Устройство для определения собственной частоты резонансных контуров

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскизСоциалистическихРеспублик(И 1 М. Кл. с присоединением заявки Мо С 01 й 27/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.7 (088. 8) Опубликовано 23.12.82. Бюллетень Йо 47 Дата опубликования описания 23. 12. 82(72) Авторыизобретения Ю.Ф.Чубаров и В,А.Шабанов Куйбышевский ордена Трудового Красного;Знаме(иполитехнический институт им. В.В.КуйбышЕва(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ РЕЗОНАНСНЫХ КОНТУРОВИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах определения параМетров 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 электронно- счетный 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 на30 практике не равны) и малое быстродействие.Наиболее близким к изобретению является устройство для измерениясобственной частоты резонансныхконтуров, содержащее генератор ка"чающейся частоты, регулируемый элемент, блок управления, преобразователь код-напряжение ( 2Однако известняке устройство имеетнизкую точность определения резонансной частоты контура и малое быстродействие, обусловленное наличием генератора проверочного напряжения, сложностью управления регулируемым элементом.Цель изобретения - повышение 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, регулируеввюй элемент, выход которого соединен с первым входом резонансного контура, введены блок сравнения, генератор ступенчато-изменяющегося напряжения, одновибратор, распределитель импульсов, триггер, первыйй-вход которого соединен с входнойсрабатывающей шиной устройства, второй й-вход триггера подключен к пер-:вому выходу генератора ступенчатоизменяющегося напряжения, к первымвходам распределителя импульсов ипреобразователя код-напряжение,Я-вход триггера соединен с вторымивходами распределителя импульсов ипреобразователя код-напряжение и свходной пусковой шиной устройства,выход триггера подключен к третьемувходу распреДелителя импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом блока сравнения, входом ре-.гулируемого элемента и с третьим 15входом преобразователя код-напряжение, первый и второй выходы распределителя импульсов подключены соответственно к первому и второмувходам генератора ступенчато-изменяющегося напряжения, третий выходраспределителя импульсов соединен свходом одновибратора, выход которогосоединен с третьим входом генератора ступенчато-изменяющегося напряжения, второй выход которого подключен к входу генератора качающейсячастоты, выход которого соединен свыходной шиной устройства и с вторымвходом резонансного контура, выходкоторого подключен к первому входублока сравнения, второй вход которогоподключен к выходу преобразователякод-напряжение.35На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов основных блоков устройства; на фиг,3 - принципиальная схема регулируемого элемента и 40 блока сравнения; на фиг,4 - то же, распределителя импульсов.Устройство состоит иэ резонансного контура 1, генератора 2 качающейся частоты, генератора 3 ступен 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, ра диочастотного блока 21, в состав которого входят блок 5 сравнения и регулируемый элемент б.Устройство работает следующим об разом, 60В исходном состоянии частота Г генератора 2 качающейся частоты находится вне полосы пропускания резонансного контура 1, триггер 4 сброшен по шине Сбросф, . 65 Импульс запуска (фиг.2 а) устанавливает на выходе преобразователя 7 код-напряжение минимальный уровень напряжения ц =.07(фиг.2 д) и взводит триггер 4 (фиг.2 в), а такжечерез распределитель 8 импульсоввозбуждает одновибратор 9, который задним. фронтом импульса на выходе (фиг.2 б) запускает генератор 3 сту-. пенчато-изменяющегося напряжения (напрмер, преобразователь код-напряжение). Подаваемое на генератор 2 качающейся частоты ступенчато-изменяющееся напряжение (фиг.2 г) вызывает изменение его настройки в некотором интервале частот, а изменение амплитуды напряжения на резонансном контуре 1 соответствует закону изменения резонансной характеристики контура Б, (фиг.2 г), Таким образом, каждая из дискрет изменения напряжения на выходе генератора 3ДП 5 вызывает изменение частоты навыходе генератора 2 на ЬГ и, соответственно изменение амплитуды напряжения на резонансном контуре 1 ЬБ . Как только амплитуда напряжения на резонансном контуре 1 становится выше уровня постоянного напряжения, поступающего на вход блока 5 с выхода преобразователя 7, на некоторую минимальную величину, т.е. когда выполняется соотношение Ц,)рБ, 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 Ц,7 07, то уровень постоянного напряжения на выходе блока 5 увеличивается, что вызывает увеличение отрицательного сопротивления, вносимого в резонансный контур 1 регулируемым элементом б.Таким образом, развивается лавинообразный процесс увеличения амплитуды напряжения в резонансном контуре 1, т,ев момент незначительного превышения 1) над 07 замыкается цепь положительной обратной связи: блок 5 - регулируемый элемент б - 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 увеличивается на некоторую дискретугаемого устройства видно, что выьП . Задний фронт импульса с вы- сокая точность определения собствен.хода блока 5 через распределитель ной частоты резонансного контура 1по третьему выходу .16 запускает од- обусловлена выбором минимально воэновибратор 9, а по второму входу 15 можных дискрет изменения настройкисрабатывает в исходное состояние ге генератора, питающего контур, инератор 3. Здесь необходимо отметить, . опорного напряжения, т.е, Д П ичто импульс с выхода блока 5 прохб- дц (фиг.2 гд)." дит на второй выход 15 распределите- В качестве регулируемого злеля 8 (фиг.4), когда триггер 4 находит- мента 6 в предлагаемой схеме можется в состоянии 1, и на первый вы быть использован, например, генераход 14 - при состоянии 0 ф, тор с самовозбуждением, а в качестЧереэ некоторое время, определяемое ве сравнивающего устройства в , опедлительностью генерируемого одновиб- рационный усилитель с.положительнойратором 9 импульса, его задним фрон- обратной связью. В данном случае удобтом запускается генератор 3 и начи нее использовать радиочастотныйнается новый цикл изменения частоты блок 21, который совмещает в себегенератора 2. Указанные циклы повто- функции блока сравнения и источникаряются 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. Входыния на резонансном контуре 1, т.е. и выходы радиочастотного блока наамплитуды напряжения, соответствую- фиг.3 обозначены цифрами в соответстщей точному совпадению генерируемой вии с обозначениями связей системыгенератором 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. ми устройства), По первому входу 18Первый выход генератора 3 (на- и выходу 17 радиочастотный блок 21пример,.преобразователя код-напря- З 0 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. ПоВ момент переполнения счетчика, второму входу 19 на радиочастотныйт.е. в момент скачкообразного умень блок 21 подается управляющее напряшения напряжения, на выходе генера- жение с выхода преобразователя 7тора 3 от П сп, до нуля, перепад код-напряжение, а по выходу 20 с вынапряжения на выходе триггера послед хода радиочастотного блока 21 егонего разряда сбросит триггер 4,в ис- параметрическим импульсом управляходное состояние,. уменьшит иапряже ются преобразователь 7 и распредение на выходе преобразователя 7 иа литель 8 устройства, В момент предискрету ЬП и путем запуска одно" вышения амплитудой напряжения навибратора 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 выходапрепор, пока амплитуда напряжения на . образователя 7, радиочастотныйрезонансном контуре 1 не превысит . блок 21 отпирается.напряжение на выходе преобразовате- Одной из составляющих входноголя. В момент превышения 0 надМнбхсбпротивления каскада, питаемогоО срабатывает блок 5. Импульс на-переменным напряжением, в этот мопряжения с его выхода через рас- мент времени является отрицательное50пределитель 8 импульсов по первому активное сопротивление, которое подвходу 14 останавливает рост напря- ключается параллельно резонансномужения на выходе генератора 3 и тем контуру 1 и увеличивает его добсамым Фиксирует настройку генерато- ротность. Появляющийся в моментра 2 в положении, соответствующем 55 отпирания радиочастотного блока 21максимуму амплитуды напряжения на . параметрический импульс на выходе 20.резонансном контуре 1Одновибратор поступает на третий вход преобра 9 не запускается,так как триггер 4 зователя 7 и четвертый вход рас.сброшен (Фиг,4). Процесс определе- пределителя 8,ния собственной частоты резонансноПредлагаемое устройство обладаетго контура 1 заканчивается операци- высокими точностью и быстродействией измерения частоты на выходе ге- ем определения собственной частотынератора 2, которая равна собствен- резонансных контуров, что обеспеной частоте контура, Иэ описания - чивается оптимальным выбором днскреалгоритма функционирования предла ты измерения частоты, генерируемойгенератором 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.1 ОФормула изобретенияУстройство 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 О ти и быстродействия, в него введены блок сравнения, генератор ступенчато-изменяющегося напряжения, одно- вибратор, распределитель импульсов, триггеР, пеРвый В-вход котоРого сое динен с входной сбрасывающей шиной устройства, второй В-вход триггера подключен к первому выходу генератора ступенчато-изменяющегося напряжения, к первым входам распределите О ля импульсов и преобразователя коднапряжение, Б-вход триггера соединен с вторыми входами распределителяимпульсов 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 элементаи с третьим входом преобразователя.код-напряжение, первый и второй выходы распределителя импульсов подключены соответственно к первому ивторому входам генератора-ступенчато-изменяющегося напряжения, третийвыход распределителя импульсов соединен с входом одновибратора, выходкоторого соединен с третьим входомгенератора ступенчато-изменяющегосянапряжения, второй выход которогоподключен к входу генератора качающейся частоты, выход которого сое-,динен с выходной шиной устройства ивторым входом резонансного контура,выход которого подключен к первомувходу блока сравнения, второй входкоторого подключен к выходу преобразователя код-напряжение.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 375588, кл. 6 01 К 27/28, 1973.2. Авторское свидетельство СССР9 661423, кл. 0 01 й 27/28, 1979.