SU1597784A1 - Устройство дл измерени фазочастотных характеристик четырехполюсников - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в устройствах дл  сн ти  фазочастотных характеристик четырехполюсников. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Цель достигаетс  за счет обеспечени  измерени  начального сдвига фазы на начальной частоте. Дл  этого в устройство введен блок 9 синхронизации, позвол ющий осуществл ть запись кода внутреннего счетчика первого умножител  5 частоты в реверсивный счетчик 8 в качестве начальных условий. При измерении сигнал с перестраиваемого генератора 1 стандартных сигналов подают на вход измер емого четырехполюсника 2. Изменени  фазы между его входом и выходом измер етс  с помощью первого 3 и второго 4 усилителей-ограничителей, первого 5 и второго 6 умножителей частоты и частотного дискриминатора 7, усредн етс  реверсивным счетчиком 8 и индицируетс  блоком 10 индикации. Начальна  установка осуществл етс  блоком 11 начальной установки. 3 ил.

Description

ел

со

СХ) 4

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  исследовани  фазочастотных характеристик четырехполюсников .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем измерени  начального сдвига фазы.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - структура блока синхронизации; на фиг. 3 - схема умножител  частоты.

Устройство содержит перестраиваемый по частоте генератор 1 стандартных сигналов , выход которого подключен к входу первого усилител -ограничител  и объекту 2 контрол , два усилител -ограничител  3 и 4, причем выход объекта контрол  соединен с входом второго усилител -ограничител  4, выходы усилителей-ограничителей 3 и 4 соединены с входами первого 5 и второго 6 умножителей частот соответственно, выходы умножителей 5 и 6 подключены к частотному дискриминатору 7, реверсивный счетчик 8, входы которого подключены к выходам дискриминатора 7, а информационные входы св заны с информационными выходами блока 5, блок 9 синхронизации, выход которого подключен к входу записи счетчика 8, а первый, второй входы - к выходам умножител  5 и усилител -ограничител  4 соответственно , цифровой индикатор 10, входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика 8, и блок 11 начальной установки, выход которого подключен к третьему входу блока 9.

Блок 9 синхронизации (фиг. 2) содержит первый 12, второй 13 и третий 14 D-триг- геры.

Умножитель 5 частоты (фиг. 3) содержит триггер 15, дискриминатор 16 периодов, первый 17 и второй 18 делители частоты, знаковый фазовый детектор 19, выход которого через блок 20 управлени  подключен к управл емому генератору 21, выход которого подключен к входу делител  17 частоты, второй вход которого через дифференцирующую цепь 22 подключен к выходу триггера 15.

Устройство работает следующим образом .

При изменении частоты на входе объекта 2 контрол , имеющего комплексную передаточную функцию с действительной и мнимой част ми, частота на выходе объекта отличаетс  от входной на величину, определ емую фазочастотной характеристикой объекта

Л 1() 2 dt

Л L 2 U itldt+ i.(ll) 2л ; dt

п -- коэффициент умножени  жителей частоты;

времени час- стандартных

1вк

f.;(t) - измен юща с  во тота генератора сигналов;

х, fBi.ix2 - выходные частоты умножителей 1 и 2 соответственно. Положив фо О и зна , например, что д:(вых1 - fn)jx2), где fn - разностна  частота , выдел ема  частотным дискриминатором, можно записать

(t) Интегриру  последнее, получаем

(3) Дф

2л F5/

tt.

dt. Поскольку i vdt есть число

15

20

25

30

35

фазовых переходов разностной частоты, которое равно количеству импульсов N, при- щедщих с выхода логического частотного дискриминатора 7 и зафиксированных в реверсивном счетчике 8, запищем окончательно

.

Таким образом, устройство позвол ет выделить разностную частоту и оценить фазовый набег в интервале изменени  входной частоты.

Однако в этом случае контроль ФЧХ возможен только в динамическом режиме, т. е. при изменении входной частоты, и, следовательно , если на частоте wi, с которой начинаютс  измерени , имеет место фазовый сдвиг ф|, то устройство не сможет его зарегистрировать . Измеренным значением фазового набега окажетс  Аф ф2-ф1 в интервале частот Дсо со2-Ш|, в то врем  как фазовый сдвиг ф1 (как и ф2) устройством не регистрируетс . Поэтому фазочастотна  характеристика окажетс  смещенной на величину ф|. Устранить указанный недостаток .можно, если дополнительно измерить начальный фазовый сдвиг ф1, а результат в качестве начальных условий записать в реверсивный счетчик 8.

Существует больщое количество способов измерени  сдвига фаз на частоте coi. Наиболее простым по реализации  вл етс 

45 метод, использующий внутреннюю структуру первого умножител  5 частоты фиг. 1. Сущность его состоит в том, что выдел ют интервал времени т, соответствующий сдвигу фазы ф|, и заполн ют его импульсами частоты nfi, где - частота генерато50 ра 1, п - коэффициент умножени  умножител . Можно записать T TtN|/n, где NI - число импульсов частоты nfi, зафиксированных в счетчике за врем  т, Ti - период следовани  частоты f|. Тогда фазовый сдвиг можно представить следующим соотноше55 нием ф1 2лЫ|/п. Сравнива  последнее выражение и выражение д,л  Дф, можно заметить , что они совпадают с точностью до знака.

40

Умножитель 5 частоты (см. фиг. 3) работает следующим образом.

Входна  низка  частота fi поступает на триггер 1 15, который формирует импульс длительностью, равной периоду частоты f). Срез этого импульса через дифференцирующую цепь 22 устанавливает делитель 1 частоты в «О. Импульсы высокой частоты, поступающие на делитель 1, перевод т его в последующие состо ни  и на его выходе формируетс  импульс длительностью т п/{выхь где п - коэффициент делени  делител  частоты, ах. - частота управл емого генератора 21. Дискриминатор 16 периодов сравнивает частоты этих импульсов и, если fiiMxiT fi п, то (где ), и на выходах дискриминатора 16 по вл ютс  импульсы длительностью (т-Ti) (при - на одном выходе, а при - на другом). Эти импульсы воздействуют на интегратор блока 20 управлени , осуществл ющего подстройку управл емого генератора 21-так, чтобы оказалось . После того, как данное равенство выполн етс  с точностью , заданной при проектировании, дискриминатор 16 периода тер ет чувствительность к разности IT-TI), и все управ пение завершаетс  по фазовому каналу. Этот канал состоит из делител  18 частоты с коэффициентом делени  п/2 и знакового фазового детектора 19. На входы фазового детектора 19 поступают импульсы одинаковой (с заданной частотным каналом точностью ) частотой: на один - входна , на другой - с выхода второго делител  18 частоты. Знаковый фазовый детектор 19 определ ет взаимное расположение фронтов импульсов, прищедщих на его входы, вырабатыва  на своем выходе уровень логической «1 или «О. Последнее зависит от того опережает или отстает фронт импульса с делител  18 частоты по сравнению с фронтом внешнего импульса частотой fi. Выходные импульсы знакового фазового детектора 19 управл ют блоком 20, который воздействует на управл емый генератор 21, .так, чтобы на выходе фазового детектора 19 чередовались «О и «1. Такое состо ние говорит о том, что колебани  блоков 21 и 18 когерентны (синфазны) входному (с частотой fi).

Фронт импульса на выходе усилител - ограничител  4 формируетс  позже, чем на выходе усилител -ограничител  3 за счет запаздывани  в объекте 2 контрол . За промежуток времени между этими фронтами в счетчике второго делител  18 частоты умножител  5 успеет накопитьс  некоторое количество импульсов, которое пропорционально фазовому сдвигу на заданной частоте измерени  соь После прихода фронта импульса с усилител -ограничител  4 состо ние счетчика второго делител  18 частоты блока 5 по сигналу блока 11 начальной установки переноситс  в реверсивный счетчик 8. Синхронизаци  устройства осуществл етс  с помощью блока 9 синхронизации .

После включени  устройства и установки начальной частоты измерени  coi нажимают кнопку блока 11 начальной установки и третий триггер 14 блока 9 синхронизации (фиг. 2) переходит в состо ние «1, подготавлива  к переходу в «1 триггер 13 того же блока. В силу когерентности колебаний на выходе и входе умножителей с приходом фронта каждого импульса частоты fi второй делитель 18 частоты устанавливаетс  в «О. К моменту формировани  фронта с выхода усилител -ограничител  4 во втором дели- 5 теле 18 частоты записан код, пропорциональный начальному фазовому сдвигу. Фронт импульса с выхода усилител -ограничител  4 устанавливает триггер 13 в «1, триггер 14 - в «О (фиг. 2). При этом первый триггер 12 подготавливаетс  к переходу в сос- 0 то ние «1, и фронтом очередного импульса частоты вых, умножител  5 (это говорит о том,.что во втором делителе 18 частоты уже записан последний импульс, и счетчик находитс  в состо нии, когда возможен 5 съем информации). Триггер 12 устанавливаетс  в «1 с одновременной записью в блок 8 кода, накопленного в этот момент во втором делителе 18 частоты умножител  5. Любые последующие импульсы умножител  5, усилител -ограничител  4 переведут схему син- 30 хронизации в исходное состо ние.

Предлагаемое устройство позвол ет измер ть начальное значение фазового сдвига на частоте coi, с которой начинаетс  измерение фазочастотной характеристики объекта контрол . Это улучшает свойства измерител , 35 устран   ошиб ку, св занную с неопределенностью начальной фазы.

Предел измерени  начальной фазы лежит в диапазоне О-2  с точностью, определенной соотношением 2л./п, где п -- коэффициент умножени  умножител .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  фазочастотных характеристик четырехполюсников, содержа45 щее перестраиваемый по частоте генератор стандартных сигналов, выход которого подключен к входу первого усилител -ограничител  и первой клемме дл  подключени  измер емого четырехполюсника, втора  клемма дл  подк.пючени  измер емого четырех .50 полюсника подключена к входу второго усилител -ограничител , выходы усилителей- ограничителей подк-лючены к входам первого и второго умножителей частоты соответственно , выходы которых подключены к входам частотного дискриминатора, выходы ко55 торого подключены к счетным входам реверсивного счетчика, информационные выходы которого подключены к цифровому индикатору , а также блок начальной установки.

   отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введен блок синхронизации, выход которого подключен к входу начальной установки реверсивного счетчика, первый, второй и третий входы блока синхронизации подключены соответственно к выходам первого умножител  частоты , второго усилител -ограничител  и блока начальной установки, а информационные входы реверсивного счетчика подключены к информационным выходам первого умножител  частоты.

   Г

   ж Л/г л /

   Фиг.З

   Составитель Н. Михал,ев

   Техред А. КравчукКорректор Л. Патай

   Тираж 555Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР

   113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

   Редактор С. Патрушева Заказ 3052

   Фиг. 2