Функциональный преобразователь
Изобретение относится к области вычислительной и информационной измерительной техники и может быть использовано при построении автоматизированных систем научных исследований в качестве функционального преобразователя коэффициента глубины модуляции в интервал времени. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет смещения минимальной частоты преобразованного сигнала в области инфранизких частот. Функциональный преобразователь содержит согласующий элемент 1, линейный детектор 2, фильтр низких частот 3, разделительный конденсатор 4, формирователь модуля 5, первый суммирующий интегратор 6, первый элемент выборки-хранения 7, преобразователь напряжения в частоту 8, второй суммирующий интегратор 9, второй элемент выборки-хранения 10, блок слежения-хранения 11, формирователь импульсов 12. Работа функционального преобразователя основана на оперативно-интегрирующем принципе преобразования, что позволяет улучшить метрологические характеристики устройства и тем самым обеспечить достижение поставленной цели. 1 ил. (Л 1 со со 05 о ел
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
„„SU„„1336051 (ю4 G06G7 26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Юых
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3984428/24-24 (22) 02.12.85 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) И. Ю. Сергеев и В. В. Терех (53) 681. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 920766, кл. G 06 G 7/26, 1983.
Мирский Т. Я. Радиоэлектронные измерения. М.: Энергия, 1975, с. 405. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области вычислительной и информационной измерительной техники и может быть использовано при построении автоматизированных систем научных исследований в качестве функционального преобразователя коэффициента глубины модуляции в интервал времени.
Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет смещения минимальной частоты преобразованного сигнала в области инфранизких частот. Функциональный преобразователь содержит согласующий элемент 1, линейный детектор 2, фильтр низких частот
3, разделительный конденсатор 4, формирователь модуля 5, первый суммирующий интегратор 6, первый элемент выборки-хранения 7, преобразователь напряжения в частоту 8, второй суммирующий интегратор 9, второй элемент выборки-хранения 10, блок слежения-хранения 11, формирователь импульсов 12. Работа функционального преобразователя основана на оперативно-интегрирующем принципе преобразования, что позволяет улучшить метрологические характеристики устройства и тем самым обеспечить достижение поставленной цели. 1 ил.
2 тегратор 9 и элемент 10 выборки-хранения, стробируемый формирователем 12 импульсов короткими импульсами с периодом низкочастотной огибающей модулированного входного сигнала T. Запишем математически выражения, описывающие цикличность работы этой структуры. Выходное напряжение элемента 10 выборки-хранения после первого цикла работы равно
K„U T К„
Р2С +1 !С
Х U(t) dt (1) где R 1g, R2g — сопротивления входных ре15 зисторов в суммирующем интеграторе 9 второго канала, который выполнен на операционном усилителе с кбнденсатором С в обратной связи;
UH — начальное значение напряже20 ния до изменения входного сигнала;
ʄ— коэффициент передачи элемента 10 выборки-хранения;
U (t) — выходное напряжение фильт25 ра 3 или
К„
U (t) dt + Uxgz, (2)
R12Ñ р
К„Т
Q = 1
По истечении и циклов выходное напряжение элемента 10 выборки-хранения станет равным
К„Т 1т
1-) """ — Р"1 С Т 5 1-!(1)
О
Я, + 1-! Q
Jaf или KТ е (!вых.д — —" !ср.
R 1 Ñ (3) Q," + U g (4) где Ucp, — среднее значение выходного напряжения фильтра 3.
Из формулы (4) видно, что член
Z Qi-
g-1 представляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем Q . Если выполнить условие (Q (1, то получим, что член представляет собой бесконечно убывающую геометрическую прогрессию. Тогда при достаточно большом n(n — oo), т.е. в установившемся режиме
К,Т
"""-= Чтт"" l q, R2
Ucp. (5) (6) 1336051
Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и автоматическому управлению и может быть использовано, например, при построении автоматизированных систем научных исследований в качестве функционального преобразователя коэффициента глубины модуляции в интервал времени.
Цель изобретения — расширение области применения преобразователя за счет смещения минимальной частоты преобразованного сигнала в область инфранизких частот.
На чертеже приведена структурная схема функционального преобразователя.
Согласующий элемент 1, линейный детектор 2 и фильтр 3 низких частот соединены последовательно. К выходу фильтра 3 низких частот подключены последовательно включенные разделительный конденсатор 4, формирователь 5 модуля, первый суммирующий интегратор 6, первый элемент 7 выборки-хранения, преобразователь 8 напряжения в частоту, подключенный выходом к выходу функционального преобразователя, а также включенные последовательно второй суммирующий интегратор 9, второй элемент !
О выборки-хранения, выход которого подключен к информационному входу блока 11 слежения-хранения. Формирователь 12 импульсов входом подключен к выходу фильтра 3 низких частот, а выходом к управляющим входам элементов 7 и 10 выборки-хранения. Управляющий вход блока 11 слеже- 30 ния-хранения подключен к выходу преобразователя напряжения в частоту, а его выход к второму входу первого суммирующего интегратора 6.
Согласующий элемент подключается к входу функционального:преобразователя и 35 является согласующим звеном между входным сигналом и линейным детектором 2.
В линейном детекторе 2 производится преобразование двухполярного входного напряжения в однополярное. Входной сигнал 4р представляет собой высокочастотный сигнал, модулированный низкочастотным. Исключение высокочастотной составляющей осуществляется фильтром 3 низких частот.
Далее преобразование сигнала происходит по двум каналам. Первый канал состо- 45 ит из разделительного конденсатора 4, формирователя 5 модуля, первого суммирующего интегратора 6, первого элемента 7 выборки-хранения, преобразователя 8 напряжения в частоту. Второй канал состоит из второго суммирующего интегратора 9 и второго элемента 10 выборки-хранения с соответствующими связями. Блок
11 слежения-хранения и формирователь 12 импульсов являются общими блоками обоих каналов.
Для удобства рассмотрим вначале работу второго канала. С выхода фильтра 3 низких частот однополярный отфильтрованный сигнал поступает на суммирующий ин1336051
Х 5 "ф" (t)dt (8) где Сф — емкость конденсатора блока 11 слежения -хранения.
ИЛИ 1вм..1= feei+ R ™R ) UOM (t) dt, К„К„
1 р
35 где 1 1фм (t — выходное напряжение формирователя модуля 5;
R l1 — сопротивление соответствующе- 40 го входного резистора в суммирующем интеграторе 6, Сфз11„» К„К„ Т
Я1 — — 1
После п циклов преобразования значение выходной частоты станет равным м К К т
tl .„= ЬЯ1+ ) UeM(t)dt Z Q)
1 д
50 (10) Следуя приведенным рассуждениям, при Q1 (1 и и — з-оо можно записать
1 11фм итэ с. (11) 55
Если выбрать отношение С числен1 но равным — = 1,57, то можно записать
Очевидно, что выходное напряжение элемента 10 выборки-хранения пропорционально среднему значению выходного напряжеНня Ue1.фИЛЬтра 3, КОтОрОЕ ПрЕдетаВЛяЕт СОбой одну из полярностей модулированного входного напряжения. Входной модулирующий сигнал обычно является синусоидальным, поэтому среднее значение напряжения на выходе фильтра 3 равно амплитуде несущей. При выборе резисторов Rl =
=R2q имеем 10
=U (7)
Заметим, что при Q2 близком к нулю (например, равном 0,1 — 0,2) переходной процесс заканчивается через 3 — 4 периода.
Вернемся к первому каналу преобразования. Напряжение с формирователя 5 модуля поступает на суммирующий интегратор
6, где алгебраически суммируется с выходным сигналом блока 11 слежения-хранения.
Элемент 7 выборки-хранения и с периодом
Т осуществляет фиксацию выходного напряжения суммирующего интегратора 6.
Напряжение с выхода элемента 7 выборки-хранения поступает на преобразователь 8 напряжения в частоту, который управляет работой блока 11 слежения-хранения 11, формируя в каждом цикле значения выход- 25 ной частоты Ь .
Запишем уравнение преобразования выходного напряжения формирователя 5 модуля в значение выходной частоты. После первой итерации уравнение имеет вид
Сфз1-3л necfn K,n Ки Т KnKпa
1вых.1= (н
С R11С
l- = ЬМ, (12) где k — коэффициент пропорциональности;
М вЂ” коэффициент глубины амплитудной модуляции входного сигнала. где Un= U» — (U — Un) Q, U= U — Un.
Тогда при заданной погрешности у„ число итераций, необходимых для достижения значения этой погрешности, составляет:
1п(И.!
Если, например, поддерживать значение
i Q i равным 0,1, то для достижения погрешности в 0,1Я потребуется время преобразования, равное всего лишь трем периодам огибающей входного сигнала.
Формула изобретения
Функциональный преобразователь, содержащий последовательно включенные согласующий элемент, линейный детектор и фильтр низких частот, вход согласующего элемента является входом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет смещения минимальной частоты преобразованного сигнала в область инфранизких частот, он содержит формирователь импульсов, последовательно включенные разделительный конденсатор, формирователь модуля, первый суммирующий интегратор, первый элемент выборки-хранения, преобразователь напряжения в частоту и последовательно включенные второй суммирующий интегратор, второй элемент выборки-хранения и блок слежения-хранения, выход которого подключен к второму входу первого суммирующего
Итак, на выходе преобразователя получаем последовательность импульсов, частота которых пропорциональна коэффициенту глубины амплитудной модуляции М.
Как видно из (11), в уравнение преобразования не входят коэффициенты передачи таких блоков, как суммирующие интеграторы 6 и 9, элементов 7 и 10 выборки-хранения, преобразователя 8 напряжения в частоту. Это позволяет предъявлять к перечисленным блокам невысокие требования по точности и строить функциональный преобразователь достаточно простым, но в то же время и достаточно точным. Относительная погрешность преобразования функционального преобразователя описывается формулой
1336051
5 интегратора, выход фильтра низких частот подключен к первому входу второго суммирующего интегратора, к свободной обкладке разделительного конденсатора и к входу формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющими входами первого
6 и второго элементов выборки-хранения, выход второго элемента выборки-хранения подключен к второму входу второго суммирующего интегратора, выход преобразователя напряжения в частоту является выходом функционального преобразователя.
Составитель А. Маслов
Редактор С. Патрушева Техред И. Верес Корректор А. Обручар
Заказ 3805/46 Тираж 672 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
