Аналоговое запонинающее устройство для узкополосного сигнала

 

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов с ограниченным спектром рабочих частот. Целью изобретения является повышение точности аналогового запоминающего устройства. Поставленная цель достигается за счет введения инвертирующего 1 и параллельного

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 11 С 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4615953/24 (22) 30.11.88 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д, Калмыкова (72) M.E,Áîðîäÿíñêèé, А.Н.Головченко, Ю.А. Синичен ко и Б. М, Строцки и (53) 681.327.66 (088.8) (56) Бахтиаров Г.Д. и др. Аналого-цифровые преобразователи, М.: Советское радио, 1980, с.145, рис.6.24.

„,. Ж„„1695391 Al (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЗКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов с ограниченным спектром рабочих частот. Целью изобретения является повышение точности аналогового запоминающего устройства.

Поставленная цель достигается за счет введения инвертирующего 1 и параллельного

1695391

15 сумматоров, интегратора 2, генератора

12 низкой частоты, первого и второго выпрямителей 10 и 11, третьего ключа б, полосового фильтра 14 и источника 13 опорного напряжения. Выборка и запоминание в устройстве реализованы на базе интегратора со сбросом. Стабилизация параметров цепи выборки и запоминания осуществляется подачей на вход устройства параллельно основному тестового сигнала, частотный

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть йспольэовано в устройствах цифровой обработки сигналов с ограниченным спектром рабочих частот.

Целью изобретения является повышение точности аналогового запоминающего устройства.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства, Устройство содержит инвертирующий сумматор 1, интегратор 2, операционный усилитель (ОУ) 3, ключи 4 — б, одновибратор

7, накопительный элемент на конденсаторе

8. согласующий элемент на резисторе 9, выпрямители 10 и 11, генератор 12 низкой частоты, источник 13 опорного напряжения, полосовой фильтр 14 и параллельный сумматор 15, Устройство работает следующим образом. 1pll поступлении на управляющий вход устройства импульса замыкаются ключи 4 и

6 и происходит разряд конденсатора : в интеграторе на ОУ 3, т,е. сброс интеграт:ра на ОУ 3 в исходное (нулевое) состояние. По срезу управляющего импульса ключи 4 и 6 размыкаются, запускается одновибратор 7, который вырабатывает импульс выборки, открывающий ключ 5. При этом входной аналоговый сигнал через сумматор 1 и ключ

5 поступает на вход интегратора на ОУ 3, Если коэффициент усиления инвертирующего сумматора 1 равен единице, то за время длительности импульса выборки At на выходе OY 3 s результате интегрирования входного сигнала устанавливается напряжение

Лт

1- ьых - вх (0 ) Т1 гдэ 0 x {О) — среднее значение входного напряжения эа время интегрирования;

Ф

4ц

55 спектр которого отличается от частотного спектра основного сигнала с последующим частотным разделением сигналов, Автоматическое регулирование величины постоянной времени интегратора и напряжения смещения нулевого уровня позволяет не менее, чем в 10 раз повысить точность широкополосного аналогового устройства по сравнению с аналогичными по полосе пропускания. 1 ил.

T> — постоянная времени интегратора, равная произведению емкости конденсатора 8 на сопротивление резистора 9; д — аддитивная погрешность.

Как видно из приведенной формулы, выходное напряжения предлагаемого устройства так же, как и в прототипе, пропорционально входному напряжению с коэффициентом пропорциональности

Кт = At/T>, причем данный коэффициент К трудно поддерживать постоянным ввиду нестабильности емкости конденсатора 8, сопротивления замкнутого кляча 5 и длительности импульса выборки Л t на выходе одновибратора 7. Кроме того, аддитивная погрешность д в прототипе может быть весьма существенной как из-эа напряжения смещения нуля ОУ 3, так и из-за коммутационной погрешности в результате прохождения на конденсатор 8 параэитного заряда при включении ключей 4 и 5. Введение в предлагаемое устройство элементов 1, 2, б, 10 — 15 позволяет скомпенсировать эти погрешности эа счет сужения полосы рабочих частот входного аналогового сигнала. Предлагаемое устройство предназначено для работы с гармоническим входным сигналом с частотой fc порядка 1 1ЛГц. При этом поскольку входной сигнал устройства не содержит- постоянной составляющей, то в случае отсутствия корреляции между ьходным узкополосным сигналом и частотой импульсов управления в выходном напряжении устройства также должна отсутствовать постоянная составляющая. Аддитивная погрешность д, вызванная напряжением смещения нуля у ОУ 3, коммутационной погрешностью ключей, а также смeu:;åíèем нуля у ОУ в составе сумматора 1, в предлагаемом устройстве подавляется за сче-. введения цепи отрицательной обратной связи с выхода устройства через интегратор

2 на вход сумматора 1, причем постоянная

1695391

10

25

50 времени интегратора 2 Тг должна выбираться примерно на 2 порядка больше Т1, т.е. интегратор 2 работает в области сравнительно низких частот и может быть построен на прецизионном ОУ, напряжение смещения нуля которого и будет определять аддитивную погрешность предлагаемого устройства. Частота входного сигнала fc должна быть в диапазоне 1/Т< 2тг1с <1/Т2.

Что же касается стабилизации коэффициента передачи Кт устройства, то она достигается за счет введения в устройство генератора 12 низкой частоты, выпрямителей 10 и 11, фильтра 14 и параллельного сумматора 15. Сигнал с выхода генератора

12 с частотой и>т - 0,01/Т2 подается на не- . инвертирующий вход ОУ 3. Коэффициент передачи интегратора со сбросом на ОУЗ по неинвертирующему входу Кт+ равен: Ку =1+ — =.1+Кт.

Т

Коэффициент усиления инвертирующего сумматора 1 по каждому из его входов установлен равным 1. Модуль коэффициента усиления интегратора 2 Клз на частоте тестового сигнала «л определяется отношением частот ж2/шт, где cuz = 1/Т2, т.е.

Кл2 100. При этом, если амплитуда низкочастотного тестового сигнала на выходе генера сра 12 равна UT, на выходе устройства в результате действия отрицательной обратной связи тестовый сигнал будет определяться следующим выражением:

1+ Кт твых = т 1 + К

Таким образом, при Кт=1 и Кл 100 можно получить уровень подавления тестового сигнала на выходе устройства порядка

60 дБ по отношению к амплитуде информационнсгс сигнала U-..; если выбрать От 0,1, В то we время на выходе сумматора 1 напряжение тестово" î сигнала при больших значениях К -„будет равно:

ЖОт (1 + ).

Тем самым, если установить коэффициент передачи параллельного сумматора 15 по неинвертирующему входу в два раза больше, чем по первому инвертирующему входу для сигнала с выхода сумматора 1, то в результате действия сигнала отрицательной обратной связи с выхода сумматора 15 длительность импульса выборки Л t будет стремиться к такой величине, при которой (1+1/Кт)=2, т .е. Кт=1. При этом источник l3 опорного напряжения должен задавать лишь начальное значение напряжения на управляющем входе одновибратора 7, при котором достигается требуемая длительность импульса выборки Л t, уменьшая тем самым ошибку статизма в системе автоматического регулироваНия значения Кт.

Таким образом, коэффициент передачи предлагаемого аналогового запоминающего устройства на рабочей частоте Кт может быть стабилизироаан с точностью до 0,1, поскольку он определяется, в основном, точностью коэффициентов передачи у элементов 10, 11, 14 и 15 в цепи автоматического регулирования значения на низкой частоте, соответствующей тестовому сигналу.

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство для узкополосного сигнала, содержащее накопительный элемент на конденсаторе и согласующий элемент на резисторе, один вывод которого соединен с выходом первого ключа, другой вывод — с инвертирующим входом операционного усилителя, входом второго ключа и одной обкладкой кснденсатора, другая обкладка которого соединена с выходом второго ключа, выходом операционного усилителя и является выходом устройства, управляющий вход первого ключа соединен с выходом одновибратора, вход которого и вход второго ключа соьединены и ягляются входамуправления режимом работы устройства, с т л I". ч а ю щ е е с я тем, что, с ц лью повышения точности устро IcT ва, в него введены инвертирующий и параллельный сумматоры, интегратор. генератср низкой частоты, первый и второй выпрямители, третий ключ, пслсссасй фильтр и источник опорного напряжения, выход которого подключен к первому вычитающему входу параллельного сумматора, суммирующий и второй вычлтаю ций входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго выпрямителей, а выход — с входом упр=.аления длительность1о одновибратора, выход операционного усилителя подключен к входу интегратсса, выход которсгс соединен с первым входом инвертирующего сумматора, второй вход которого является информационным входом устройства. а выход подключен к входу первого ключа и входу полосового фильтра, выход которого соединен с входом второго выпрямителя, выход генератора низкой частоты подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя и входу первого выпрямителя, вход третьего ключа соединен с выходом первого ключа, выход— с шиной нулевого потенциала устройства, управляющий вход — с управгяющим Входам второго ключа