Измеритель амплитудно-частотных характеристик

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлеио19.06.80 (21) 2941153/18-21 ($1) М.Ккк.З

G 01 R 27/28 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет(53) УДК621 ° 317. . 757 (088. 8) Опубликовано 15.0882. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 150882 (72) Автор изобретения

В. И Шиман

{71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) активных и пассивных четырехполюсников, элек- 5 троакустических преобразователей, устройств телефонии, магнитофонов низкочастотного тракта радиовещательной и телевизионной аппаратуры.

Известен измеритель амплитудно- 10 частотных характеристик, содержащий канал вертикального отклонения, усилитель постоянного тока горизонтального отклонения, генератор качающейся частоты, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) с системой горизонтального и вертикального отклонения, устройство аппроксимации, генератор управляющего напряжения, выходное напряжение которого одновременно воздействует через аппроксимирующее устройство на генератор качающейся частоты и через усилитель постоянного тока на систему горизонтального отклонения ЭЛТ (1).

Недостатком этого устройства является невозможность получения необходимой аппроксимации требуемого закона изменения частоты на различных рабочих частотных диапазонах, и, как следствие, большие динамические погрешности измерения амплитудно-частотных характеристик внутри рабочих диапазонов и большая погрешность измерений по частоте.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения АЧХ, которое содержит канал вертикального отклонения, канал горизонтального отклонения, состоящий из частотнозависимой цепи, сменных блоков установки рабочих диапазонов частот и усилителя постоянного тока, ЭЛТ с системой отклонения, подключенную к выходам каналов вертикального и горизонтального отклонения, генератор качающейся частоты, две пороговые схемы, статический триггер, ключ, генератор управляющего напряжения и элемент электронной перестройки частоты. генератора качающейся частоты, при этом входы пороговых схем подключены к соответствующим катушкам горизонтальной отклоняющей системы, выходы пороговых схем через последовательно соединенные дифференцирующие емкости и диоды соединены с соответствующими входами статического триггера, выход статического триггера соединен со входом ключа, выход ключа соединен с управляющим входом

951184 генератора управляющего напряжения,; выход которого соединен с элементом электронной перестройки. генератора качающейся частоты, а выход генератора качающейся частоты соединен со входом частотнозависимой цепи кана- 5 ла горизонтального отклонения (23.

Однако у этого устройства большие динамические погрешности изме рения АЧХ внутри рабочих диапазонов частот. 10

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что в измеритель амплитудно-частотных характе. ристик,, содержащий канал вертикального отклонения, входом соединенный с первым входным зажимом У, канал горизонтального отклонения, входом соединенный с вторым входныгл зажимом Х и состоящий из частотнозависимой цепи, блока установки рабочих диапазонов частот и усилителя постоянного тока, ЭЛТ с отклоняющей системой, входы, которой соединены с соответствующими выходагли каналов вертикального и горизонтального отклонения, введены генератор звуковой частоты, блок реверса прямого и обратного хода, блок задания времени анализа, блок автоглатического формирования З0 закона изменения частоты и блок реверсивных счетчиков, при этом входы блока реверса пряглого и обратного хода соединены с соответствующими выходами канала горизонтального откло- 35 нения, а первый выход блока реверса прямого и обратного хода соединен с первым входом блока задания времени анализа и со входом "Суммирование" блока реверсивных счетчиков, а второй40 выход блока реверса прямого и обратного хода соединен с вторым входом блока задания времени анализа и с входом "Вычитание" блока реверсивных счетчиков, счетный вход которых соединен с выходом блока автоматического формирования закона изменения часто ты, .вход которого подключен к выходу блока задания времени анализа, а его управляющий вход соединен с соответствующим выходом канала горизон-50 тального отклонения, причем кодовые выходы блока реверсивных счетчиков соединены с соответствующими кодовыми входами генератора звуковой частоты,.выход которого соединен с входом канала горизонтального отклонения.

При этом блок реверса прямого и обратного хода выполнен в виде двух компараторов, выход каждого 60 из которых соединен с соответствующими входами триггера, а блок реверсивных счетчиков выполнен в виде последовательно соединенных к двоично-десятичных реверсивных счетчиков и 5 к дешифраторов с цифровыми индикаторами, шина входов которых соединена с шиной кодовых выходов двоично-десятичных реверсивных счетчиков, соединенных входами суммирования и входами вычитания.

Блок задания времени анализа выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора и делителей частоты с коэффициентами ,целения и„, п, - n; соответственно, + 1 трехвходовых элементов И и двухвходовых элементов И, причем первый вход первого трехвходового элемента И и первый вход двухвходового элемента И соединен с выходом задающего генератора, первые входы последующих элементов И r.oåäèнейы с выходами соответствующих делителей частоты, а параллельно включенные вторые входы всех трехвходовых элементов И через переключатель

"Длительность обратного кода" соединены с соответствующим выходом блока реверса прямого и обратного хода, второй вход двухвходового элемента И соединен через этот же переключатель другим выходом блока реверса прямого и обра ного хода, третьи входы трехвходовых элементов

И через переключатель "Время анализа" соединены с входом источника напряжения, в виде уровня логической

"1", а выходы всех элементов И подключены к выходной клемме блока.

Блок автоматического формирования закона изменения частоты выполнен из последовательно соединенных m делителей частоты с соответствующими коэффициентами деления, щ компараторов, параллельно соединенных по входу и настроенных на заданные уровни срабатывания, m + 1 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, и (m + 1) двухвходовых элементов И, причем выход каждого компаратора соединен со вторым входом соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с первым входом последующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход (m + 1)-го элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соедичен с входом источника напряжения в виде логической "1", выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены со вторыми входами соответствующих элементов И, первые входы которых соединены с выходами соответствующих делителей частоты, а выходы всех элементов И соединены с выходной клеммой блока.

На чертеже приведена структурная схема измерителя.

Измеритель содержит канал 1 вертикального отклонения (KBO), канал

2 горизонтального отклонения (КГО), электроннолучевую трубку с системой . отклонения (ЭЛТ) 3, частотнозависимую цель 4, блок 5 установки рабочих диапазонов частот, усилитель б по951184 стоянного тока (УПТ ) горизонтального отклонения, блок 7 реверса прямого и обратного хода, блок 8 задания времени анализа, блок 9 автоматического формирования закона изменения частоты, блок 10 реверсивных счетчиков, 5 генератор 11 звуковой частоты, управляемый кодом, компараторы 12 и 13, триггер 14, задающий генератор 15, делители 16 — 18 частоты, переключатель 19 "Длительность обратного хода", трехвходовые элементы И 20 — 23, двухвходовый элемент И 24, переключатель 25 "Время анализа", делители

26 — 28 частоты,,",вухнходовые элементы И 29 — 32, компараторы 33 — 35, 1элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 36 — 39, двоично-десятичные реверсивные счетчики 40 — 42, дешифраторы с цифровыми индикаторами 43 — 45 и входные зажимы Y и Х.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 11 звуковой частоты сигнал с наименьшей частотой рабочего диапазона через испытуемое устройство (не показано) поступает на вхоц М канала 1 вертикального отклонения и отклоняет луч

ЭЛТ 3 по вертикали. Одновременно сигнал с генератора 11 подается на вход X канала 2 горизонтального отклонения. В канале 2 горизонтального отклонения частота входного сигнала в частотнозависимой цепи 4, блоке 5 установки рабочих диапазонов частот и УПТ б,преобразуется в напряжение горизонтальной развертки, пропорциональное логарифму частоты входного сигнала. При различных сменных блоках 5 установки рабочих диапазонов частот обеспечивается высокая точ- 40 ность соответствия выходных напряжений УПТ 6 (меток частотной шкалы

ЭЛТ 3 при различных рабочих диапазонах ) частотам входных сигналов.

Совместная синхронная работа кана- 45 лов и 2 вертикального отклонения и горизонтального отклонения смещает луч ЭЛТ 3 по вертикали в положение, пропорциональное уровню сигнала на входе У, а по горизонтали пропорционально логарифму частоты входного сигнала, УПТ 6 имеет симметричный выход и на выходе противофаэные напряжения, т. е. на самой низкой частоте любого рабочего диапазона частот, на верхнем выходе УПТ б имеется напряжение (+Us), а на нижнем — напряжение (- Бн), на самой высокой частоте F< любого рабочего диапазона частот полярности на выходах УПТ б напряжения изменяютея на противоположные, а модули напряжений сохраняются. Это обстоятельство используется для управления блоком реверса прямого и обратного хода 7. С этой целью сигналы постоянного тока 65 с выхода 1 УПТ б подаются на вход компаратора 12, с входа 2 УПТ б подаются на вход компаратора 13. Компараторы 12 и 13 настроены на уровни срабатывания Ug и У соответственно.

При наличии на входе X сигнала с частотой f < F„ компаратор 12 срабатывает под воздействием U >< U> и с

его ныхода сигнал логической "1" поступает на вход 1 триггера 14, на выходе 1 которого появляется "1".

Сигнал "1" на выходе сохраняется до момента поступления "1" на вход 2 триггера 14. Это происходит, когда изменяющаяся на входе X частота достигает значения (— F . При этом "1" появляется йа ныходе 2 триггера 14. Логическая "1" с выхода.

1 триггера 14 поступает на суммирующий вход блока 10 ренерсивных ,счетчиков, переключая их в режим суммирования входных импульсов, и через переключатель 19 поступает на вторые входы трехнходовых элементов

И 20 — 23. С выхода 2 триггера 14 логическая "1" поступает на вычитающий вход блока реверсивных счетчиков 10, переключая их в режим вычитания входных импульсов, а также через переключатель 19 поступает на второй вход двухвходового элемента

И 24.

Задающий генератор 15 формирует управляющие импульсы с частотой Ев, которая делится i делителями 16 — 18 с коэффициентами деления n<, n 1- и;.

Импульсы с выхоца задающего генера тора 15 поступают на первый вход трехнходового элемента И 20 и на первый вход двухвходового элемента И 24, импульсы с выходов делителей 16 — 18 поступают соответственно на первые входы трехвходоных элементов И 21

23. Импульсы, подаваемые на первые входы элементов И 20 — 24, поступают на общий вход только через тот элемент И, на все входы которого рдновременно поступают логические "1".

Логическая "1" может подаваться одновременно.только на один из трехвходовых элементов И 20 — 23 (на третий вход) через переключатель 25

"Время анализа".

В рассматриваемый момент "Начало работы" частота входного сигнала меньше нижней частоты рабочего диапазона, поэтому на выходе 1 триггера 14 имеется "1", которая переключает блок ренерсивных счетчиков

10 н режим суммирования. Когда переключатель 19 находится н положении 2, т. е. когда время обратного хода много меньше времени прямого хода (1с, р « fag, "1" с выхода 1 триггера 14 поступает также на вторые входы всех трехвходовых элементов И.

Положение переключателя 25 "Время анализа" определяет через какой трех951184

8, входовый элемент И управляющие импульсы пройдут на выход блока задания времени анализа 8. Например, когда переключатель 25 находится в положении 3, на выход блока 8 проходят управляющие импульсы только через элемент И 22, так как остальные трехвходовые элементы И имеют на третьих входах логический "0", а двухвходовый элемент И имеет логический "0" на втором входе. Частота управляющих импуль10 сов в этом положении переключателя 25 определяется соотношением

fo (1)

n„.-n 1с

Управляющие импульсы с выхода блока 8 через блок автоматического формирования закона измерения частоты 9 поступают на счетный вход блока реверсивных счетчиков 10, в котором при20 помощи к двоично-десятичных реверсивных счетчиков 40 — 43 числа импульсов преобразуются в параллельный дноичнодесятичный код, поступающий по шинам управления на генератор 11 звуковой 25 ., частоты, управляемый кодом. Частота генератора 11 увеличивается до тех пор, пока не достигнет значения f -Fs.

В момент равенства частот срабатывает компаратор 13 на выходе 2 триг- 30 гера 14 появляется "1", а на выходе

2 триггера 14 — "0". Следовательно, на всех вторых входах трехвходовых элементов И появляются "0" и управляющие импульсы ими не пропускают- 35 ся. В то же время на втором входе двухнходового элемента И появляется

"1", и эта схема пропускает управляющие импульсы на выходе блока 8.

С выхода 2 триггера 14 "1" переклю- 40 чает блок 10 реверсивных счетчиков н режим вычитания, в связи- с чем частота генератора 11 уменьшается, т.е. осуществляется обратный ход.

Частота генератора 11 уменьшается, пока не достигнет нижней частоты рабочего диапазона частот. В момент равенстна частоты срабатывает компаратор 12 и происходят -все описанные процессы (прямой ход). Описанный цикл работы периодически повторяется. 50

При оговоренных положениях переключателей 19 и 25 длительность обратного хода меньше прямого хода в и, и раза. Время анализа дискретно задается положением переключателя 25, а 55 плавное изменение может осуществлять ся изменением частоты задающего генератора 15.

В.практике измерЕния АЧХ электроакустических преобразователей с 60 большими неравномерностями частот требуется определить время анализа, при котором динамические погрешности измерения не превышают допустимых.

Для этого сравнивают две АЧХ на экра- 65 не ЭЛТ, полученные при прямом и обратном ходе, при условии, что

Й,8р t „р. Совпадение двух изображений АЧХ указывает на оптимальное время анализа. Такое расширение функциональных Возможностей (tpgp- tpp достигается введением переключателя

19 "Длительность и р ". При положении tpgp - „р переключателя 19 время обратного хода равно времени прямого хода в связи с тем, что в этом случае при обратном ходе управляющие импульсы проходят через тот же трехвходовый элемент И, что и при прямом, а не через двухвходовый элемент И.

Снижение динамических погрешностей измерения, возникающих при антоматическом изменении частоты, и равномерность движения по экрану достигается работой блока 9 автоматического формирования закона изменения частоты совместно с каналом 2 горизонтального отклонения и блоком

8 задания время анализа.

Рассмотрим вновь начало работы устройства.

Управляющие импульсы r. блока 8 поступают на вход блока 9.и осуществляют понижение частоты делителями 26 — 28 частоты с заданным коэффициентом деления. Управляющие (импульсы со входа блока 9 поступают на первый вход двухвходового элемента И 29, а с выходов делителей 26

29 поступают на первые входы двухвходовых элементов И 30 — 32 соответственно. На вторых входах двухвходоных элементов И 29 — 31 имеются логические "0", поэтому импульсы с их первых входов не проходят на общий выход. На второй вход днухвходового элемента И 32 поступает логическая "1" элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

39 в связи с тем, что на второй вход этого элемента постоянно подается логическая "1", а на первый вход (в начале рабочего хода) подается логический "0". Скорость изменения частоты на выходе генератора

11 при этом наименьшая. На частоте входного сигнала, соответствующей напряжению 0.,25 UB на выходе УПТ

6, срабатывает компаратор 35, на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

39 поступает логический а0", который формирует на выходе этой же схемы логический "0", закрывающий элемент И 32. Одновременно с компаратора, 35 логическая "1" поступает на второй вход элемента 38, который формирует на выходе логическую "1", открывающую элемент 31. На выходе блока 9 проходит сигнал с частотой, большей, чем на предыдущем участке.

На частоте входного сигнала, соответствующей 0,5 Us срабатывает компаратор 34, закрываются элементы 38

951184

10 и 32, открываются элементы 37 и .30,, частота на выходе блока повышается по сравнению с предыдущим участком.

На частоте входного сигнала, соответствующей 0,75 U< на выходе УПТ 6, срабатывает компаратор 33, закры- 5 ваются элементы 37 и 30, открываются элементы 36 и 29, частота на выходе блока 9 повышается по сравнению с предыдущим участком. В процессе обратного хода переключения происходят в обратном порядке. Таким образом, обеспечивается необходимый закон изменения частоты генератора

11 от времени и, как следствие, снижение динамической погрешности измерения АЧХ по частоте и уровню. Работа блока 9 не зависит от времени анализа, устанавливаемого переключателем 19.

При остановке задающего генератора 15 значение частоты генератора звуковых частот 11 в точке остановки высвечивается на цифровых индикаторах.

25 формула изобретения

1. Измеритель амплитудно-частотных характеристик, содержащий канал вертикального отклонения, входом соединен-ЗО ный с первым входным зажимом У, канал горизонтального отклонения, входом соединенный с вторым входным зажимом Х, электроннолучевую трубку с отклоняющей системой, входы которой35

1соединены с соответствующими выходами каналов вертикального и горизонтального отклонения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функцио- 40 нальных возможностей, в него введены генератор звуковой частоты, блок реверса прямого и обратного хода, блок задания времени анализа, блок автоматического формирования закона 45 изменения частоты и блок реверсивных счетчиков, при этом входы блока реверса прямого и обратного хода соединены с соответствующими выходами канала горизонтального отклонения, а первый выход блока реверса прямого и обратного хода соединен с первым входом блока задания времени анализа и с входом суммирования блока реверсивных счетчиков, а второй выход блока реверса прямого и обратного хода соединен с вторим входом блока задания времени анализа и с входом вычитания блока .реверсивных счетчиков, счетный вход которых, соединен с выходом блока автоматического формирования закона изменения частоты, вход которого подключен к выходу блока задания времени анализа, а его управляющий вход соединен с соотвеТствующим выходом 65 канала горизонтального отклонения, причем кодовые выходы блока реверсивных счетчиков соединены с соответствующими кодовыми входами генератора звуковой частоты, выход которого соединен с входом канала горизонтального отклонения.

2. Измеритель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок реверса прямого и обратного хода выполнен в виде двух компараторов, выход каждого из которых соединен с соответствующими входами триггера, а блок реверсивных счетчиков выполнен в виде последовательно соединенных к двоично-десятичных реверсивных счетчиков и к дешифраторов с цифровыми индикаторами, шина входов которых соединена с шиной кодовых выходов двоично-десятичных реверсивных счетчиков, соединенных входами суммирования и входами вычитания.

3. Измеритель по пп. 1 и 2,.о тл и ч а ю шийся тем, что блок задания времени анализа выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора и i делителей частоты с коэффициентами деления д и — n соответственно, i + 1 трех» l i входовых элементов И и двухвходового элемента И, причем первый вход первого трехвходового элемента И и первый вход двухвходового элемента И соединены с выходом задающего генератора, первые входы последующих элементов И соединены с выходами соответствующих делителей частоты, а параллельно .включенные вторые входы трехвходовых элементов И через переключатель длительности обратного кода соединены с соответствующим выходом блока реверса прямого и обратного хода, второй вход двухвходового элемента И соединен через этот же переключатель с другим выходом блока реверса прямого и обратного хода, а третьи входы трехвходовых элементов

И через переключатель времени анализа соединены с входом источника напряжения в виде уровня логической "1", а выходы всех элементов И подключены к выходной клемме блока.

4. Измеритель по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что блок автоматического формирования закона изменения частоты выполнен в виде последовательно соединенных rn делителей частоты с соответствующими коэффициентами деления частоты, rn компараторов, параллельно соединен.ных по входу и настроенных на соответствующие уровни срабатывания, m + 1 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и m + 1 двухвходовых элементов И, причем выход каждого компаратора соединен со вторым входом соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с первым входом последующего элемента

951184

Составитель Л. Муранов

Техред Ж. Кастелевич . Корректор О. Билак

Редактор Т. Парфенова

Заказ 5937/49 Тираж 717

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход

+ 1) -ro элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с входом источника напряжения в виде уровня логической "1", а выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены со вторыми входами соот- 5 ветствующих элементов И, первые входы которых соединены с выходами соответствующих делителей частоты, а выходы всех элементов И соединены с выходной клеммой блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прибор Х1-36. Измеритель амплитудно-частотных характеристик. Техническое описание. Каунас, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 562780, кл. G 01 R 29/00, 1975 (прототип).