходе счетчика 88 появляется импульс, который опрокидывает триггер 86 и тем самым сбрасывает показания счетчика 88 на нуль; закрывает вентиль 48 и открывает вентиль 49; устанавливает счетчик фазы 67 в режим вычитания через схему «ИЛИ» 62 и триггер 41; вводит в счетчик фазы 67 значение =90 через элемент задержки 65 и схему «ИЛИ» 64; устанавливает счетчик 7 в режим вычитания с помощью триггера 85 и схемы «ИЛИ» 56.

После срабатывания схемы «И» 43 через открытый вентиль 79 импульсы с генератора

14 поступают на вычитание в счетчик 70 через схему «ИЛИ» 82 и в счетчик 71 через схему

«ИЛИ» 88 Кроме того, импульсы с выхода вентиля 79 через открытый вентиль 46 и схему «ИЛИ» 54 поступают на счетчик 7, который работает в одном из двух режимов: на суммирование, если ф ; < 1 или на вычитание, если tg ;" . 1.

При поступлении с вентиля 79 числа импульсов Bi счетчик 70 приходит в нулевое состояние и срабатывает схема «И» 77, которая через схему «ИЛИ» 84 возвращает триггеры

73, 74 в состояния, соответствующие работе счетчиков 70, 71 на суммирование, и опрокидывает триггер 75. Триггер 78, в свою очередь, закрывает вентиль 79, а триггер 75 опрокидывает триггеры 89, 40 в вычислителе фазы 12.

Триггер 89 закрывает вентиль 46 и открывает вентиль 52, а триггер 40 открывает вентиль

58, К этому времени в вычислителях амплитуды 11 и фазы 12 будут зафиксировапы следующие величины: в счетчике 7 величина Вь если tg < 1 и величина (2"- — B,), если tg; 1; в счетчике 8 число (2" — С ); в счетчике 70 — нуль;

В, J в счетчике 71 — число 2 1 —  — — В1.

i=I

Через открытый вентиль 53 импульсы с генератора 14 начинают поступать на счетчик 8 через схему «ИЛИ» 61; на счетчик 70 через схемы «ИЛИ» 81, 82 и на вентили переноса

80 через схему «ИЛИ» 81 и элемент задержки

86; на счетчик 88, еслифр) 1, через схему

«ИЛИ» 59, вентиль 49 и схему «ИЛИ» 57. Кроме того, на вход счетчика 88 в этом случае поступают выходные импульсы вентилей 47, которые управляются счетчиком 7. Счетчики 7 и

88 с вентилями 47 представляют уже описанную логометрическую схему. Но в этом случае в счетчике 7 записано число (2" — В ), а на счетчик 88 подается число, равное С,. Если же

tg (1, то вентиль 49 закрыт, и на вход счетчика 33 импульсы не проходят.

При поступлении на вход вентиля 58 числа импульсов, равного С,, счетчик 8 сбрасывается в нулевое состояние, и срабатывает схема

«И» 44, которая возвращает триггер 40 в исходное состояние. закрывая вентиль 53.

Зо

55 бО

В счетчиках вычислителей амплитуды 11 и фазы 12 к этому моменту будут записаны такие величины: в счетчике 70 число С, С1 ь счетчике 71 сумма В- +" 1;

7. с, в счетчике 88 отношения ==tg q. если

В, tg-. - 1, нли — - =ctg, если tgQ 1, Кроме запирания вентиля 58, триггер 40 производит следующие операции: опрокидывает триггер 87, который устанавливает-счетчик

88 в режим вычитания и открывает вентиль 51.

В результате начинается пересчет tg илп

ctg в угол (работа схемы будет рассмотрена позже); через схему «ИЛИ» 85 устанавливает триггеры 73 и 74 в состояния, соответствующие раооте счетчиков 70 и 71 на вычитание. Трпггер 78 открывает, кроме того, вентиль 79. Аналогично рассмотренному случаю для коэффици=.íòà В, начинается списывание числа с из счетчиков 70 и 71 и через открытый вентиль 52 и схему «ИЛИ» 61 восстановление числа С> в счетчике 8 (это нужно в том случае, если необходимо иметь результат измерения не только амплитуды и фазы, но и коэффициентов В и

С,), Прн прохождении через вентиль 79 числа импульсов, равного Сь счетчик 70 приходит в нулевое состояние и срабатывает схема «И»

77, устанавливая счетчики 70 и 71 на суммирование н опрокидывая триггер 75.

В счетчике 71 будет записано число V-,,==В, +С, . Триггер 75 выдает импульс на перевод показаний счетчика 71 из прямого кода в дополнительный, который осуществляется аналогично схеме 69. Для этого служат триггер 76 и элементы задержки 87, 88. Триггер 76 выдает потенциал на запирание вентилей между триггерами счетчика 71, через элемент задержки 88 поступает импульс на счетные входы счетчика 71, триггер 75 возвращается в исходное состояние, а через элемент задержки

87 выдается импульс на первый триггер счетчика 71. В результате в счетчике будет записано число, выражаемое формулой (5). С элемента задержки импульс поступает н на триггер 72, который срабатывает и открывает вентиль 78. Импульсы генератора 14 с выхода вентиля 78 через схемы «ИЛИ» 81 и 82 поступают на счетчик 70, а через схему «ИЛИ» 81 и элемент задержки 86 — на вентили переноса

80. Вентиль 78 открыт до тех пор, пока на счетчик 70 не поступит число импульсов, удовлетворяющее равенству (6). При этом условии счетчик 71 переполняется и его выходной импульс возвращает триггер 72 в исходное состояние, закрывая вентиль 78. В результате в счетчике 70 будет зафиксировано число, равное амплитуде V

Продолжим рассмотрение раооты вычислителя фазы 12. После срабатывания триггера 40 через открытый вентиль 51 импульсы высокой частоты генератора 14 поступают параллельно

257579 на счетчик 88, работающий на вычитание, и через делитель частоты бб с переменным коэффициентом деления — на счетчик фазы 67. Изменение коэффициентов деления делителя 66 производится счетчиком 67 через дешифратор

68. Максимальный коэффициент деления равен 180, для его получения достаточно иметь восемь триггерных ячеек, соединенных последовательно. Принцип действия делителя основан на предварительном вводе I! HI!0 дополнения, определяемого 113 выражения

Ь Л = 2" — К, где A Л вЂ” дополнение, вводимое в делитель каждым его выходным импульсом;

1I — число разрядов делителя;

К вЂ”,!1еобходимы!! коэффициент деления.

Так для получения К! — — 89 в делитель вводится дон ол пение 5 N —— — 2 — 89 = 256 — 89 = 167.

Тогда после каждых 89 входных импульсов появляется импульс на выходе делителя, ко Iорый соответствует 30 . Выходные импульсы делителя бб суммируются счетчико;I 67. При достижении счетчиком 67 значения >g (фиг. 1) появляется управляющий потенциал на одном из выходов дешифратора, который изменяет коэффициент деления и делает его равным

К -— — 110. Теперь уже вводится дополнение

4 Л, — — 256 — 110= 146, Дальше работа делителя повторяется, После списывания со счетчика 33 всего числа срабатывает схема «И» 42, которая возвращает триггер 87 в исход!ное состояние, закрывая вентиль 51. Поступление их!пульса с генератора 14 прекращается. В счетчике 67 будет зафиксировано число, равное <р; выдает импульс на венI HJIb 101, состояние которого определяется, как уже говорилось, схемой знака.

Если вектор амплитуды находится в 1 или 11 квадрант, то вентиль 101 закрыт, и показания счетчика 67 не изменяются. Если же вектор амплитуды находится во 11 или III квадранте, то вентиль 101 открыт, и импульс со схемы

«И» 42 через схему «ИЛИ» 62 опрокидывает триггер 41, устанавливая счетчик 67 в режим вычитания, а затем через элемент задер>кки 65 и схему «ИЛИ» 64 вводит в счетчик 67 значение = 180 на вычитание. В результате получаем сдвиг фаз согласно соотношениям (14) илп (15); выдает и>мпульс на схему «ИЛИ» 28, которая совместло с другими элементами блока управления 10 служит для выбора режима работы анализатора (на другой вход этой схемы, как уже говорилось, подается управляющий потенциал с триггера 25).

Прибор имеет два режима работы, устанавливаемые с помощью лереключателя 30 «Ре>ким работы»: ручной и автоматический. В первом случае после измерения амплитуды и фазы па одной частоте измерения прекращаются до прихода следующего импульса от кнопки 32

«Пуск» в блоке управления 10 или от внешнего программного устройства (предварительпо импульсом от кнопки 81 «Сорос» схема прибора приводится в исходное состояние).

Во втором случае после нажатия кнопки 32

«Пуск» происходит непрерывный автоматичес5 кий пpоцесс си Я 1 иг1 II: 1!л l! Tу 1 по-фа зо:!ои . ;а-рактеристпки объема исследования.

В этом случае после пзмере;1ия коэффициентов В1, С! и амплигу!ы V,„,и фазы 5! выходной сигнал схемы «ИЛИ» 23 поступает на

10 переключатель 29 «Перестройка частоты» и элемент задержки 20. Перестройка частоты может осуществляться вручную с помощью переключателей пли автоматически щаговыми пскателямп от в11ешнего программного устрой15 ства или схемой «ИЛИ» 23 блока управления

10 в определенной последователь!юсти Выходной импульс схемы «ИЛИ» 23 может использоваться для снятия показаний счетчиков фазы 67 и амплитуды 70, а в случае необходи20 мости, и счетчиков 7, 8 коэффициентов Фурье, на цифропечатающее устройство пли систему автоматического контроля и регулирования.

Через время задержки, необходимое для выполнения операции вывода данных с прибора, 25 с выхода элемента задержки 20 поступает импульс через схему «ИЛИ» 24 па сорос схемы прибора, т. е. возвращение всех его элементов в исходное состояние, а затем через элемент задер>кки 19 и схему «ИЛИ» 21 поступает им30 пульс па запуск анализатора в олок управления 4. Суммарное вречя задержки элементов

19, 20 должно быть достаточным для окончания переходных процессов в исследуемом объекте, 35 В дальнейшем процесс измерения фазы и амплитуды основной гармоники ttatlpst>t

Предмет изобретения

40 Цифровой автоматический а:1ализатор чаcToTiIt tx характеристик линейных и нелинейных систем автоматического регулирова11ия, содержащий генератор высокой частоты, делитель частоты с переменныч коэффициентом .1еле45 ния, множительные устройства со счетчиками вещественной и мнимой ординат частотных характеристик, соди ненными с вычислителем амплитуды и схемой анализа знака, блоки управ ления, задающие режим работы устройства, 50 логические элементы и вентили, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет определения как вещественной и мнимой частотных характеристик, так и амплитуд и фаз основной гар55 моники, с одновременньв! повышением его точности, быстродействия и надежности и а втоматизац ии процесса снятия амплитудных и фазоBhIx характеристик, в нем установлен дискретный вычислитель фазы с регистрирующим ь0 счетчиком фазы и логометрической схемой с последовательно соединенными реверсивн!.и! счетчиком с вентилями обратной связи, управляемыми поразрядно счетчиками веществен!!ой и мнимой ординат частотных характеристик, ь5 и соединенной параллельными связями через

257579

35 42

9 ыг. 1 логические элементы, управляемые блоками управления, с вычислителем амплитуды, счетчиками вещест венной и мнимой ординат частотных характеристик, генератором высокой

3 6 д rZ Г5 ЮР/Z4 частоты и через делитель частоты с переменHbDI коэффициентом деления — с регистрирующим счетчиком фазы, подключенным к схеме анализа знака.

257579

Я ЮЖИНА

-жюю

Составитель И. H. Шувалова

Редактор Б. С. Нанкина Текред 3. Н.. Тараненко Корректор В. И. )Колудева

Заказ 247/ 401 Тираж 480 Подписное

Ц1-1ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4j5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»