Устройство для измерения параметров составных фильтров с rc и lc звеньями третьего порядка

СОЮЗ СОВЕТСИхСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 19) (11 РЕСПУБЛИК ю 0 01 В 27/26 Нт2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Сб. Измерение комплексных проводимостей в физико-химическом эксперименте, под ред. К.М.Соболевского, Новосибирск, СО АН СССР, 1972, с, 96 - 106, рис,7.Авторское свидетельство СССР М 1688196, кл, 6 01 В 27/26, 1989.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОСТАВНЫХ ФИЛЬТРОВ С ВС- И 1 СВЕН ЬЯ МИ, ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА (57) Использование: в измерительной технике, Выходы четырех источников 1, 2, 3, 4 переменного напряжения соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входными контактами управляемого ключа 5, перекл 1 Очающийся вывод которого подключен к первому входу первого преобразователя 11 напряжение-код. первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока 14, второй выход первого преобразователя 11 напряжениекод соединен со вторым входом вычислительного блока 14, средняя точка между переклюцающимся выводом управляемого ключа 5 и первым входом первого преобразователя 11 напряжение-код через измеряемый фильтр 6 подключена к первому входу второго преобразователя 12 напряжение- а код, первый выход которого подключен к третьему входу вычислительного блока 14,1810840 5 10 15 20 30 40 второй выход второго преобразователя 12 напряжение-код соединен с четвертым входом вычислительного блока 14, к переключающемуся выводу управляемого ключа 4 подключен и первый вход преобразователя 10 частота-код, первый выход которого соединен с пятым входом вычислительного блока 14, второй выход преобразователя 10 частота-код соединен с.пятым входом вычислительного блока 14, второй выход пре.образователя 10 частота-код соединен с шестым входом вычислительного блока 14, выход которого соединен с блоком управлеИзобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения параметров фильтров с ВС- иС-звеньями третьего порядка и может быть использовано в системах технологического контроля электроизмерительных и радиотехнических. устройств.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения относительных отклонений составляющих Сб - двухполюсника от номинальньх значений, содержащее два источникапеременного напряжения, управляемый ключ, эталонный . резистор, два преобразователя напряжение-код, блок управления и вычислительныйС.зблок, дополнительно введены два источника переменного напряжения и преобразователь частота-код, причем четыре источника переменного напряжения соединены с четырьмя входными контактами управляемого ключа, переключающийся выходной контакт которого соединен одновременно с первыми входами преобразователя частота-код и первого преобразователя напряжение-код и через 2 трехзвенный ВС-фильтр с первым входом второго преобразователя напряжение-код, который через эталонное сопротивление соединен с общей шиной; первый и второй выходы первого преобразователя напряжение-код соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока, первый и второй выходы второго преобразователя напряжение-код соединены соответственно с третьим и четвертым вхо дами вычислительного блока. первый и второй выходы преобразователя частота-код соединены соответственно. с пятым и шестым входами вычислительного блока, выход которого соединен с входом блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющим входом управляемого ния 13, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены, соответственно, с управляющим входом управляемого ключа 5, вторыми входами первого и второго преобразователей 11, 12, напряжениекод и преобразователя 10 частота-код. средняя точка между выходом фильтра 6 и первым входом второго преобразователя 12 напряжение-код через эталонные резистор 8 или конденсатор 9 емкость или катушку индуктивности соединена с общей шиной, второй вход фильтров б также соединен с общей шиной. ключа, с вторыми входами первого и второго преобразователей напряжение-код и преобразователя частота-код,Предлагаемое устройство позволяет измерить параметры составных фильтров с ВС-звеньями третьего порядка двух видов, а также сС-звеньями третьего порядка также двух видов, что расширяет функциональные возможности устройств подобного типа.На фиг.1 представлено предлагаемое устройство. На фиг,2 а,б - ЕС-фильтры третьего порядка. На фиг.3 - схема блока управления. На фиг.4 - схема преобразователя частота-код, На фиг,5 а,б - схемы двух одинаковых преобразователей напряжен 1 екод.Устройство (фиг.1) содержит четыре источника 1, 2, 3, 4 переменного напряжения, управляемый ключ 5, первый трехзвенный РС-фильтр б, где Кх - сопротивление, Сх - конденсатор одного звена, .второй ВС- фильтр 7, эталонный резистор 8, эталонный конденсатор 9, преобразователь 10 частота-код, два преобразователя 11 и 12 напряжение-код, блок 13 управления и вычислительный блок 14, При этом источники 1, 2, 3 и 4 переменного напряжения подключены к четырем вводным контактам управляемого ключа 5, переключающийся контакт которого одновременно соединен с первыми входами преобразователя 10 частота-код и первого преобразователя 11 напряжение-код и через ВС-фильтр б с входом второго преобразователя 12 напряжениекод, который соединен через эталонное сопротивление с общей шиной. первый и второй выходы первого и второго преобразователей 11 и 12 напряжение-код и преобразователя частота-код соединены соответственно с первым, вторым. третьим, четвертым, пятым и шестым входами вычис лительного блока 14, выход которого соеди1810840нен с входом блока 13 управления, первый, ключ 19 и триггер 22 соединен с управляю- второй. третий и четвертый выходы которо- щимвходом управляемого ключа 5, с пего соединены, соответственно, с управляю- вым входом преобразователя 10 щим входом управляемого ключа 5, частота-код, триггер 22 через элементы эавторыми входами первого и второго преоб держки 23 и 24 соединен, соответственно, с разователей 11 и 12 нап яряжение-код и пре- первыми входами первого и второго преобобразователя 10 частота-код.Устройство работает следующим абра- "Пуске" ключ 20 на второй вход триггера 22 зом, По сигналу "Пуск" блока 13 управления подается положительное напряжение от исуправляемый ключ 5 подключает к ВС-филь точника постоянного напряжения питания, тру 6 источник 1 переменного напряжения . от которого триггер 22 срабатывает и входс частотой в 1. По первому сигналу блока 13 ной сигнал последовательно подключает к управления преобразователь 10 частота- ЙС-фильтру 6 первый источник 1 переменкод преобразует частоту в 1 в код, а по вто- ного напряжения с частотой в эапом сигнал л1, запускает р у лу блока 13 управления первый 15 преобразования на преобразователе 10 чапреобразователь 11 напряжение-код пре- стота-код и через элементы задержки 23 и образует в код амплитуду напряжения Оо 1 24 соответственно первый и второй нреобна входе ЙС-фильтра 6, с задержкой по вре- раэователи 11 и 12 напряжение-код; При мени для достижения установившегося ре- записи значений в 1, Оо 1, О 1 в память вычисжима в ЙС-фильтре 6 по третьему сигналу 20 лительного блока 14 с его выхода поступают блока 13 управления второй преобразова- последовательно три сигнала об окончании тель 12 напряжение-код преобразует в код записи, от чего срабатывает троичный счетильт а 6 зн чамплитуду напряжения О 1 на выходе ЙС- чик 21 и запускает триггер 22 кото ф р, значения которых заносятся в ходным сигналом подключает источник 2 память вычислительного блока 14, после че переменного напряжения и запускает пого поступает сигнал в блок 13 гл в блок 13 управления, следовательно преобразования в в преобот которого в нем вырабатывается последо- раэователе 10 - , О Очастота-код, о 2 и 2 в первом вательно сигнал, подключающий к ВС-. и втором преобразователях 11 и 12 напря фильтру 6 источник 2 переменного жение-код. После трех сигналов с вычисли- напряжения,началапреобразованиячасто тельного бло 14лока опять сраоатывает ты й в код, амплитуд напряжения О 02 и 02 троичный счетчик 21 и запускает триггер 22.в код на входе и выходе ЙС-фильтров с по- и аналогичным образом происходят циклы.следующим занесением их значений в па- . записи в память вычислительного блока 14 мять вычислительного блока 14, после чего значений а 4, Ооэ и Оэ, а затем соответственаналогичным образом подключается источ но в 4, 004 и 04, после чего в вычислительр жения и заносятся ном блоке вычисляются параметры ВС- или в память значения вэ, Ооэ, Оз, а после под С-фильтров.ключения источника 4 переменного напряжения заносятся в память вычислительного Преобразователь 10 частота-код риг,(ф 4)лока цифровые значения вд, 004, О 4, 40 содержит формирователь 25 импульсов, две после чего определяются параметры ВС- схемы совпадения 26 и 27. счетчик 28 имфильтра - частота среза, сопротивление Впульсов,. кварцевый генератор 29 опорной и емкость Сх конденсатора единичного зве- частоты, делитель 30 частоты и схему 31 на. При измерениях параметровС-фильт- управления и может быть построен на станров также определяется частота среза, 45 дартных микросхемах. При этом сигнал с индуктивность Ь катушки индуктивности и выхода управляемого ключа 5 поступает на емкости Сх конденсатора одного звена, . формирователь. 25 импульсов а сигнал сДалее процесс измерения параметров второго выхода блока 13 управления посту- фильтров повторяется до тех пор, пока в пает на вход начала преобразования схемы блоке 13 управления не будет осуществлен 50 31 управления, с выхода которой сигнал готовности данных поступает на шестой входНа фиг,2 а,б представлены дваС-филь- разрешения записи в память вычислительтра 15 и 16 с нагрузочными элементами. - ного блока 14. Разрядные выходы кода счеткатушкииндуктивности никонденсато- чика 28 импульсов соединены с пятымБлок 13 управления фиг,З) содержит качестве схемы 31 управления может быть два ключа 19 и 20, троичный счетчик 21, использован интервальный таймер-счетчик, триггер 22 и два элемента задержки 23 и 24. в котором имеется возможность схемотехПри этом вычислительный блок 14 через ническогоуправляемогостроба(см. Микро(Ъ(СР 26 ф(6 - ( +г- ),(,1 Ьг гг ггм -ы,сы.и - .-г).(б) и роцессоры. Под ред. Л, Н. П реснухин а,Минск, Высшая школа, том 1, 1987. стр. 167).Преобразователи 11 и 12 напряжениекод(фиг,5 а,б) аналогичны и содержат амплитудные детекторы 32 и 23 ифункционально законченные аналого-цифровые преобразователи 33 и 35 типаК 1113 ПВ 1, в которых имеются клеммы 10 разрядного цифрового выхода, готовностиданных, а также питания и аналоговые входы. При поступлении сигнала с блока 13управления на АЦП 33 и 35 в течении 35мксек осуществляется преобразование сигнала в код и после передачи сигнала готовность на вход разрешение записиосуществляется запись разрядного кода впамять вычислительного блока 14.В качестве вычислительного блока 14могут быть использованы стандартныемикропроцессорные наборы, которые мо. гут реализовать функции выполнения предлагаемого решения (см. Микропроцессоры.Под ред. Л.Н.Преснухина, Минск, Вь(сшаяшкола, том 1 и 2, 1987).Комплексные напряжения в трехзвенном ВС-фильтре б с нагрузкой-резистором(ь (1 г . (с 1(и с цФгде Оо и Оых - комплексные напряжения навходе и выходе, трехзвенного фильтра.Преобразуя (1), получим комплекснуюобратную передаточную функцию1+Ь -ЬРск; ф-" +Оьг(г (г 11 с 164 с(г 1Модули комплексных напряжений навходе и выходе цепи есть наблюдаемые амплитуды напряжений соответственно, Тогда квадратмодуля. (2) будето / Их 1 г. Я 2( х ха ="фЪ яфс(1 Сх 1 л бф 1 б + г +. а сао+2 - (- - . )фц сл (3)где Оо и 0(х - амплитуды напряжений навходе и выходе цепи, соответственно; К -отношение амплитуд напряжений,При измерениях на четырех частотах а 1,оа, оа. о)4 входных сигналов получим систему из четырех уравнений где К 1= , К 2=. - , Кз= . К 4=01 02 ООЗ01 02 ОЗ15 004--- отношения амплитуд напряжений04на частотах в 1, в 2, о 6 и оц входных сигналов, соответственно,Решения (4)в) 1 )35бпб- с+Квадрат модуля обратной передаточнойфункции 3-х эвенного КС-фильтра 7 (см.фиг.1) с емкостной нагрузкой40г С( С(Огы С ясКф ф г 6 6 45 Й с 1я с ((7)При измерениях на четырех частотах о 11, .ои, соз и оц входных сигналов получим систему из четырех уравнений. где нужно одреде 50 лить (1+3 - ) и СхйхС,СхРешения этой системы уравнений будут 1 кг (эс 1 г . г(,гр,1 г 1(1 ,г(г55 с 4.х Х Х Фиг.2 Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерить параметры ЯС-фильтров и 1.С-фильтров. состоящих из трех звеньев, что позволяет расширить функциональные возможности устройств такого типа.Ф о рмула изобретения Устройство для измерения параметров составных фильтров с ВС- иС-звеньями , третьего порядка, содержащее два источника переменного напряжения, два преобразователя напряжение-код, управляемый ключ, эталонный элемент, один вывод которого соединен с общей шиной, блок управления и вычислительный блок, выходы первого и второго источника переменного напряжения соединены соответственно с первым и вторым входными контактами управляемого ключа, переключающийся вывод которого подключен к первому входу первого преобразователя напряжение-код, первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй выход первого преобразователя напряжение-код соединен с вторым входом вычислительного блока, первый выход второго преобразователя напряжение-код подключен к третьему входу вычислительного блока, второй выход. второго преобразователя напряжение-код соединен с четвертым входом вычислительного блока. выход которого соединен с входом блока управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющим 5 входом управляемого ключа, вторыми входами первого и второго преобразователей напряжение-код, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены преобразо ватель частота-код и два источника переменного напряжения, выходы которых соединены с третьим и четвертым входными контактами управляемого ключа, переключающийся вывод которого подключен к пер вому входу:преобразователя частота-код, квторому входу преобразователя частота-код подключен четвертый выход блока управления, первый выход преобразователя частота-код соединен с пятым входом 20 вычислительного блока, второй выход преобразователя частота-код соединен с шестым входом вычислительного блока.переключающийся вывод управляемого ключа через ЙС- илиС-фильтр подключен к 25 первому входу второго преобразователянапряжение-код и к второму выводу эталонного элемента, в качестве которого используется либо эталонный резистор, либо эталонная катушка индуктивности, либо 30 эталонный конденсатор.+ уск Фиг,З К 14 К 1 Е 14 г оррек 1 ор В.Петраш Составитель Т.Рзаев Техред М.Моргентал Редактор Т,Иванова Заказ 1444 ВНИИПИ Госуд исноеоткрытия КНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Гот 14- 21Оссианов Тираж Подственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб. К 5К 10