Т в. в. смеляков

 

О Il И С А Й И Е 375774

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респуолик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено З О.XI.1970 (№ 1498 311/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.Ш.1973. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 27Х1.1973

М. Кл, Н 03k 5/156

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.373.42(088.8) Авторы изобретения

В. В. Смеляков

Заявитель

ЛИНЕЙНЫЙ АППРОКСИМАТОР ГЕНЕРАТОРА

СИНУСОИДАЛЬНЪ|Х КОЛЕБАНИЙ ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЪ|

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при высокоточных измерениях, поверке инфранизкочастотной аппаратуры, а также при экспериментальном определении динамических характеристик систем автоматического контроля, регулирования и управления.

Известен линейный аппроксиматор генератора синусоидальных колебаний инфранизкой частоты, содержащий интегратор, инвертор, коммутатор, сумматор и усилитель постоянн ого тока.

Известные аппроксиматоры не обеспечивают аппроксимацию ступенчатой синусоиды в диапазоне частот. В ступенчатом аппроксиматоре величина ступеньки порядка k остается неизменной при всех частотах. Поэтому известные схемы аппроксиматоров в диапазоне частот использовать невозможно, так как наклон кривой выходного напряжения линейного аппроксиматора на данном участке с ростом частоты выходного напряжения увеличивается.

Цель изобретения — уменьшение коэффициента нелинейных искажений выходного напряжения генератора в широком диапазоне инфранизких частот.

Для достижения этой цели на входе интегратора включен преооразователь код — напряжение. Выход коммутатора подключен ко входу усилителя постоянного тока генератора.

На фиг. 1 изображена, схема аппроксиматора; на фиг. 2 показаны кривая 1 ступенчатой

5 аппроксимации при равномерном квантовании по времени и кривая 2 линейной, аппроксимации при числе ступенек р на период формируемой синусоиды равном 36.

Аппроксиматор 1 содержит интегратор 2, 10 инвертор 8, коммутатор 4, реверсивный счетчик 5 коммутатора с триггером реверса б и схемой совпадения 7, логическую схему 8 и дешифратор 9. На входе интегратора включен. преобразователь 10 код — напряжение.

15 Выход коммутатора 4 подключен ко входу усилителя постоянного тока (УПТ) 11 генератора 12.

Другой вход инвертора 8 соединен, с одним из выходов триггера знака 18 реверсивного

20 счетчика 14 генератора.

На фиг. 2 ци фрами 0, 1, 2, 3, ... 46, ... обозначены импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика 14, а цифрами О, 1, 2, 3 ... 18 отмечены его показания при форми25 ровании первой половин ы ступенчатой синусоиды при работе счетчика в режиме суммирования. Точками 18, 17, 16 ... 3, 2, 1, 0 отмечен ы показания реверсивного счетчика 14 при формировании второй половины ступенчатой

30 синусоиды при работе счетчика в режиме вы375774 читания. Следовательно, при поступлении в счетчик 14 первых 18 импульсов он переключается на вычитание, а при поступлении

36 импульсов (при нулевых показаниях) счетчик опять переключается н а суммирование.

U= — напряжение постоянной составляющей формируемой кривой; 10, UI, U2, ... U 8 — напряжение отдельных ступенек на выходе преобразователя код— аналог 15 при ступенчатой аппроксимации;

U1 (t), U2 (t) — линейно изменяющиеся напряжения между точками 1, 2, 3, ... 18 при линейной аппроксимации; р — число ступенек на период (р=36);

Т= — — период формирования

f кривой.

Когда напряжение на выходе преобразователя код — аналог (ПКА) 15 генератора между точками О, 1, 2, 3, 4 ... 18, 17, 16 ... 2, 1, 0 изменяется ступеньками, а на, выходе линейного аппроксиматора 1 линейно, выходное напряжение генератора на выходе суммирующего УПТ 11 изменяется по кривой 1.

Напряжения на отдельных ступеньках и величины сту.пенек можно выразить уравнением

/ 360

U = — U= — U cos — i

= — U — U cos(1О i), i = 1,2,3,... 18; U = ) О.

При p=36

Ш1 — ЛУР72 l - -1 — AU 19 — 1 °

Например, AЛ1=Ю18, AU2 1 1.117.

Ступеньки от 1-й до 9-й последовательно возрастают, а от 10-й до 18-й убывают в обратнойй последовательности.

Линейно изменяющиеся. напряжения на участках определяются уравнениями (2) U,(t) = Ы3, + У,„(t), Ul,a(t) = 01,7аЬр о

Ul0 колебаний на выходе генератора, градуированного в единицах частоты при условии, что f»=p.

117 1181 коэффициент умножения умножителя частоты; где f = — =10 — "k — частота синусоидальных

Т

20 о где Uq, =p k входное н апряжение интегратора 2 при AU;=1, а величины AU; можно

50 рассматривать как постоянные множители при выходном н апряжении интегратора

И1, Я на, каждой ступени.

Такое разделение величин удобно с точки зрения построения интегратора. В этом случае при формировании колебаний заданной частоты f 10-" k на вход интегратора 2 пеТ Т риодически, с периодом At= — = —, подаетр 36

О

60 ся постоянное напряжение величиной Up,< ——

=р 10 — k на время интегрирования г=Л вЂ” — 4, где t0 промежутки времени между импульсами. Для приведения интегратора в исходное состояние за время 4, он на это вре65 мя шунтируется малым сопротивлен ием.

71 — число включенных декад делителя частоты;

1 — время интегрирования в пределах каждой ступе5 ни, изменяющееся от 0 до At;

At — длительность одной ступени;

f» — частота на выходе дели10 теля 1б;

gi7, f18 — коэффициенты деления делителей 17 и 18;

U„.,a(t) — выходное напряжение на выходе линейного ап15 проксиматора;

О

Ul,a — постоянное напряжение ,на входе интегратора 2, формируемое в соответствии с номером i-ступени, установленным коэффициентом умножения k умножителя 19 и коэффициентом деления 1120=

= 10" декадного делите25 ля 20.

Из (2) и (3) види о, что для получения линейно изменяющегося напряжения на произвольном участке i необходимо к напряжению ступеньки U; добавить линейно изменяющееся напряжение U; g,(t) линейного аппроксиматора 1, полученное интегрированием напряжения Ul,> =AU р 10 — 18. Значение р в выО ражении фиксировано. Величина k задается декадным делителем 21 умножителя 19, а и— числом включенных декад делителя 20. Величины k и и при форсированной частоте

=10 —" k остаются неизменными. Постоянные величины AU;, которые определяют из урав40 нения 1, заранее известны и повторяются в процессе формирования в определенной последовательности. Поэтому выходное напряжение линейного аппроксиматора данной ступеньки можно представить в виде

Ul,7,® = Ы31 U7,, nt=AUl U0,ß, о 375774

Импульсы входного напряжения интегратора 2 с периодом At,д лительностью т величиной U,„=р 10 " k формируются отдельным декадным преобразователем код — аналог 10 параллельного типа„управляемым триггерами декадного делителя 21 в умножителе частоты 19. При этом соответствующие ключи первой декады ПКА 10 управляются триггерами первой декады делителя 21, ключи второй декады ПКА 10 управляются соответствующими триггерами второй декады и т. д.

На вход интегратора 2 необходимо подавать напряжение Up„=р 10 —" k. о

Для этого нужно, чтобы напряжение источника питания ПКА 10 было Е=р 10 — ".

Здесь р — число ступенек на период формируемой кривой — величина, постоянная (р==36); и — число включенных декад декадного делителя 20 устанавливается переключателем в соответствии с требуемой частотой формированием (и=О, 1, 2, 3).

На каждой ступени выход интегратора, 2 подключается к УПТ 11 через свое входное сопротивление, определяемое для каждой стуRÎ пен и Р2, —, где 14 — сопротивление об102 ЬУ ратной связи усилителя.. При p= 36 таких ступеней различных сопротивлений будет 9 (R2,i, Л2,2 ". R„). Включение сопротивлений в необходимой последовательности обеспечивается ключами коммутатора 4, управляемыми отдельным реверсивным счетчиком 5 через дешифратор 9 на 9 выходов.

Из кривой фиг. 2 видно, что в точках переключения реверсивного счетчика 5 с режима суммирования на режим вычитания (после поступления на вход реверсивного счетчика 14 восьми импульсов, при показаниях счетчика, равных 8) и в точках переключения. реверсивного счетчика 14 с режима вычита,ния на режим суммирования (после поступления на вход 17 импульсов, при нулевых, показаниях счетчика 5) две соседние ступеньки по величине одинаковы. Поэтому необходимая очередность. следования ступенек, как в возрастающем порядке (при работе счетчика в режиме суммирования), так и в убывающем порядке (в режиме вычитания. счетчика 5) соблюдается только тогда, когда, 9-й, 18-й, 27-й и т. д. входные импульсы счетчика блокированы. Эту задачу можно решить, например, путем установки на входе реверсивного счетчика 5 логической схемы 8. Схема 8 содержит вентиль, управляемый отдельным триггером, первый вход которого соединен со входом вентиля, а второй вход через схему

«ИЛИ» соединен с отдельными входами триггера знака 6. Следовательно, 9-й, i18-й, 27-й и т. д. импульсы не проходят через вентиль на вход счетчика 5 и в промежутках между импульсами: 8 — 10; 17 — 19; 26 — 28 и т. д. входные сопротивления коммутатора 4 остаются неизменными.

З0

УПТ 11 представляет собой совокупность суммирующей схемы с операционным усилителем.

Из кривых фиг. 2 видно, что напряжения всех ступенек У;(подаются на вход УПТ

11 со своими знаками, а, линейно изменяюо щиеся напряжения каждой ступени Us,> (t) н а выходе интегр атор а всегда положительны.

Из фиг. 2 также видно, что на участке формирования первой половины ступенчатой синусоиды, когда реверсивный счетчик 14 ра ботает на суммирование, знаки напряжения ступен ек U; и линейно изменяющихся напряжений на участках Ui,I, (t) положительны. Поо скольку U,. (О (меньше нуля), то Н,ю (t) должны быть положительны. Следовательно, при работе реверсивного счетчика 14 на суммирование напряжения с выхода интегратора должны подаваться на вход УПТ 11 без изменения знака.

На участке формирования второй полуволны ступенчатой синусоиды, когда реверсивный счетчик 14 работает на вычитание, знаки напряжений ступенек U; и линейно изменяюо щихся напряжений на участках Uc,n (t) сово падают. Поскольку У;(О, то U<,д (t) тоже отрицательны. Следовательно, при работе реверсивного счетчика 14 на вычитание напряжения с выхода коммутатора 4 подаются на вход УПТ 11 с изменением знака. Известно, что эту задачу можно решить различимыми способами. Например, применением ин вертора 8 с операционным усилителем, коэффициент усиления которого равен единиде.

Таким образом, при работе реверсивного счетчика 14 на суммирование выход интегратора 2 соединен со входом УПТ 11 непосредственн о через коммутатор 4, а при работе реверсивного счетчика 14 на вычитание выход интегратора 2 соединен со входом УПТ 11 через инвертор 8 н коммутатор 4. Операция переключения инвертора. 8 осуществляется электронным ключом на два положения, управляемым триггером знака реверсивного счетчика 14, Кроме указанных н апряжений на вход

УПТ 11 подается напряжение смещения U для устранения постоянной составляющей в выходном напряжении генератора или для изменения ее в нужных пределах.

Предмет изобретения

Линейный аппроксиматор генератора синусоидальных колебаний инфранизкой частоты, содержащий последовательно соединенные интегратор, инвертор, другой вход которого соединен с одним из выходов триггера знака реверсивного счетчика генератора,, коммутатор, второй вход которого подсоединен ко входу реверсивного счетчика генератора через логическую схему, реверсивный счетчик со схемой совпадений и триггером реверса, и дешифратор, отличающийся тем, что, с целью

375774 у«меньшения коэффициента нелинейных искажений выходного напряжения генератора, на входе интегратора включен преобразователь код — напряжение, а выход коммутатора подключен ко входу усилителя постоянного тока генератора.

Фиг.1

«о а д!7

171—

15 — !- — !-!

6 15!

4 -L -4- 1- 1 Ф- 1-!

4,, !,11

I I I — 1

ГГГГ- ! 12! I I I (I I I

1-Г -!С. - t-1-! -т!1! 1I I! I I I I I

- В,.„

«««ч;> о э

11 ! го! ! ! !1а — — -1- т 1-! — !!!!1! ! I! !!

1-I-qI-I-I — I-I I- — I-I !—

Т la! I !

-I-1-1- -1-Г1-1-1! ! Ll-14 4- Ф LI I7

1 Ц 3 Ц 11!

1

I ! !!

5 1- Т вЂ” 1--Г т-! — 1- -г1-т-г — -! — Г1=

1 -) -1„! — -! тФ "- 1-1-1Ф)- — I I l - 1-4-1Г -! 1-—

15 15 17 19 21 25 25 27 29 Л 55 Л 57 .7У 41 45 И

1 2 5 4 5 Б 7 8 9 10 11

О

do< =—

5БО

1Риг.2

Редактор М. Мазурова Корректор Н. Прокуратова

Составитель М. Порфирова

Заказ 1738/1 Изд. № 1380 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2!

I !

1

I

I ! !

1

1 !!

1 !!!

11! ! !1!

11 I I

1! !!

I ! 1