Устройство квазифильтрации гармоник для преобразователей фаза-код

 

О ll И C---А -й--Й--Е

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено01.06.73 (21)1930354/21 с присоединением заявки № 1932123/21 (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.05,78 Áþëëåòåíü № 17 (45) Дата опубликования описания 13, 54. 5, Союз Советских

Социалистических

Республик (И) 606208 (51) М. Кл.

Н 03 К 13/20

Государственный иомитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681,325 (088 8) (72) Автор изобретении

Л. К. Чумак (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КВАЗИФИЛЬТРАЦИИ ГАРМОНИК

ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ФАЗАКОД >

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для построения преобразователей «фаза-код».

Известно устройство преобразования фазовых сдвигов в код, содержащее нуль-орган, элементы И, триггеры, генератор, делитель частоты, счетчик интервалов 15, блок переноса, регистр 15, делители 2:1, формирователи, ключи, преобразователь «амплитуда-код» и реверсивные счетчики (1).

Недостаток этого устройства — необходи1О мость в большом числе выборок сигнала и вычислении нелинейных зависимостей. Это требует большого объема аппаратуры и приводит к возникновению дополнительных погрешностей.

Известно также устройство, содержащее входные формирователи, выходами соединен- 15 ные со входами нуль-органов, триггеры, выходами подключенные к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены с выходами ограничителей амплитуд импульсов, входы которых через дифференцирующую цепочку соединены с выходом задающего генератора, а выходы элементов И через инвертор и элемент ИЛИ соединены со входом счетчика импульсов (2j

Однако это устройство не позволяет уменьшить влияние нечетных гармоник. 25

Цель изобретения — повышение точности фильтрации гармоник.

Достигается эта цель тем, что в устройство, содержащее формирователь уровня опорного напряжения, первый и второй компараторы, первый и второй элементы совпадения, генератор импульсов, элементы равенства кодов, триггеры и первый сумматор напряжений, введены решающие усилители для каждой фильтруемой гармоники, выполняющие сложение и деление, соединенные выходами со входами первого сумматора напряжений, и многоконтурный следящий аналого-цифровой преобразовать с п — 1 (и — порядок фильтруемой гармоники) замкнутыми контурами преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя «коднапряжение» (ПКН), входом питания>подключенного через коммутатор-распределитель к выходу формирователя уровня onîðíîãî напряжения, второго сумматора напряжений, вторым входом соединенного с выходом источника входного сигнала, третьего компаратора, третьего элемента совпадения, вторым входом соединенного с выходом генератора импульсов и информационным входом ключа отсчета, который вторым входом соединен с выходом первого элемента совпадения, счетчика, входом соединен606208 ного с выходом ключа отсчета, и арифметического блока„соединенного кодовым выходом со входом ПКН, входом начала отсчета — с выходом первого элемента совпадения, выходом готовности отсчета — с первым входом соответствующего четвертого элемента совпадения и входом конца отсчета- — со входом гашения счетчика и выходом третьего элемента совпадения, причем выходы четвертых элементов совпадения через триггеры и второй элемент совпадения соединены с управляющими входами ключей готовности, информационный вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего ПКН, а выход — со входом решающего усилителя данной гармоники.

Функциональная схема устройства для компенсации фазовой погрешности, вносимой второй, третьей и кратными им гармониками, приведена на фиг. 1, а на фиг. 2 — поясняющая временная диаграмма.

Источник l входного сигнала соединен через компаратор 2 с первым входом элемента 3 совпадения. Каждый контур аналого-цифрового преобразователя состоит из ключа,4 отсчета, сумматора 5 напряжений, компаратора б, элемента 7 совпадения, счетчика 8 и арифметического блока 9. Многоконтурный следящий АЦП 10 содержит также в каждом контуре преобразователь код-напряжение (ПКН)

11. Первые входы преобразователей соединены с выходом формирователя 12 уровня опорного напряжения через коммутатор-распределитель

13. Выходы АЦП 10 через элементы 14 совпадения и триггеры 15 соединяются со входами элемента 16 совпадения, выход которого соединен с управляющими входами ключей 17 готовности, информационными входами соединенных с выходами соответствующих ПКН 11. Выходы ключей 17 соединены через решающие усилители 18 со входами сумматора 19 напряжений, выходом соединенного с входом компаратора 20. Генератор импульсов 21 выходом соединен со входом элемента совпадения 3 и входами ключей 4 и элементов 7 всех контуров преобразования.

Работает устройство следующим образом.

С источника 1 входной сигнал поступает на компаратор 2, который формирует импульсы в момент перехода входного сигнала через нулевой уровень от « — » к «+». Последовательность этих импульсов с периодами входного сигнала Т показана на фиг. 2 а. На фиг. 2 б показана последовательность импульсов генератора 21 с периодом Т>. Величина Т близ-. ка к Т. В момент совпадения импульсов генератора и компаратора 2 срабатывает элемент совпадения 3, что на фиг. 2 соответствует моменту t = О. Временной интервал То соответствует циклу между двумя соседними совпадениями импульсов генератора 21 и компаратора 2. / — число импульсов генератора, содержащееся в интервале То, т.е. цифровой эквива-. лент коэффициента расширения (умножения) К.

Например, для третьей гармоники точки выборки сигнала определяются как О, Т/3 и 2Т/3.

60 ции фазовой погрешности при подаче сигнала При разбиении периода Т с помощью нониусного метода эти интервалы расширяются в

К раз:

КТ/3 = Tp/3 H 2КТ/3 = 2Tp/3

Очевидно, что уровни входного сигнала в точках Т/3, Tp/3 и 2Т/3, 2Tp/3 соответственно одинаковы. Цифровые эквиваленты временных интервалов для выборок сигнала соответственно равны +/3 и 2 1 /3. После срабатывания элемента совпадения 3 ключ 4 начинает пропускать импульсы генератора 21 на счетчик 8.

В зоне выборки U,-., (ôèã. 2), когда разность между кодами, записанными в счетчик 8 и заданными в арифметический блок 9, достигает величины, определяемой разрядностью ПКН 11, начинает изменяться уровень постоянного тока, выдаваемый с ПКН на сумматор 5. При переходе входного сигнала через уровень выходного напряжения ПКН срабатывает компаратор 6.

При изменении выходного напряжения ПКН соответственно изменяется точка привязки импульса компаратора б (фиг. 2 r). Уровень выходного напряжения ПКН изменяется с помощью кода, вырабатываемого арифметическим блоком. Этот импульс смещается до совпадения с заданным импульсом генератора (фиг. 2 в, г). При совпадении срабатывает элемент сов25 падения 7, закрывается ключ 4, обнуляется счетчик 8 и прекращается изменение выходного напряжения ПКН. Таким образом, окончание работы следящего АЦП фиксируется моментом совпадения двух импульсов по времени, что ,происходит с высокой точностью.

Уровни напряжений постоянного тока, соответствующие уровням входного сигнала в заданных точках периода, через ключи готовности 17 поступают на решающие усилители 18, которые для выделения уровней заданных гармоник складывают и делят выходные нацряжения соответствующих ПКН. В свою очередь, напряжения, соответствующие уровням фильтруемых гармоник, вместе со входным сигналом поступают на суммирующий усилитель 19.

При переходе входного сигнала через уровень напряжения постоянного тока, соответствующего суммарному уровню всех фильтруемых гармоник в заданной точке, компаратор 20 вырабатывает импульс, угловое (временное) положение которого компенсирует фазовую по4 грешность данного канала. Конец процесса преобразования в каждом контуре фиксируется элементом 14 совпадения и триггером 15. Готовность всех контуров АЦГ1 фиксируется элементом 16 совпадения. Работа устройства в диапазоне входных сигналов по уровню обеспечивается с помощью формирователя 12 уровней опорного напряжения, который имеет ряд дискретных выходов опорных напряжений разных полярностей. Эти выходы с помощью коммутатора-распределителя 13 подключаются ко

55 входам питания соответствующего ПКН. Коммутация уровней и знака напряжения питания

ПКН происходит с учетом необходимого уровня, определяемого числами 1 /2, Y/3 и 2 +/3, которые для данного устройства являются фиксированными величинами. Обнуление компенса606208

Формула изобретения и

«f» вериг. 2 на обнуляющие входы триггера 15 предусматривается для контроля, юстировки и для случая работы в цикле с другими устройствами.

Устройство квазифильтрации гармоник для преобразователей «фаза-код», содержащее формирователь уровня опорного напряжения и первый компаратор, выход которого соединен с первым входом первого элемента совпадения, вторым входом соединенного с выходом генератора импульсов, второй элемент совпадения, элементы равенства кодов, триггеры, входы гашения которых соединены с шиной обнуления, первый сумматор напряжений, выходом соединенный со входом второго компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации гармоник, в него введены решающие усилители для каждой фильтруемой гармоники, выполняющие сложение и деление, соединенные выходами со входами первого сумматора напряжений, и многоконтурный следящий аналого-цифровой преобразователь с и — 1 (и — порядок фильтруемой гармоники) замкнутыми контурами преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединен- 25 ных преобразователя «код-напряжение» (ПКН), входом питания, подключенного через коммутатор-распределитель к выходу формирователя уровня опорного напряжения, второго сумматора напряжений, вторым входом соединяемого с выходом источника входного сигнала, третьего компаратора, третьего элемента совпадения, вторым входом соединенного с выходом генератора импульсов и информационным входом ключа отсчета, который вторым входом соединен с выходом первого элемента совпадения, счетчика,; входом соединенного с выходом ключа отсчета, и арифметического блока, соединенного кодовым выходом со входом

ПКН, входом начала отсчета — с выходом первого элемента совпадения, выходом готовности отсчета — с первым входом соответствующего четвертого элемента совпадения и входом конца отсчета — со входом гашения счетчика и выходом третьего элемента совпадения, причем выходы четвертых элементов совпадения через триггеры и второй элемент совпадения соединены с управляющими входами ключей готовности, информационный вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего ПКН, а выход — со входом решающего усилителя данной гармоники.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 331331, G 01 R 25/08, 09.01.70.

2. Авторское свидетельство СССР № 227721, G 01 R 25/08, 10.10.67.

ЦНИИПИ Заказ 2416/36

Тираж 1086 Подписное

Филиал ППП <.Патенг», г. Ужгород, усн Проектная, 4