Осц. частота стр.189-207 (1066253), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

6.5. Автоматизация измерения частоты и интервалов времени

Повсеместное внедрение интегральной микроэлектроники и компьютерной техники выявило тенденцию построения измерите­лей временных интервалов (ИВИ) и частотомеров. В настоящее время практически отпала необходимость в параллельном развитии двух ранее вполне самостоятельных групп измерительных прибо­ров, таких, как ЭСЧ и ИВИ. Сейчас имеются и разрабатываются многофункциональные приборы, полностью удовлетворяющие всем требованиям, которые раньше в отдельности предъявлялись к этим измерителям. Так, в последних разработках измерительных приборов, построенных с использованием микропроцессорного контроллера, функции измерения интервалов времени, периода и частоты реализуются на единой основе.

Структурная схема цифрового измерительного прибора с мик­ропроцессорным контроллером представлена на рис. 6.9. Схема ИВИ содержит следующие блоки: измеритель частоты и интервалов вре­мени, интерполятор, селектор, формирователь, блок регистров, ПАП, синтезатор частоты (выполнен в виде кварцевого генератора с по­следующим умножением частоты), микропроцессорный контроллер МПК, интерфейс, блоки управления и индикации, источник питания. Микропроцессорный контроллер является основой прибора и вклю­чает в себя устройство вычислительное управляющее, ОЗУ и ПЗУ.

Измеритель частоты и интервалов времени содержит усилители-формирователи входных сигналов, делитель частоты, коммутатор, запоминающее устройство и дешифратор, который содержит про­грамму работы прибора с данным блоком.

Селектор измерительного прибора формирует из входного колебания измеряемый интервал времени, а из сигнала опорной частоты кварцевого генератора — эталонный интервал времени, равный измеряемому с точностью до длительности периода сиг­нала опорной частоты. Схема интерполятора включает два одина­ковых канала и служит для расширения импульсов, отражающих погрешности дискретизации, и последующего их измерения ме­тодом счета числа колебаний опорной частоты. Формирователь готовности содержит дешифратор управления селектором и счет­чики числа импульсов, а также вырабатывает специальный сиг­нал, задающий время работы селектора.

Б лок регистров содержит основную часть счетчиков и дешиф­ратор управления, вырабатывающий сигнал сброса регистров, ус­тановки в исходное состояние селектора, приема и выдачи инфор­мации. Схема совпадения выдает сигнал в момент переполнения счетчика. Сигнал с выхода схемы совпадения подготавливает окон­чание времени счета прибора. Цифроаналоговый преобразователь предназначен для измерения уровня запуска прибора в режиме ручного управления и для установки требуемого уровня запуска в режиме дистанционного управления. Блок управления и индика­ции управляет блоком индикатора и преобразует командные сигна­лы, поступающие с МПК, в управляющие сигналы прибора. Он также содержит цифровой индикатор и клавиатуру для ввода дан­ных. Интерфейс обеспечивает работу прибора в измерительных системах с каналом общего пользования. Блок питания вырабаты­вает питающие напряжения. Синтезатор частоты с кварцевым ге­нератором создает стабильные гармонические колебания различ­ной частоты (частотой 5 МГц и т.д.).

Характеристики МПК определяются в основном параметра­ми стандартных современных микропроцессоров и КМОП инте­гральных микросхем, на которых построено большинство уст­ройств сопряжения. МПК подключается к устройствам памяти непосредственно через приборную магистраль, к другим устрой­ствам измерительного прибора — частично через приборную ма­гистраль и блок управления. В приборе предусмотрен режим са­моконтроля, осуществляемый измерением частоты или периода собственного опорного сигнала кварцевого генератора частотой 100 МГц, Для внутренних связей и подключения к внешним уст­ройствам, например к компьютеру, в измерительном приборе имеются три вида цифровых магистралей (рис. 6.9): шина управ­ления ШУ, адресная шина ША и шина данных ШД.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные методы измерения частоты.

2. Какова основная область применения резонансного метода измерения частоты?

3. В чем заключается принцип работы гетеродинного частотомера?

4. Объясните временные диаграммы, соответствующие режиму измерения частоты цифровым прибором.

5. Объясните временные диаграммы, соответствующие режиму измерения временных интервалов цифровым прибором.

6. Как влияет погрешность дискретности на результат при измерении высоких и низких частот цифровым прибором?

7. Как автоматизируют процессы измерения частоты и интерваловвремени?

8. Представьте упрощенную структурную схему ИВИ с встроенным микропроцессором.

Глава 7

ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗОВОГО СДВИГА

7.1. Общие сведения

Одним из основных параметров электрических колебаний, определяющих состояние колебательного процесса в любой за­данный момент времени, является фаза. Наряду с фазой одного колебания интерес представляет соотношение фаз двух колеба­ний. Необходимость в измерениях этих параметров возникает при исследовании усилителей, фильтров, линейных цепей, гра­дуировке фазовращателей, снятии фазочастотных характеристик различных радиотехнических устройств и т.п.

Понятие «фаза» характеризует гармоническое (синусои­дальное) колебание в любой конкретный момент времени. Для гармонического колебания u₁(t) = U_m1sin(ωt + φ₁), имеющего амплитуду U_m1 и круговую частоту ω, текущая (мгновенная) фаза в любой момент времени t представляет собой весь аргумент функции φ(t) = ωt + φ₁, где φ₁ — начальная фаза.

Фазовым сдвигом Δφ двух гармонических сигналов одина­ковой частоты u₁(t) = U_m1sin(ωt + φ₁) и u₂(t) = U_m2sin(ωt + φ₂) на­зывают модуль разности их начальных фаз

Δφ = |φ₁ – φ₂|. (7.1)

Общепринято величину φ₁ – φ₂ называть разностью фаз двух сигналов. Если начальные фазы φ₁ и φ₂ сигналов остаются неиз­менными, то фазовый сдвиг Δφ не зависит от времени.

Для двух гармонических колебаний с разными круговыми частотами ω₁, ω₂ и начальными фазами φ₁, φ₂, у которых нулевые значения амплитуд при переходе через ось абсцисс сдвинуты на интервал времени τ, разность фаз

198

Характеристики

Список файлов учебной работы