Анализатор частотных характеристик линейных четырехполюсников

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и1 972476 (6I ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 16.03.81 (2! ) 3261287/18-24! с присоединением заявки М (23 ) Приоритет

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень М 41

Дата опубликования описания 09.11.82 (5!)М. Кл.

G 05 В 2Э/02

Ркудоротоеиый комитет

СССР по делам изо4ретений и открытий (53) УДК 62-50 (088.8) В. Н. Чинков, B. И. Анохин н В. Г. Разладов

Р (72) Авторы изобретения

A73QQ,ö 9

: л .Q gg В чр,„13 ( 6Sggq»

J (7I ) Заявитель

Р (54) АНАЛИЗАТОР ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЛИНЕЙНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

Изобретение относится к системам автоматического контроля, управления и регулирования и предназначено. для снятия частотных характеристик.

Известен цифровой анализатор частот«

-, ных характеристик линейных четырехпо люсников, содержащий последовательно соединенные кварцевый генератор, делители частоты с переменным и постоян о ным коэффициентами деления, преобразователь код-аналог, согласующее устройство, схему выделения моментов перехода исследуемого сигнала через максимум, измеритель разности фаз, реверсивный

15 счетчик с регистрируемым устройством, измеритель амплитуды с двухлолупериодным выпрямителем, генератор линейно падающего напряжения, блок управления и логические элементы 1 j. гю

Недостатками этого прибора являются сложность аппаратурной реализации и невысокое быстродействие.

Наиболее близким техническим решением является прибор для снятия частотных характеристик линейных четырехполюсников, содержащий вольтметр, последовательно соединенные кварцевый ген ратор, делитель частоты, преобразователь код-аналог и блок управления, второй выход преобразователя код-аналог соединен с входом четырехполюсника, подключенного выходом к входу ключа и через диокретный выявитель максимума - к второму входу блока управления (2).

Недостатком прибора является невысокая точность, ограниченная методическими погрешностями. К методическим. от носятся погрешности, обусловленные слабой, практически нулевой помехозащищенностью, так как измерение производится по двум отсчетам мгновенных значений.

В этом случае наличие даже небольших по уровню помех может привести к недопустимо большим погрешностям. Cymeственное влияние при таком принципе

972476

50

SS и;,мерения могут оказать нелинейные искажения в выходном сигнале исследуемого четырехполюсника, неточности задания моментов измерения и динамические по грешности преобразователя аналоткод, которые ограничивают верхний диапазон по частоте.

11ель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона.

Эта цель достигается тем, что анализатор, содержащий вольтметр, последовательно соединенные кварцевый генератор, делитель частоты, преобразователь код-аналог и блок управления, второй, выход преобразователя код-аналог соединен с входом четырехполюсника, подключенного выходом к входу ключа и через дискретный выявитель максимума — к второму входу блока управления, дополнительно содержит детектор среднего значения и формирователь временных импульсов, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход - с вторым входом ключа, выходом соединенного через детектор среднего значения с входом вольтметра.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип действия анализатора.

На схеме показаны кварцевый генератор 1, управляемый делитель 2 частоты, преобразователь 3 код-аналог, исследуемый четырехполюсник 4, электронный ключ 5, дискретный выявитель 6 максимумов, блок 7 управления, формирователь

8 временных интервалов, детектор 9 сред. него значения и вольтметр 10.

Кварцевый генератор 1 через управляемый делитель 2 частоты подключены к входу преобразователя 3 код-aíàëoã. Эти узлы составляют генератор синусоидальных колебаний с перестрниваемой частотой. Сигнальный выход преобразователя 3 код-aíàëoã соединен с входом исследуемого четырехполюсника 4, выход которого соединен с точкой, объединяющей сигнальные входы электронного кгпоча 5 и дискретного выявителя 6 максимумов. Два управляющих выхода преобразователя 3 код-аналог соединены с двумя входами блока 7 управления, третий вход которого подключен к выходу дискретного выявителя 6 максимумов. Выход блока 7 управления через формирователь 8 временных интервалов соединен с управляющим входом электронного ключа 5, к выходу которого подключены последовательно со5

25 единенные детектор 9 среднего значения и вольтметр 10.

Принцип действия анализатора состоит в следующем.

Синусоидальное напряжение Q (т,) (фиг. 2а) с выхода преобразователя 3 код»аналог подается на исследуемый четырехполюсник 4, а выходное напряжение

О ых(.Ь) последнего - на входы электрон ного ключа 5 и дискретного выявителя 6 максимумов. Пусть напряжения О (Ь ) и

О вых(4) описываются выражениями

U(t, =О„„5111uuk в х() вых e (® V)

С управляющих выходов преобразователя 3 код-аналог на входы блока 7 управления поступают сигналы, соответствующие моментам перехода напряжения

О ($ ) через один из нулей, например из отрицательной области в положительную, и один из максимумов, например положительный. Дискретный выявитель 6 максимумов определяет момент перехода на пряжения О 1Х (т. ) через максимум, одноименный с максимумом напряжения Ощ х (Ь) (в дайном случае положительный} и в этот момент также формирует управляющий сигнал, поступающий в блок -7 управления.

Блок 7 управления раздельно, в зависимос ти от измеряемой величины (вещественной или мнимой составляющих частотной характеристики), подает эти сигналы на формирователь 8 временных интервалов, формирующий сигнал определенной длите п ности которым открывается электронный ключ 5. Так, если измеряется вещественная составляющая частотной характерис тики, формирователь 8 открывает ключ 5 каждый период на время между переходами напряжения О () через нуль и напряжения О 1 (1 ) — через максимум. В результате на выходе ключа 5 образуется кусочно-гармонический сигнал (фиг. 2б)

Ц „J4). Этот сигнал поступает на детектор 9 среднего значения, на выходе которого получаем постоянное напряжение, равное

КО р coB O КС где К - коэффициент пропорциональности;

C=O <- вещественная составляющая час

Ь! Хю тотной характеристики.

Таким образом, постоянное напряжение Ощ1 на выходе детектора 9 про5 972/ ржионально вещественной составляющей стотной характеристики. Это напряжение измеряется вольтметром 10, аналоговым или цифровым.

При измерении реактивной составляющей частотной характеристики формирователя 8 образуется управляющий сигнал длительность которого равна временному интервалу между переходами напряжений

Ц (4) и 0 „,< (4) через мвксимумы. 3пе->0 ктронный ключ 5 на каждом периоде от» крывается на это время и на его образует ся кусочно-гармонический сигнал0 „ (Е) (фиг. 2в). Этот сигнал через детектор 9 среднего значения поступает на вольт- 1S метр 10, показания которого пропорциональнь величине

Т52+

,„„,;-кХ о„, юа(жЦй ф 2.

"вых sing= yg, т.е. мнимой составляющей В= U>> >pjng частотной характеристики.

Положительный эффект, вносимый изо бретением, заключается в повышении

2S точности, которое обусловлено уменьшением влияния помех и нелинейных искажений, так как в данном анализаторе реализуется интегральный способ обработки сигналов в отличие т известного прибо- 30 ра, основанного на измерении двух мгновенных значений. В анализаторе исключа ется динамическая погрешность преобразс вания аналог-код и уменьшается влияние неточности задания моментов измерения у

Исключение операции а налого-цифрового

76 преобразования мгновенного значения переменного напряжения дает возможность расширить частотный диапазон работы прибора, так как измерения переносятся в область постоянных напряжений.

Формула изобретения

Анализатор частотных характеристик линейных четырехполюсников, содержащий вольтметр, последовательно соединенные кварцевый генератор, делитель частоты, преобразователь код-аналог и блок управ. ления, второй выход преобразователя код- . аналог соединен с входом четырехполюс ника, подключенного выходом к входу ключа и через дискретный выявитель максимума - к второму входу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, он содержит детектор среднего значения и формирователь временных импульсов, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход - с вторым входом ключа, выходом соединенного через детектор среднего значения с входом вольтметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 221785, кл. G 05 В 23/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

14 286018, кл. Ci 05 В 23/02, 1971. (прототип) .

972476

V/þiï

Составитель А. Лащев

Редактор А. Шишкина Техред А. Ач Корректор У. Пономаренко

Заказ 851 5/39 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4