SU1758600A1 - Устройство дл контрол фазочастотных характеристик четырехполюсников - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  проверки параметров фильтров нижних частот. Устройство состоит из генератора 1 стандартных сигналов, двух усилителей-ограничителей 3 и 4, двух когерентных умножителей 5 и 6 частоты, частотного дискриминатора 7, реверсивного счетчика 8. цифрового индикатора 9, блока 10 начальной установки и схемы 11 запрета. Входной сигнал объекта 2 от генератора 1 и его выходной сигнал умножаютс  по частоте в блоках 5 и 6, При изменении частоты генератора 1 полные фазы выходных сигналов умножителей 5 и 6 за счет объекта 2 измен ютс  неодинаково, что приводит к формированию на выходах блока 7 двух потоков импульсов, число которых пропорционально разности изменени  фазы на выходах умножителей 5 и 6, а номер потока соответствует знаку разности сдвига фаз. Импульсы подсчитываютс  в сдатчике 8, в точках перехода с одного поддиапазона частоты на другой схема 11 блокирует формирование импульсов, устран   погрешность счета. 5 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  проверки фазовых характеристик фильтров нижних частот.

Известны устройства дл  измерени  фа- зочастотных характеристик, использующие преобразование разности фаз в интервал времени и измерение этого интервала путем подсчета числа периодов опорной (входной ) частоты, умноженной на посто нный множитель.

Недостатки известных устройств состо т в том, что они не позвол ют осуществить измерение набега фазы более 360°. сохран   при этом точность измерени .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство измерени  сдвига фаз, содержащее перестраиваемый по частоте генератор стандартных сигналов, выходом

соединенный с входом первого усилител  ограничител  и входом объекта контрол  (ОК), выход которого подключен к входу второго усилител -ограничител , первый и второй когерентные умножители частоты, входами соединенные с выходами первого и второго усилител -ограничител  соответственно , последовательно соединенные логический частотный дискриминатор, (ЛЧД), реверсивный счетчик, и цифровой индикатор , причем выходы первого и второго когерентных умножителей частоты подключены к первому и второму входам логического частотного дискриминатора соответственно , блок начальной установки, соединенный выходом с установочным входом реверсивного счетчика.

Гармонический сигнал с измен ющейс  во времени частотой подсчета подаетс  с

Ч

сл

00

о

генератора стандартных сигналов на объект контрол , имеющий комплексную передаточную функцию, благодар  которой мгновенное значение частоты на выходе обьекта контрол  будет отличатьс  от мгновенной частоты на его входе. Когерентные умножители позвол ют увеличить это различие. ЛЧД формирует два потока импульсов , частота следовани  которых пропорциональна разности частот на входах этого дискриминатора, а номер поточа соответствует знаку разности. Импульсы подсчитываютс  в реверсивном счетчике, состо ние которого отображаетс  на индикаторе .

Дл  сн ти  фазочастотных характеристик четырехполюсников необходимо иметь генератор стандартных сигналов, перестраиваемый в широком диапазоне частот. В случае, если диапазон изменени  частоты генератора стандартных сигналов превышает диапазон допустимого плавного изменени  частоты управл емого генератора любого из когерентных умножителей частоты, измерени  невозможны, так как переход на другой поддиапазон в первом или втором когерентном умножителе частоты приводит к переходному процессу по частоте на его выходе. Последнее ведет к по влению ложной информации на выходе логического частотного дискриминатора, что в конечном итоге повлечет за собой накопление ошибки в реверсивном счетчике . Поэтому недостатком устройства  вл етс  отсутствие защиты от ошибок при переходе от поддиапазона к поддиапазону когерентных умножителей частоты, что снижает частотную полосу контрол  фазочастотных характеристик.

Целью изобретени   вл етс  расширение частотной полосы контрол  фазочастотных характеристик четырехполюсников при сохранении точности измерени .

Сущность изобретени  состоит в защите внутренней пам ти логического частотного дискриминатора от ложной входной информации, на все врем  действи  переходного процесса в когерентных умножител х частоты. Дл  этого в устройство введены схема запрета, способна  определ ть начало переходного процесса в любом когерентном умножителе частоты и формировать импульс запрета, защищающий пам ть логического частотного дискриминатора от ошибок.

На фиг. 1 представлена электрическа  структурГна  схема устройства дл  комтро

л  фазочастотных характеристик четырехполюсников; на фиг. 2 - электрическа  структурна  схема одного когерентного умно жител  частоты (КУЧ); на фиг.

3 - электрическа  структурна  схема блока определени  длительности переходного процесса (БОДПП); на фиг. 4 - электрическа  функциональна  схема запрета (СЗ); на фиг. 5 - электрическа  функциональна  схемаЛЧД .

Устройство дл  контрол  функциональных характеристик четырехполюсников содержит генератор стандартных сигналов 1, объект контрол  2, два усилител -ограничител  3 и 4, два когерен- тных умножител  5 и 6 г частот, логический частотный дискриминатор 7, реверсивный счетчик 8. цифровой индикатор 9, блок 10 начальной усгановки , схему 11 запрета.

Когерентный умножитель частоты на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) - фиг. 2, содержит управл емый генератор (УГ) 12, делитель 13 с переменным коэффициентом делени  (ДПКД), делитель 14 частоты фазовый дискриминатор (ФД) 15, фильтр 16 нижних частот (ФНЧ), блок 17 определени  длительности переходного процесса и реверсивный счетчик

(PC) 18.

БОДПП (фиг. 3) содержит две схемы компарировани  СК1 (19) и СК2 (20) дифференцирующую цепь (ДЦ) 21, логический элемент ИЛИ-НЕ 22, два логических элемента

(И-НЕ) 23 и 24 и ждущий мультивибратор (ЖМ) 25 (фиг. 4).

Схема запрета (фиг. 4) содержит логический элемент Й-НЕ (26) и D триггер 27. Логический частотный дискриминатор

(фиг. 5) состоит из формировател  импульсов ХЭ1 и ХЭ2, построенного на элементах 28-33, формировател  импульсов ХВ1 и ХВ2, реализованного на элементах 35, формировател  ИМПУЛЬСОВ Xg1, Xg2, ХдЗ, рвЭЛИзованного блоками 36-40, формировател  . импульсов Хн1, Хн2, ХмЗ, построенного на элементах 41-45 и формировател  выходных импульсов ХЈ, содержащего блоки 46-53. Формирователь импульсов Х,, Хл вл етс  внутренней пам тью ЛЧД.

Устройство дл  контрол  фазочастотных характеристик четырехполюсников работает следующим образом. Предполагаетс , что известен начальный сдвиг фазы ОК

на частоте ftfe, начина  с которой осуществл етс  контроль ФЧХ. Значение этого сдвига фазы заноситс  в реверсивный счетчик 8 фиг. 1 с помощью блока начальной установки 10 фиг. 1.

Генератор стандартных сигналов 1 фиг. 1 выдает опорный сигнал с измен ющейс  во времени частотой w, начина  cftfe (например за счет вращени  лимба генератора). Так как обьект контрол  2 фиг. 1 имеет комплексную передаточную функцию, мгновенна  частота выходного сигнала ОК будет отличатьс  от мгновенной частоты на его входе.

Усилители-ограничители 3 и 4 фиг. 1 осуществл ют преобразование гармонических колебаний в пр моугольные без изменени  их частоты. Когерентные умножители частоты 5 и 6 фиг. 1 осуществл ют умножение частоты входного колебани  на посто нный множитель. Умножение частоты реализовано на кольце ФАПЧ фиг, 2 по известной схеме.

Особенность КУЧ состоит в том, что дл  расширени  полосы умножаемых частот используютс  ДПКД 13 и БОДПП 17.

Управл емый генератор фиг. 2 имеет ограниченный диапазон управлени  по частоте . Поэтому на концах этого диапазона при некоторых значени х частоты fci(i - соответствует номеру умножител ) на выходе фильтра 16 нижних частот образуетс  такое управл ющее напр жение Uy. которое выходит за рабочую зону. Это реализуетс  схемой 19 компарировани  или 20 (фиг. 3) в зависимости от того, какое значение примет Uy относительно пороговых (предельных) значений Uoi (нижний предел рабочей зоны) и Uo2 (верхний предел рабочей зоны), что приведет в свою очередь к формированию стандартного импульса Ui6{Ui, U2} схемой ждущего мультивибратора 25 фиг. 3. Импульс Ui поступает на D-вход триггера 27 через элемент 26 (фиг. 4) и по переднему фронту импульса, пришедшего с сигнального выхода умножител  6 фиг. 1 (на фиг. 2, фиг. 4 этот вход обозначен как выход, с которого сниметс  поток импульсов с частотой fj f2). Триггер 27 переходит в 1 состо ние , запЈеща   формирование импульсов Х91. X&i, Xg.3 (логические нули) логическими схемами 38-40 (фиг. 5) в ЛЧД. Одновременно, сигнал запрета Us поступает на БОДПП обоих КУЧ, что приведет к формированию через схемы И-НЕ 22, 24 фиг. 3 очередного импульса на входе реверсивного счетчика 18 (фиг. 2), управл ющего работой ДПКД 13 (фиг. 2) того КУЧ, компаратор из СК1, СК2 (19, 20, фиг. 3) которого ранее сработал от Uy. ДПКД 13 (фиг. 2) изменит свой коэффициент делени  в 2 раза, что приведет к возникновению переходного процесса, перевод щего угравл ющее напр жение Uy в зону регулировани  УГ (12)

(фиг. 2), Длительность этого процесса определ етс  посто нной времени ФНЧ 16 фиг. 2 и известна заранее. Длительность импульса Ui соответствует длительности 5 переходного процесса. По окончании Ui ЛЧД 7 (фиг. 1) переходит в режим дискрп- минировани .

Логический частотный дискриминатор, функциональна  схема которого представ0 лена на фиг. 5, имеет два сигнальных входа: П1 - дл  приема последовательности импульсов с частотой fi с сигнального выхода КУЧ 1 5 фиг. 1 и Па - дл  приема последовательности импульсов с частотой h с сигналь5 ного выхода КУЧ 2 6 фиг. 1.

Дискриминатор имеет харакюристику выраженную формулой:

fR ( Д fi - К Д fiz). где Л f 1 , Д h - отклонение частот fi, fa входных последова0 тельностей Пь Па от номинальных значений fio. f20, при fR О, К fio/f20 - кратность частот, определ ема  р дом 2, , 8 (fR) - частота сигналов Х$. Xf ; (fR 0)X, (TR 0)Xy. Элементы 28-33 осуществл ют

5 преобразование последовательности Пт в сигналы Хэ1, ХЭ2, смещенные друг относительно друга на 90°. Таким образом, на пр мых входах триггеров 30 и 33 имеет место поток двоичных комбинаций ХЭ1, ХЭ2, соот0 ветствующий 00, 01, 10. 11. Стробирующий импульс Хн с элемента 42 схем формировани  импульсов (в пор дке ХН1, Хн2, Хнз) осуществл ет начальную установку триггеров 36, 37, а импульс ХН2 реализует запись в эти

5 триггеры одной из указанной выше текущей двоичной комбинации в один такт. Дешифратор на элементах 38-40 осуществл ет преобразование параллельного двоичного кода в код унитарный путем стробировани  0

0 логических элементов 38-40 импульсом Хнз. Элементы 46-53 представл ют собой циф- pojou автомат, реализующий событи  Rj Ry Xg XgjXgi, где . Сигнал по вл етс  на выходе элемента

5 52 в том и только том случае, если импульсы с элементов 38-40 пришли в последовательности Xcjj- -Xg Xg.j. Действительно, по вление Х приводит к установке триггера 49 в 1 импульс Xgj установки в 1 триггер 46.

0 импульс Хддпосле инверсии окажетс  третьим положительным потенциалом на входе элемента 52, что приводит к по влению отрицательного импульса на его выходе. Реализаци  последовательности

5 Xg3 приввдет к по влению отрицательного импульса ХЈ на выходе элемента 53. Любые другие последовательности Хд,, Хдг, Хд3 Н6 ПрИВОДЯТ К ПОЯВЛ6НИЮ

выходных сигналов ХЈ, Ху.

Рассмотрим работу ЛЧД без защиты пам ти по цепи Оз. Пусть до начала пере- . ходного процесса ре ализо алась последо- вател ьность Xg1 - Xg3 - Х92 Хд- - Хд3 , что соответствует импульсам Х. В пере- ходном процессе возможна смена направлени  изменени  частоты и следовательно возможна комбинаци  Хдз х&1 Хдг хдз Xjj.1, что соответствует ложным импульсам ХЈ, которые будут зарегистрированы в счетчике 8 (фиг, 1).

Пусть теперь используетс  защита пам ти по цепи Уз. Услови  совпадают с пред- ыдующими. Пусть как и ранее сигнал о начале переходного процесса пришел после импульса X9i, это означает, что триггер 49 и 46 наход тс  о 1 состо нии и, благодар  блокировке элементов 38, 39, 40 схемой запрета , эти состо ни  не могут быть изменены в течение всего времени переходного процесса. После его окончани  в ЛЧД будет анализироватьс  исходна  последовательность . Следовательно, ложные импульсы полностью исключаютс  и ЛЧД фиксирует отклонение входных частот fi и fa от кратного значени  с указанием знака отклонени  и с формированием разностной частоты, пропорциональной этому отклонению. Количество импульсов Х$, Х разностной частоты регистрируетс  в счетчике 8 (фиг, 1) и индицируетс  блоком ЦИ 9 фиг. 1.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  фазочастот- ных характеристик четырехполюсников, содержащее перестраиваемый по частоте генератор стандартных сигналов, выходом соединенный с входом первого усилител - ограничител  и входом объекта контрол ,

   выход которого подключен к входу второго усилител -ограничител , первый и второй когерентные умножители частоты, сигнальные входы которых соединены с выходами первого и второго усилителей-ограничителей соответственно, последовательно соединенные частотный дискриминатор, реверсивный счетчик и цифровой индикатор , причем сигнальные выходы первого и второго когерентных умножителей частоты

   подключены к первому и второму сп/пз; ь- ным входам частотного дискриминатора соответственно , блок начальной установки, соединенный выходом с установочным входом реверсивного счотчика. с т л и ч а ю щ ее с   тем, что, с целью расширени  частог- иой полосы контрол  фазочастотных характеристик при сохранении точности измерени , в него введена схема запрета, выход которой подключен к входу запрета

   частотного дискриминатора и информационным входам первого и второго когерентных умножителей частоты, первый и второй входы синхронизации схемы запрета соединены с информационными выходами первого и второго когерентных умножителей частоты соответственно, сигнальный вход схемы запрета подключен к сигнальному выходу второго когерентного умножител  частоты.

   АЛ. И1 //ТГЬ

   J

   5

   Сэ

   Г

   S

   с:

   01

   § и

   I

   N «Л

   LhHJ

   5 I

   5 i

   а

   Фи&Л