Устройство для компенсации постоянной составляющей периодического сигнала

 

Изобретение относится к радиои электроизмерительной технике и может быть использовано для разделения переменной и постоянной составляющих электрического сигнала. Устройство для компенсации постоянной составляющей периодического сигнала содержит пиковые детекторы 4, 6, дифференциальный усилитель 2, сумматор 1, элемент И 12, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, 11, формирователи 13, 14 импульсов, инвертирующий сумматор 5, блок 9 выборки-хранения, инвертор 8, стробируемые компараторы 3, 7. При этом коэффициент передачи инвертора равен 0,5. В устройстве полностью компенсируется постоянная составляющая входного сигнала и не появляется дополнительное напряжение смещения , вносящее большую погрешность во входной сигнал. Кроме того, устройство компенсирует постоянную составляющую в сигнал, содержащий как нечетные, так и четные гармоники, и не требует дополнительного опорного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Ф (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКУП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4131072/24 — 21 (22) 04 . 10.86 (46) 30. 12.88. Вюл. У 48 (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструкторского и технологического института источников тока Научно-производственного объединения "Квант" с опытн61м производством (72) В.И. Косюк (53) 621.3 17.72(088.8) (56) Метрология, 1982, 11 - 1, с. 41-46.

Щербаков В.И. и др. Электронные схемы на операционных усилителях.

Киев: Техника, 1983, с. 40, рис. 2. 11.б. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПЕРИОДИЧЕСКОГО

СИГНАЛА (57) Изобретение относится к радиои электроизмерительной технике и может быть использовано для разделеШ4 Н 02 М 5/00, G 01 R 19/04 ния переменной и постоянной составляющих электрического сигнала. Устройство для компенсации постоянной составляющей периодического сигнала содержит пиковые детекторы 4, 6, дифференциальный усилитель 2, сумматор

1, элемент И 12, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, 11, формирователи 13, 14 импульсов, инвертирующий сумматор 5, блок 9 выборки-хранения, инвертор 8, стробируемые компараторы 3, 7. При этом коэффициент передачи инвертора равен 0,5. В устройстве полностью компенсируется постоянная составляющая входного сигнала и не появляется дополнительное напряжение смещения, вносящее большую погрешность во входной сигнал. Кроме того, устройство компенсирует постоянную составляющую в сигнал, содержащий как нечетные, так и четные гармоники, и не требует дополнительного опорного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1448374

Изобретение относится к радио и электроизмерительной технике и может быть использовано для разделения переменной и постоянной составляющей электрического сигнала.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет компенсации постоянной с ос тавляющей.

На чертеже представлена блок-схе- 10 ма устройства.

Устройство содержит- сумматор 1, дифференциальный усилитель 2, первый компаратор 3 и-первый пиковый де" тектор 4, вход которого, а также ин- 15

Йертирующий вход усилителя 2 и первые входы блоков 1 и 3 соединены со входом устройства, Выход пикового детектора 4 соединен со вторым входом компаратора 3 и неинвертирующим вхо- 2О дом дифференциального усилителя 2, а также с первым входом инвертирующего сумматора 5. Выход дифференциального усилителя 2 соединен со входом второго пикового детектора 6 и первым вхо- 25 дом второго компаратора 7, второй вход которого соединен с выходом пикового детектора 6 и входом инвертора 8, выход которого соединен со вторым входом сумматора 5. Выход сумматора 5 соеди-3п нен со входом.блока 9 выборки-хранения, выход которого соединен со вторым входом сумматора 1. Выход сумматора 1 является выходом устройства.

Выходы компараторов 3 и 7 соединены". соответственно с первыми входами элементов 10 и 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым и вторым входами элемента 12 И, выход которого соединен со входом первого формирователя 13, Выход формирователя 13 соединен с управляющим входом блока 9 выборки-хранения и входом второго формирователя 14, выход которого соединен со вторыми входами элементов 1О и 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, и входами сброса пиковых детекторов 4 и 6.

Выходы элементов 10 и 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно со стробирующнми входами компараторов

Зи7.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный сигнал вида

ОС7

+ .Г Н„, sin(Kñî + Vr ) (1) к где U — постоянная составляющая входного сигнала Uc., - амплитуда К-ой гармонии, К 1 2, 3, 4, 5, поступая на вход пикового детектора

4 и на его выходе имеет вид 0,1

-"я +Ъ (2) где U —. максимальное положительное значение переменного сигнала

Цс - Т U sin(ÊÑС +%) к И K

Со

us U) Ug U U sin(K

+ „) = u, - u Äsin(KÄ t + „) (3) Напряжение (3) поступает на вход пикового детектора 6, на выходе которого имеем (4) Н = Оу + Н = 2Ну

Сигнал с выхода пикового детектора 6 подается на вход инвертора 8 с коэффициентом передачи Kg = -0,5. (5) На входы инвертирующего сумматора подаются напряжения (3) и (5) .

Учитывая, что коэффициент передачи сумматора 5 равен К5. —— -1, получаем на его выходе (6) u = -(u ) = -v

Через блок 9 выборки-хранения с коэффициентом передачи Ко = 1 напряжение (6) подается на второй вход сумматора 1, на первый вход которого подается входной сигнал. В результате на выходе устройства с учетом коэффициента передачи сумматора К 1 =

1 имеем напряжение

= 11. + V5- =" + :

+9„) U„= — "тк з " (со t ВЫХ

sin(K . t (7) + +ê) t

Таким образом, в выходном сигнале вида (1) отсутствует постоянная составляющая.

Тогда на выходе дифференциального усилителя 2 с учетом, что его коэффициент передачи К = 1, будет напряжение

40 з 144837

Управление работой устройства ссуществляется следующим образом.

После запоминания максимального значения входного сигнала пиковым

5 детектором 4 напряжение на его вхо-де становится меньше его выходного напряжения и на выходе стробируемого компаратора 3 появляется напряжение логической единицы, которое подается на первые входы элемента 12 И и элемента 10 ИСКЛКНАЮЩЕЕ ИЛИ. Так как на втором входе элемента 10 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенного к выходам формирователя 14, напряжение равно нулю, то согласно таблице состояний элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на его выходе будет напряжение по уровню, равное логической единице, которое подается на стробируемый

20 вход компаратора 3. Таким образом, компаратор 3 переходит в режим "заи поминание

После запоминания максимального значения входного сигнала пиковым 25 детектором 6 появляется напряжение логической единицы на первом входе элемента 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, который переводит компаратор 7 в режим

"запоминание", и на втором входе

30 элемента И.

После срабатывания компара торов

3 и 7 на выходе элемента 12 И появляется перепад напряжения, который запускает формирователь 13, вырабаты- З вающий импульс для перевода блока 9 из режима "хранение" в режим выборки". Таким образом на блоке 9 обновляется инвертированное значение постоянной составляющей.

Задним фронтом выходного импульса формирователя 13 запускается формирователь 14, который после перехода блока 9 в режим "хранение", "обну— ляет пиковые детектора 4 и 6 и вы- 4> водит компараторы 3 и 7 через элементы 10 и 11 из режима "запоминание".

Таким образом осуществляется подготовка к следующему циклу работы. Наличие второго пикового детектора 6, инвертора 8 с коэффициентом передачи К = -0,5 и инвертирующего сумма5 тора 5 позволяет выделить из входно- го сигнала вида (t) постоянную составляющую, которая затем в сумматоре

1 компенсируется с постоянной состав-. ляющей входного сигнала. В блоке 9 вы- ". борки-хранения хранится значение выделенной постоянной составляющей на время

4 подготовки к работе и обработки входного сигнала в блоках 4 и 6, осуществляя непрерывный цикл работы устройства. Страбнруемые компараторы 3 и 7, элементы 10 и 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент 12 И, формирователи импульсов 13 и 14 осуществляют автоматическую непрерывную работу устройства.

Таким образом, по сравнению с прототипом в данном устройстве полностью компенсируется постоянная составляющая входного сигнала и не появляется дополнительное напряжение смещения, вносящее большую погрешность во входной сигнал..

Кроме того, данное устройство компенсирует постоянную составляющую в сигнал, содержащий как нечетные, так и четные гармоники, и не требует дополнительного опорного сигнала .

Фор мула из обретения

Устройство для компенсации постоянной составляющей периодического сигнала, содержащее первый пиковый детектор, вход которого соединен с входом устройства и с инвертирующим входом дифференциального усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены сумматор, второй пиковый детектор, элемент И, два элемента ИСКЛЮЧИОЩЕЕ ИЛИ, первый и второй формирователи импульсов, инвертирующий сумматор, блок выборкихранения, иннертор, первый и второй стробируемые компараторы, при этом первый вход первого стробируемого компаратора соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и первым входом сумматора и входом первого пикового детектора, первый вход инвертирующего сумматора соединен с выходом первого пикового детектора и вторым входом первого стробируемого компаратора и неинвертируюшим входом дифференциального усилителя, первый вход второго стробируемого компаратора соединен с входом второго пикового детектора и с выходом дифференциального усилителя, вход инвер тора соединен с вторым входом второго стробируемого компаратора и выходом второго пикового детектора, выход. инвертора соединен с вторым входом инвертируСоставит ель B . .С еменчук

Техред Л. Олийнык Корректор 3. Лончакова

Редактор Н. Гор ват

Заказ 6849/54

Тираж 666

Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 14 ющего сумматора, вход блока выборкихранения соединен с выходом инвертирующего сумматора, выход блока выборки-хранения соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом устройства, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входами элемента

И, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход .которого соединен с управляющим

48374 6 входом блока выборки-хранения и входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с входами

5 сброса первого и второго пиковых детекторов и вторыми входами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАВШЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены соответственно со стробирующими входами первого и второго стробируемых компараторов.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что коэффициент передачи инвертора равен 0,5.