SU1388833A1 - Измеритель переходных характеристик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области радиотехнических измерений и может быть использовано дл  исследовани  и контрол  динамических свойств управл емых автоколебательных систем. Цель изобретени  - повышение точности . Повышение точности измерени  переходных процессов автоколебательных систем обеспечиваетс  за счет уменьшени  динамической погрешности усреднени  при восстановлении функции переходного процесса. Уменьшение динамической погрешности усреднени  достигнуто за счет изменени  шага дискретизации в зависимости от отклонени  периода исследуемого процесса от номинального значени . При увеличении отклонени  периода исследуемого колебани  от номинального значени  шаг дискретизации уменьшаетс , что уменьшает динамическую погрешность усреднени , б ил. i 01 С

Description

САЭ 00 00 00 СО СО

Изобретение относитс  к радиотехническим измерени м и может быть использовано дл  исследовани  и контрол  динамических свойств управ- л емых автоколебательных систем, к KOTOpbiM относ тс  кварцевые и струнные датчики, а также управл емые кварцевые генераторы и другие приборы , управл емые по частоте,

Цель изобретени  - повышение точности .

; На фиг.1 приведена функциональна  |схема предлагаемого измерител  переходных характеристик; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие ра- |боту измерител  переходных характе- ристик; на фиг.З - функциональна  схема третьего делител ; на фиг.4 - функциональна  схема сумматора; на 1фиг.5 - функциональна  схема первого И второго делителей; на фиг,6 - функциональна  схема узла сброса.

Измеритель переходных характеристик (фиг.1) состоит из первого фор- Мировател  1 импульсов,, второго фор- Иировател  2 импульсов, синхрониза- jropa ,3, элемента ИЛИ 4, первого дели Тел  5, узла 6 сброса, коммутатора 7 :$торого делител  8, узла 9 пам ти, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 10, узла 11 йереключени , элемента И 12, третье- to делител  13, регистратора 14, Сумматора 15, первой 16 и второй 17 ёходных шин, выходной шины 18,

Третий делитель 13 содержит (фиг.З) кроссировочное поле 19, двоично-дес тичные реверсивные счетчики 20 и элементы 2 И-НЕ 21.

Сумматор 15 содержит (фиг,4) ре- исторы 22 и 23, полевые транзисторы 24, стабилитрон 25, резисторы 26 и 27, операционный усилитель 28„ Первый 5 и второй 8 делители содержат Третий делитель 13, элемент 3 ИЛИ 29 И счетчик триггер 30 (фиг,5).

Узел 6 сброса содержит (фиг.6) lllS-триггер 31 и элементы 2 И-НЕ 32- $5.

Измеритель переходньж характерис- tHK работает следующим образом.

Перед началом проведени  измерений устанавливаетс  коэффициент делени  третьего делите.п , равный

N,,,.

где TQ - период следовани  импульсов опорной частоты;

а И заданна  длительность измерительного интервала; Коэффициент делени  первого делител  должен удовлетвор ть услови м

п. a f/il,,,

t макс - Л

ХРгде Туо номинальное значение периода исследуемого процесса;

I MOKC максимальное отклонение периода исследуемого сигнала от номинального значени 

-XMaKT максимально .допустимый шаг дискретизации исследуемого процесса по вре мени.

Коэффициент делени  второго делител  равен:

КхТ,

5 0 с

Q

0

5

По сигналу синхронизатора 3 (фиг.2р) осуществл етс  синхронизаци  начала работы измерител  с временем подачи испытательного воздействи  на исследуемый объект, и начинаетс  очередной цикл работы регистратора 14 например запускаетс  развертка запоминающего осциллографа. Одновременно сигнал синхронизатора 3 через элемент ИЛИ 4 устанавливает коммутатор 7 в исходное состо ние, а узел 6 сброса подготавливает к обработке импульсов исследуемой частоты fj, (фиг.2а), которые с первой входной шины 16 через первый формирователь 1 импульсов поступают на первый вход узла 6 сброса. Выходной сигнал узла 6 сброса, совпадающий по времени с передним фронтом первого импульса исследуемой частоты после прихода импульса синхронизатора 3, поступает на вторые входы первого 5 и второго 8 делителей частоты и устанавливает их в единичное состо ние (фиг.2Ь,с). На выходе первого делител  5 из импульсов исследуемой частоты, поступающих на его первый вход, начинает формироватьс  шаг дискретизации исследуемого процесса по времени (фиг.2Ь), состо щий из последовательности чередующихс  разноуровневых (с уровнем логической 1 или логического О) единичных : исследуемых интервалов. Коммутатор 7 производит подсчет числа единичных исследуемых

интервалов в шаге дискретизации (фиг,2к). На выходе второго делител 

8из импульсов опорной частоты (фиг,2е), поступающих с второй вход- ной шины 17 через второй формирователь 2 импульсов на его первый вход, начинает формироватьс  опорный интервал (фиг,2с), состо щий их последовательности чередующихс  разноуров- невых единичных опорных интервалов,

С выходов первого 5 и второго 8 делителей: шаг дискретизации и опорный , интервал поступают на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, на выходе кото- рого формируетс  (фиг.2ё) последовательность измерительных интервалов причем каждый из них характеризует текущую разность длительностей шага дискретизации и опорного интервала. Измерительный интервал подаетс  на первый вход элемента И 12 и коммутирует на второй вход третьего делител  13 импульсы опорной частоты (фиг.2), поступающие на второй вход элемента И Т2. По переднему фронту каждого измерительного интервала, поступающего на первый вход третьего делител  13, последний переводитс  в исходное состо ние (устанавливает- с  требуемый коэффициент делени ). При поступлении на третий делитель 13 заданного количества импульсов (разность длительностей шага дискретизации и опорного интервала достигла требуемой величины), на его выход по вл етс  импульс сброса (фиг.2§), по которому первый 5, второй 8 делители устанавливаютс  в нулевое состо ние , код коммутатора 7 (фиг.2к), характеризующий количество единичных исследуемых интервалов в шаге дискретизации, переписьшаетс  в узел

9пам ти, устанавливаетс  в исходное состо ние через элемент ИЛИ 4 коммутатор 7. Выходной код из узла 9 пам ти через узел 11 переключени  поступает на сумматор 15. Напр жение с сумматора 13 (фиг.2и) подаетс  на регистратор 14. По приходу импульса сброса, узел 11 переключени  закрываетс  на установленное врем , в результате чего на регистраторе 14 по вл етс  нулевой уровень напр жени , характеризующий по вление очередного отсчета. В дальнейшем работа измерител  происходит -аналогично,, т.е. предлагаемый измеритель преобразует отклонение периода или часто-

. Q

5 . 0 5 Q

0

5

0

ты исследуемого процесса от номинального значени  в последовательность отсчетов напр жени , следующих с переменным шагом дискретизации.

Работа отдельных сложных узлов устройства.

На кроссировочном поле 19 набираетс  двоично-дес тичный код коэффициента делени . По переднему фронту измерительного интервала, поступающему на первый вход третьего делител  13, элементами 2 И-НЕ 21 формируетс  короткий импульс, который переписывает двоично-дес тичный код, набранный на кроссировочном поле, в реверсивные счетчики 20. Импульсы стабильной частоты с второго входа третьего делител  13 поступают на вьмитающий вход первого из цепочки последовательно соединенных двоично- дес тичных реверсивных счетчиков. На выходе последнего из реверсивных счетчиков по витс  импульс стабильной частоты после прихода измерительного интервала, номер которого набран на кроссировочном поле.

Резистор (R 22 и стабилитрон (VD 25 обеспечивают получение требуемого значени  U,,, которому равно выходное напр жение предлагаемого измерител , если заданна  длительность измерительного интервала получаетс  на единичном исследуемом интервале. Управл емый делитель, состо щий из резисторов R 26 и R (R 23, VT 24), обеспечивает получение требуемого закона изменени  выходного напр жени  . Когда на одном их входов присутствует высокий, потенциал, соответствующий полевой транзистор VT 24 открыт и резистор подключен к общей шине. При низком потенциале транзис- ;тор VT 24 закрыт и резистор отключен. Если номиналы резисторов, подключае- мых к общей шине, соответствуют р ду

R R R R 2® 2 осто -

ние управл ющих входов можно рассматривать как двоичное число. В этом случае

R

2; 2 + ...+2

R

N

где N - двоичное число, поступающее

на управл ющие входы. Коэффициент передачи управл емого делител  R 26 и R, подключенного к неинвертирующему входу операционного усилител , равен

к.

1

R T+N

На операционном усилителе А28 и резисторе R 27 собран повторитель напр жени , исключающий вли ние входных цепей регистратора на коэффициент передачи управл емого делител . Выходное напр жение сумматора равно

IT If - UolVn

Uo

+ N

(1)

Если выходной код сумматора равен N + 1, что обеспечиваетс , например , установкой импульсом сброса {фиг.2§) или. импульсом синхронизатора (фиг,2р) всех вьжодов коммутатора в единичное состо ние . то выражение соответствует требуег. му,

Рассмотрим дл  при зра работу первого делител  5, Ик тулье, поступающий на вход первого делител  5, устанавливает триггер 1;Э в единичное состо ние, а третий делитель 13 через элемент ИЛИ 29 в нулевое состо ние . На выходе третьего делител  13 из импульсов исследуемой частоты, поступающих на первый вход первого делител  5, формируетс  последовательность импульсов, следующих с периодом ty п jT ,, где п - коэффициент делени  третьего делител  13, которые поступают на счетный вход триггера 30, переключа  его в противоположное состо ние по выходам. Импульс сброса, поступающий на третий вход делител  5, устанавливает триггер 30 и третий делитель 13 через элемент ИЛИ 29 в нулевое состо ние.

По импульсу, поступившему на второй в од узла 6 сброса, триггер 31 устанавливаете в единичное состо ние , открыва  элемент 2И-НЕ 33 дл  прохождени  импульсов, а импульс, сформированный элементами 2И-НЕ 32 по переднему фронту импульса, поступившего на первый вход узла 6 сброса , проходит через элементы 2И-НЕ 33 и 34 на выход и через элементы 2И-НЕ 33 и 35 устанавливает триггер в нулевое состо ние. Таким образом, на выход узла 6 сброса проходит импульс, совпадающий по времени с передним фронтом первого импулвса, поступившего на первый вход после прихода сигнала на его второй вход.

888336

Таким образом, по сравнению с прототипом , предлагаемый измеритель переходных характеристик имеет следующие преимущества: более высокую точность , обусловленную уменьшением величины шага дискретизации при увеличении отклонени  периода или частоты от номинального значени , что приводит к уменьшению динамической погрешности усреднени ,.возможность контрол  по нулевым отсчетам напр жени  времени отклонени  периода или частоты исследуемого процесса от номинального значени  на заданную величину .

10

15

0

5

0

0 5

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель переходных характеристик , содержащий первый, второй и третий делители, первый и второй формирователи импульсов, синхронизатор, элемент ИЛИ, узел сброса, коммутатор, узел переключени , сумматор, соединенный выходом с первым входом регистратора , элемент И, первую и вторую входные шины, выходную шину, подключенную к выходу синхронизатора и к второму входу регистратора, перва  входна .шина через первый формирователь импульсов подключена к первому входу первого делител , второй вход которого подключен к выходу узла сброса втора  шина соединена с входом второго формировател  импульсов , выход элемента ИЛИ подключен к первому входу коммутатора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, введены узел пам ти и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход первого формировател  импульсов подключен к первому входу узла сброса, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первьй вход элемента ИЛИ подключен к выходу синхронизатора , выход первого делител  подключен к второму входу коммутатора и к первому входу элемента ИСКГОО- ЧАЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго делител , первый вход которого подключен к выходу второго формировател  импульсов и к первому входу элемента И, второй вход которого- подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЖ и к первому входу третьего делител , второй вход которого соединен с выходом элемента И, выход третьего делител  подключен

   fS

   срч&1

   в

   п п п п п п п п п п п п

   J-и-I J-t г-I пг

   ll JUJl-rLJT-JT

   Ш1ни1 ||||||||||||1ШШШ1111111йШ1Ш1Ш1111ттшшм1тн111 11Ш1ШШ{и

   к-1 н-з н-з

   1-I m 1-I гп 1-I

   п

   а

   IL

   п

   ri

   l

   Г

   ьььь

   UU

   9 о о

   сгщ

   Ш

   -/

   20

   т

   JT 2

   11

   Г

   L..

   ...-.«-..-J

   Unum.

   vn

   25

   n-iSn.

   /л

   тш

   909

   Ц/7/ J2 JJ

   Д(

   /

   дгло

   tfO.......

   uj

   272 М

   К

   гамм

   С

   ВММИ

   -/

   то

   20

   ва-Ц

   f/

   Г

   т

   2/

   т

   .:«..J

   Г

   Ш

   .I

   Фиг 5