Устройство для определения собственной частоты резонансных контуров

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскими

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6() Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26. 11. 80 (21) 3008496/18-21 )$1 } М. КЛ. с присоединением заявки ¹

С 01 R 27/28

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 317. .7 (088. 8) Опубликовано 231282. Бюллетень ¹47

Дата опубликования описания 23. 12. 82 (72) Авторы изобретения (0.Ф.Чубаров и В.A.Øàáàíoâ! с (Куйбышевский ордена Трудового Красного(Знамени политехнический институт им. В.В.КуйбышЕва (7() Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННОЙ

ЧАСТОТЫ РЕЗОНАНСНЫХ КОНТУРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах определения парз етров резонансных контуров.

Известен .измеритель средней частоты полосы пропускания Избирательных устройств, содержащий панорамный измеритель амплитудно-частотных характеристик, в состав которого входят формирователь импульсов, гене ратор пилообразного напряжения, блок установки уровня, детектор, генератор качающейся частоты и электронносчетный частотомер (11.

В устройстве реализуется метод оценки собственной частоты избиратель ного устройства путем определения средней частоты его полосы пропускания, причем средняя частота оценивается путем подсчета количества полупериодов синусоидального напряжения переменной частоты на выходе избирательного устройства за интервал времени, равный одной секунде.

Этот метод предопределяет низкую точность определения значения собственной частоты избирательного устройства (средняя частота полосы пропускания избирательного устройства и его собственная частота на 30 практике не равны) и малое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения собственной частоты резонансных контуров, содержащее генератор качающейся частоты, регулируемый элемент, блок управления, преобразователь код-напряжение (2

Однако известняке устройство имеет низкую точность определения резонансной частоты контура и малое быстродействие, обусловленное наличием генератора проверочного напряжения, сложностью управления регулируемым элементом.

Цель изобретения — повынение быстродействия и точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения собственной частоты резонансных контуров, содержащее преобразователь код-напряжение, генератор качающейся частоты, резонансный контур, регулируеввий элемент, выход которого . соединен с первым входом резонансного контура, введены блок сравнения, генератор ступенчато-изменяющегося напряжения, одновибратор, распределитель импульсов, триггер, первый

983582

R-вход которого соединен с входной срабатывающей шиной устройства, вто. рой R-вход триггера подключен к пер-. вому выходу генератора ступенчатоизменяющегося напряжения, к первым входам распределителя импульсов и преобразователя код-напряжение, S-вход триггера соединен с вторыми входами распределителя импульсов и преобразователя код-напряжение и с входной пусковой шиной устройства, выход триггера подключен к третьему входу распреДелителя импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом блока сравнения, входом ре-. гулируемого элемента и с третьим 15 входом преобразователя код-напряжение, первый и второй выходы распределителя импульсов подключены соответственно к первому и второму входам генератора ступенчато-изме- 20 няющегося напряжения, третий выход распределителя импульсов соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с третьим входом генерато1 ра ступенчато-изменяющегося напряжения, второй выход которого подключен к входу генератора качающейся частоты, выход которого соединен с выходной шиной устройства и с вторым входом резонансного контура, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу преобразователя код-напряжение.

На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов основных блоков устройства; на фиг.3 - принципиальная схема РегулиРуемого элемента и 4р блока сравнения; на фиг.4 — то же, распределителя импульсов.

Устройство состоит иэ резонансного контура 1, генератора 2 качающейся частоты, генератора 3 ступен- 45 чато-изменяющегося напряжения, триггера 4, блока 5 сравнения, регулируемого элемента б, преобразователя

7 код-напряжение, распределителя импульсов 8, одновибратора 9, первого, второго, третьего и четвертого. входов

10-13 распределителя 8, первого, второго, третьего выходов 14-16 распределителя 8, выхода 17 регулируемого элемента, первого и второго входов 18 и 19 и выхода 20 блока 5, радиочастотного блока 21, в состав которого входят блок 5 сравнения и регулируемый элемент б.

Устройство работает следующим об. разом. 60

В исходном состоянии частота f< генератора 2 качающейся частоты находится вне полосы пропускания резонансного контура 1„ триггер 4 сброшен по шине Сброс . . 65

Импульс запуска (фиг.2et) устанавливает на выходе преобразователя 7 код-напряжение минимальный уровень напряжения U> =.07 „„„ (фиг.2д) и взводит триггер 4 (фиг.2в), а также через распределитель 8 импульсов . возбуждает одновибратор 9, который задним. фронтом импульса на выходе (фиг.2б) запускает генератор 3 сту-пенчато-изменяющегося напряжения (напр мер,.преобразователь код-напряжение). Подаваемое на генератор 2 качающейся частоты ступенчато-изменяющееся напряжение (фиг.2г) вызывает изменение его настройки в некотором интервале частот, а изменение амплитуды напряжения на резонансном контуре 1 соответствует закону изменения резонансной характеристики контура U (фиг.2г). Таким образом, каждая из дискрет изменения напряжения на выходе генератора 3

ДП 5 вызывает изменение частоты на выходе генератора 2 на hf и, соответственно,, изменение амплитуды напряжения на резонансном контуре 1 ЬБ .

Как только амплитуда. напряжения на резонансном контуре l становится выше уровня постоянного напряжения, поступающего на вход блока 5 с выхода преобразователя 7, на некоторую минимальную величину, т.е. когда выполняется соотношение U„>iU, на выходе блока 5 появляется имйульс напряжения, передний фронт которого возбуждает регулируемый элемент б.

В результате этого в контур вносиМся отрицательное, сопротивление, компенсирующее потери в контуре и увеличивающее его добротность. Увеличение добротности резонансного контура 1 приводит к увеличению амплитуды напряжения на контуре, которое поступает на вход блока 5.

Поскольку в этот момент времени

U 7 U7, то уровень постоянного напряжения на выходе блока 5 увеличивается, что вызывает увеличение отрицательного сопротивления, вносимого в резонансный контур 1 регулируемым элементом 6.

Таким образом, развивается лавинообразный процесс увеличения амплитуды напряжения в резонансном контуре 1, т.е..в момент незначительного превышения U над U7 замыкается цепь положительной обратной связи: блок 5 - регулируемый элемент 6 — резонансный контур 1, что позволяет повысить чувствительность блока 5 и тем самым увеличить точность определения собственной частоты резонансного. контура 1.

Перепад напряжения на выходе блока 5 воздействует на вход преобразователя 7, в результате чего уровень напряжения на его выходе уве5 -: 983582 6 личивается на некоторую дискрету гаемого устройства видно, что выaU> . Задний фронт импульса с вы- сокая точность определения собствен:хода блока 5 через распределитель- 8 ной частоты резонансного контура 1 по третьему выходу .16 запускает од- обусловлена выбором минимально воэновибратор 9, а по второму входу 15 можных дискрет изменения настройки срабатывает в исходное состояние re- 5 генератора, питающего контур, и нератор 3. Здесь необходимо отметить, . опорного напряжения, т.е. A U3 и что импульс с выхода блока 5 прохб- дц (фиг.2 г д) °

" дит на второй выход 15 распределите- В качестве регулируемого злеля 8 (фиг.4), когда триггер 4 находит- мента 6 в предлагаемой схеме может ся в состоянии 1, и на первый вы- 10 быть использован, например, генераход 14 - при состоянии 0 . тор с самовозбуждением, а в качестЧереэ некоторое время, определяемое ве сравнивающего устройства вЂ, опедлительностью генерируемого одновиб- рационный усилитель с.положительной ратором 9 импульса, его задним фрон- обратной связью. В данном случае удоб. том запускается генератор 3 и начи- 15 нее использовать радиочастотный нается новый цикл изменения частоты блок 21, который совмещает в себе генератора 2. Указанные циклы повто- функции блока сравнения и источника ряются до тех пор, пока уровень -по- .отрицательного сопротивления. стоянного напряжения на выходе пре- Радиочастотный блок 21 представляобразователя 7, не станет выше макси 20 ет собой транзисторный каскад, питаемально возможной амплитуды напряже- мый переменным напряжением. Входы ния на резонансном контуре l, т.е. и выходы радиочастотного блока на амплитуды напряжения, соответствую- фиг.3 обозначены цифрами в соответстщей точному совпадению генерируемой вии с обозначениями связей системы генератором 2 частоты с собственной 25 блок 5 сравнения — регулируемый элечастотой резонансного контура 1. Тог- мент 6 (источник отрицательного сода в процессе перестройки частоты противления с функциональными узлагенератора 2 блок 5 не срабатывает. мн устройства). По первому входу 28

Первый выход генератора 3 (на- и выходу 17 радиочастотный блок 21 пример,.преобразователя код-напри- 30 связан с резонансным контуром 1, жение) является выходом триггера по- который питается напряжением с ге-. следнего разряда счетчика преобра- нератора 2 по цепи шина 22 радиозователя код-напряжение. частотного блока — резистор, 23. По

В момент переполнения счетчика, второму входу 19 на радиочастотный т.е. в момент скачкообразного умень 35 блок 21 подается управляющее напряшения напряжения, на выходе генера- жение с выхода преобразователя 7 тоРа 3 от П вах до нУлЯ, перепад . код-напряжение, а по -выходу 20 с вынапРяжения на выхоДе тРиггеРа послед- хода радиочастотного блока 21 его него разряда сбросит триггер 4,в ис- параметрическим импульсом управляходное состояние,- Уменьшит иапряже- 40 ются преобразователь 7 и распредение на выходе преобразователя 7 иа итель 8 устройства. В момент предискрету ЬП и пУтем запУска одно- . вышения амплитудой напряжения на вибРатора 9 начнет новый цикл пе- резонансном контуре 1 порога отпирестройки частоты генератора 2. рания радиочастотного блока 21, заПеРестРойка продолжается -до тех 45 даваемого напряжением с выхода препор, пока амплитуда напряжения на - образователя 7, радиочастотный резонансном контуре 1 не превысит . блок 21 отпирается. напряжение на выходе преобразовате- Одной из составляющих входного ля. В момент превышения U над (ебх сопротивления каскада, питаемого

Up срабатывает блок 5. Импульс íà- i переменным напряжением, в этот мопряжения с его выхода через рас- мент времени является отрицательное

50 пределитель 8 импульсов по первому активное сопротивление, которое подвходу 14 останавливает рост напря- ключается параллельно резонансному жения на выходе генератора 3 и тем контуру 1 и увеличивает его добсамым фиксирует настройку генерато- ротность. Появляющийся в момент ра 2 в положении, соответствующем 55 -отпирания радиочастотного блока 21 максимуму амплитуды напряжения на параметрический импульс на выходе 20. резонансном контуре 1. Одновибратор поступает на третий вход преобра9 не запускается,так как триггер 4 зователя 7 и четвертый вход рас-. .сброшен (фиг.4). Процесс определе- пределителя 8. ния собственной частоты резонансно- 60 Предлагаемое устройство обладает го контура 1 заканчивается операци- высокими точностью и быстродействией измерения частоты на выходе ге- ем определения собственной частоты нератора 2, которая равна собствен- резонансных контуров, что обеспе.ной частоте контура. Иэ описания - чивается оптимальным выбором днскреалгоритма функционирования предла- 65 ты измерения частоты, генерируемой

983582 генератором 2, дискреты изменения опорного напряжения, поступающего с выхода преобразбвателя 7 код-напряжение на вход блока 5 сравнения и введением цепи положительной обратной связи в канал сравнения величины напряжения на контуре с величиной порога.

Формула изобретения

Устройство для определения собственной частоты резонансных контуров, содержащее преобразователь коднапряжение, генератор качающейся 15 частоты,, резонансный контур, регулируемый элемент, выход которого соединен с первым входом резонансного контура, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точнос- 70 ти и быстродействия, в него введены блок сравнения, генератор ступенчато-изменяющегося напряжения, одновибратор, распределитель импульсов, триггер, первый R-вход которого сое- 25 динен с входной сбрасывающей шиной устройства, второй R-вход триггера подключен к первому выходу генератора ступенчато-изменяющегося напряжения, к первым входам распределителя импульсов и преобразователя коднапряжение, S-вход триггера соединен с вторыми входами распределителя импульсов и преобразователя код-напряжение и с входной пусковой шиной устройства, выход триггера подключен к третьему входу распределителя импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом блока сравнения, входом регулируемого элемента и с третьим входом преобразователя. код-напряжение, первый и второй выходы распределителя импульсов подключены соответственно к первому и второму входам генератора-ступенчато-изменяющегося напряжения, третий выход распределителя импульсов соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с третьим входом генератора ступенчато-изменяющегося напряжения, второй выход которого подключен к входу генератора качающейся частоты, выход которого сое-, динен с выходной шиной устройства и вторым входом резонансного контура, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу преобразователя код-напряжение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 375588, кл. G 01 R 27/28, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 661423, кл. G 01 R 27/28, 1979.