Устройство для измерения переход-ных процессов b аналого частотныхпреобразователях

Союз СоветскинСоциапистическикРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 840769(22)Заявлено 20.11,78(21) 2685713/18-21 с прнсоелнненнем заявки нй 6 01 Р 29/033 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХПРОБЕССОВ В АНАЛОГО-ЧАГТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ф Изобретение относится к радиотехни ческим измерениям и может быть использовано для исследования динамическихсвойств широкого класса устройств с аналогс-частотным преобразованием, например измерительных частотных преобразователей.По основному авт. св.696392 известно устройство для измерения переходных процесссвв аналого-частотных пр обраэователях, содержащее блок управ 10 пения, блок задания входного сигнала, первый и второй счетчики импульссв, элемент задержки, блок индикации и элемент И, Устройство позволяет опре делять форму переходного процесса ус 15 тановления частоты Г 1,Однаков известном устройстве методика вычисления времени переходного процесса трудоемка при любом х арак тере переходного20 процесса, так как основана на ан алитич еском преобразов анни нереального масштаба времени результирующей осциллограммы в реальный по приближенной формуле. Бель изобретения - снижение трудоемкости измерительного процесса путем калибровки результата измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения времени переходных. процессов в аналого-частотных преобразователях, содержащее блок управления, первый выход которого соединен со входом блока задания входного ситнала, выход которого соединен с первой входной клеммой устройства, первый и второй счетчики импульсов, первые входы которых подключены соответственно ко второму и третьему я выходам блока управления, первый выход первого счетчика импульсов и выход второго счетчика импульсов соедкенены соответственно с первым и вторым входами блока управления, второй выход первого счетчика импульсов соединен с третьим входом блока управления, а также элемент задержки и блок индикации, элемент И, первый вход которого соединен со второй входной клеммой уст 3 840769ройства, второй вход элемента И соеди- " счетчик 3 импульсов обнулен и открытнен через элемент задержки с выходом;для импульсов с выхода элемента И 13.блока задания входного сигнала и со Элемент И 13 открыт для импульсов свторыми входами первого и второго. выхода дифференцирующей цепи 12. Втосчеччиков а выходы элемента И соедиВ 5рой счетчик 4 импульсов обнулен и от -нены с четвертым входом блока управле- крыт для импульсов с третьего выходания, причем выход второго счетчика сое;- элемента И 14, Элемент И 14 закрытдинен со входом блока индикации, введе-для импульсов с выхода дифференцируюны третий счетчик импульсов и измери- щей цепи 12 по второму входу сигналомтель длительности, причем вход измеРите" 10 совтороговыхода второго счетчика 3 импульпя длительности соединен с выходом бло- сов. Элемент 10 заданиясдвигавходногосигка управления, второй вход иэмеритепя нала ждет первого запускающего импудлительности соединен со втоРым выходом льса с выхода дифференцирующей цепи 12.блока задания входного сигнала, который Этот же импульс обнуляет измерительтакже соединен со вторым входом третье" 15 15 длитепьности, Третий счетчик 16 имго счетчика, первый вход которого соедин- пульсов обнулен и закрыт для импульсовнен с выходом второго счетчика импуп с выхода второго счетчика 4 сигнапом сосов а выход третьего счетчика соединен второго выхода блока задания входногос блоком индикации, сигнала.Введение в известное устро"ство тре 0 При подаче напряжения питания на исстьего счетчика и измерителЯ длитесь- . ледуемый аналого-частотный преобразованости дает возможность калибровать гори- тель (не показано) на его выходе генезонтальную развертку результирующей рируются импульсы частоты(диагосциплограммы в реальном масштабе вре- рамма а на фиг. 2 ), которые поступамени, что, в свою очередь, позволяет 25 ют на входную клемму 8 предлагаемогоболее точно и с меньшими затратами, не устройства. Выходная клемма 9 устройприбегая к приближенным аналитическимства подключена к входным клеммам исвычислениям, определять время перход следуемого аналого-частотного преобразоного процесса, вателя. На вход исследуемого преобразоНа фиг, 1 . представлена функциона" 30 вателя поступает напряжение, периодическиизменяющееся скачкообразно и имеющеена фиг. 2 и 3 - диаграммь 1, поясняющие два уровня - единичный и нулевой. Нулевопринцип работы устройства; на фиг. 4 - му уровню соответствует частота у едирезультат измерения (результирующая ничному -(диаграмма г на фиг. 2).(кциллограммы с импульсом ка ибр 35 В момент подачи питающего напряжения2времени переходного процесса. запускается элемент 5 задержки. ЙлиПредлагаемое устройство с держио со е жит блоктельность импульса элемента 5 задержки1 управления, блок 2 задания входного выбирается исходя из времени установлесигнала, первый и второй счетчики 3 иния измерителя в исходное состояние пос 4 импульсов, элемент 5 задержки до 40 ле включения напряжения питания, причем6 индикации, элемент И 7, входна . длительность импульса этого элемента завходная 8 идержки должна 6 бопьщеойства. Нафиг. 1 показано такжевыполнениеройст . фратного переходного процесса перехода отблока 2 задания входного сигнала на элэчастотыкдиаграмма г на риг. 2(.менте 10 задания сдвига входного сиг . 45 По окончании импульса с выхода эленала и элементе 11 задержки и блока 1 .мента 5 задержки (диаграмма ж наавления на диЬЬе енц ующей цепи 12фиг. 2) открывается элемент И 7, прии элементах И 13 и 14. Кроме того,этом импульсы исследуемой частоты й,предлагаемое - устройство содержит иэ. поступают через него на дифференцируюмеритель . 15 длительности и третий 50 щую цепь 12.счетчик 16 импульсов. Первый дифференцированный импульсУстройство работает следующим обрэ (диаграмма б на фиг. 2) запускает элезом.мент задания сдвига входного сигнала,В исходном состоянии, после подачи который представляет собой кипп-реленапряжения питания, элемент И 7 закРыт 55 с циклически изменяющейся длительностьюпо второму входу импульсом ж с выхода импупьсов .элемента 5 задержки для импульсов исследуемой частоты а, поступающих на Ъюпульс максимальной длительностиего первый вход (клемма 8). Первый на выходе блока 2 задания сдвига вход5 840769 6ного сигнала соответствует первому цих- вает и -число положительных импульсовпу измерения и имеет длительность, крат (например р) после чего запирает эленую целому числу периодов исследуемой мент И 13 и открывает элемент И 14частоты Х, что обеспечивает синхрони- Первые отрицательный и положительныйзацию начала переходного процесса с фрон-импульсы (диаграмма и на фиг. 2 и диагтом одного из импульсов исследуемой чвс- Рамма и на фиг. 3) регистрируются натоты, например с передним фронтом счетчике 4 импульсов, который затем(диаграмма а на фиг, 2), запирает элемент И 14.Со второго выхода блока 2 задания С выхода счетчика 4 импульсов нввходного сигнала импульс максимальной 1 О блок 6 индикации поступает импульс 6длительности поступает на вторые входы длительность которого равна интервалуизмерителя 15 длительности и счетчика времени между отрицательным и положи -16, Передний фронт этого импульса откры тельным продифференцированными импупьвает счетчик 16 для считывания импупь- сами (диаграмма и на фиг, 2 и диагрвмсов р с выхода второго счетчика 4. Звд ма л на фиг. 3), Импульс е имеет норминий фронт этого импульса .запускает рованную амппитуду, которая преобразуетизмеритель 15 длительности синхронно ся в блоке 6 индикации в импульсы пилос началом переходного процесса. образного напряжения (диаграмма м нвЭ - ый дифференцированный импульс, фиг. 2 и диаграмма м на фиг, 3).например первый, последующий за эапус Общая каРтина переходного процесса,ком (диаграмма б нв фиг. 2), останавпи- Регистрируемая блоком индикации, покавает измеритель 15 длительности. В ре- зана на фиг. 4 ( ь - время переходногоэупьтате измеряется время между нача- процессе, Т - модулированный период).пом переходного процесса и одним из Первый цикл измерения заканчиваетсяположительных дифференцированных импульпо окончании 1 импульса 2, по заднемусов, например, между началом переход- фронту которого запускается элемент 5ного процесса и первым двференцирован - задержки, генерирующий импульс М Сбраным импульсом (диаграм,а з на фиг.2).сываются в исходное состояние счетчикиЗадним фронтом импульса с элемента,3 и 4 импульсов, и начинается обратный10 сдвига входного сигнала (диаграмма 30 пеРеходной процесс в исследуемом анвв на фиг. 2) запускае 1 ся элемент 11 эа- лого-частотном преобразователе,держки, который представляет собой кипп- После установления на выходе исспереле с постоянной длительностью импуль- дуемого аналого-частотного преобрвэовасов, генерирующий импульс определеннойтеля начальной частоты начинаетсядлительности (диаграмма г на фиг. 2 и Зю следу щ цикл измеРения, который пропродолжение-диаграмма г на фиг; 3), текает аналогично, Однако в последуюЭтот импульс коммутирует нвпряжещих цикл ах намерения изменяется литеность задающего импульса о элемента 10 зание на входе исследуемого аналого-частотдания сдвига входного сигнала, Эта длительного преобразователя, в результате чегоность изменяется циклически с диск етизменяется выходная частота последнегодискрет(диаграмма а на фиг. 2), костью Т в результате чего импульс ВС выхода дифференцирующей цепи 12 проходит весь участок переходного про.продв 3 ференцированные импульсы (дивгцесса, изменяя свою длительность.рвммв 2 на фиг.2,продолжение - дивгрвм-. предлагаемом устройстве неРеальма б нв фиг 3) оснв иг, поступают через элемент45 ный масштаб времени калибруется имИ 13 на первый . счетчик 3 импульсов ипульсом с выхода счетчика 16 ото йтч 6, к торийоткрывается передним фронтом импульсаи через элемент И 14 на второй счетчик 4импульсов, при этом счетчик 3 импульсовмаксимальной длительности со вто огоРвыхода блока задания входного свгсчитает только положительные импульсы,У . ф 50 нала и просчитывает импульсы с выходаа счетчик 4 импульсов - положительные счетчика 4 импульсов. Период частотыи отрицательныеделится на т раэ, при этаа вепиВ исходном положении элемент И 13чина дискретного изменении дпительноооткрыт по обоим входам, элемент И 14 ти импульса на выходе элемента 10 эазакрыт выходным сигналом счетчика 3ы дания сдвига входного сигнала равнащчпульс ов.Дифференцированные вчпульсы с выХодадюфференцирующей цепи 12 поступают на Т 1счетчик 3 импульсов, который просчиты- Ъ Р8407На участке переходного процесса период Тчастоты %., модулируется переходной функцией (диагрвмма а на фиг, 2 и диаграмма а на фиг, 3).Время, равное сумме нескольких первых модулированных периодов Т 4, считывается относительно начала переходного процесса и фиксируется измерителем 15 длительности.На диаграмме з (фиг, 2) показано считывание первого модулированногр пе- риодаТ . По окончании этого периода появляется следующий импульс исследуемой последовательности и, В нереальном масштабе времени нв результирующей15 осциллограмме импульс, соответствующий окончанию измеренного периода Т , появляется через п импульсов, причем момент появления импульса, соответствующего окончанию измеренного Тц, фиксируется 20 на результирующей осциллограмме импупьсом калибровки (, Третий счетчик 16 импульсов считывветп импульсов с выхода второго счетчика 4 и по окончании счета формирует импульс калибровки 25 ц, подмешивая его к импульсам результирующей осциплограммы (фиг, 4).Интерввп времени в реальном .масштабе времени между началом переходного процесса и импульсом калибровки высве чивается на индикационном табло йзмерителя 15 длительности (диагрвммв з на фиг. 2 и диаграмма з на фиг, 3).Дальнейшие измерения сводятся к совмещению сетки экрана осциппографа с импульсом калибровки относительно начала переходного процесса; установлению цены деления горизонтальной развертки и опредепению времени окончания переходного процесса на любом потенциальном уровне, 40,Оля сравнения покажем методику расчета времени переходного процесса в известном устройстве.В известном устройстве расчет времени переходного процесса ь производится по 45 приближенной . формуле"исследуемого аналого-частотного преобразователя; 69 8 , - время, соответствующее величине дискретного изменения длительности импуль са на выходе блока задания сдвига входного сигналаО - числоимпульсов научастке изменения амплитуды на фиг, 4Приведенная формула справедлива для линейных участков переходного процесса, в для произвольной формы переходного процесса предполагает кусочно-линейную аппроксимащпо с последующим суммированием результатов, что является довольно трудоемким процессом. Кроме того, появляются естественные расчетные погрешности, связанные с неточностью аппроксимации.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет .значительно снизитьтрудоемкость измерения времени переходных процессов в аналого-частотных преобразователях при контроле динамических параметров квк в процессе исследования преобразователей, так и в процессе их произвбдства.Формула изобретенияУстройство для измерения переходныхпроцессов в аналого-частотных преобразователях по ввт. св. % 696392, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения трудоемкости измерительного процессапутем калибровки результата измерения,в него введены третий счетчик импульсови измеритель длительности, причем входизмерителя дпительности соединен с выходом блока управления, второй вход измеритепя длительности соединен со вторымвыходом бпока задания входного сигнапв,который также соединен со вторым входомтретьего счетчика, первый вход которогосоединен.с выходом второго счетчика импульсов, а выход третьего счетчика импульсов соединен с блоком индикации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетелытво СССР/5 илиад ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектнви Заказ 4 755/66 Тираж 732ИНИИПИ Государственного комитета СССРпо денем изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д