Нормализатор инфранизкочастотного сигнала

 

CoIo3 Советски к

Социалистических

Республик

O П И С А Н И Е (922690

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 01.08.80 (21) 2965188/24-0 (5I)M. Кл.

G 05 F 1/44 с присоединением заявки РЙ

Эщдарствееьй кемвтет

СССР ае делам лаебретенкй и открытии (23) ПриоритетОпубликовано 23.04.82, Бюллетень Мт 15 (53) УДК 621.316.

722 1(088 8) Дата опубликования описания 2 3. 04 .82 (72) Автор изобретения

В. т . Кондратов

Ордена Ленина институт кибернетики АН укррЪЪнекой...ССР

1 ! (71) Заявитель 54) нориАлизАтоР инфРАнизкочАстотного сигнАлА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации переменного напряжения и при построении высокоточных частотомеров, фазометров, анализаторов фазочастотного спектра, умножи. телей частоты и другой электронной аппаратуры диапазона инфранизких частот.

Известны нормализаторы электри10 ческого сигнала (11 и (2) .

Первый нормализатор содержит регулирующий орган, входом подключенный к входной клемме, а выходом— через усилитель мощности к выходной

15 клемме, и блок обратной связи, входом подсоединенный к выходной клемме, а выходом — к управляющему входу регулирующего органа и .

Недостатком- известного устройства является недостаточная точность и быстродействие нормирования инфранизкого сигнала в широком диапазоне частот, что обусловлена наличием инерционных элементов и влиянием дрейфа нулей усилителей, их времен. ной и температурной нестабильностью.

Второй и наиболее близкий к данному техническому решению нормализатор содержит первый автоматический ( переключатель, .фильтр, первый и е второи формирователи, причем выход фильтра связан с выходной клеммой уст ройст ва (21 .

Известному устройству присущи недостаточная точность и быстродействие нормирования инфранизкочастотного сигнала в широком диапазоне частот.

Эти недостатки обусловлены наличием такйх инерционных и нелинейных элементов, как преобразователь переменного напряжения в постоянное, усилители-ограничители, трансформатор и др.

Преобразователь переменного нап" ряжения в постоянное имеет на выходе

3 92269 инерционный фильтр, который снижает быстродействие. Усилители-ограничители вносят в преобразованный сигнал дополнительные фаэовые сдвиги, представляющие собой амплитуднофазовую погрешность преобразования. В диапазоне инфранизких частот эти погревности достигают значительных величин. Существующие трансформаторы не обеспечивают высокую точность переда" В чи инфранизкочастотного сигнала. Все это ограничивает возможности использования известного устройства в ка" честве нормапизатора.

М

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия нормирования инфранизкочастотного сигйала в ши- роком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что в. нормализатор инфраниэко" . частотного сигнала введены блок измерения амплитуды, блок выделения нулей сигнала, логический элемент ИЛИ, триггер, генератор часто- уз ты преобразования, второй автоматический переключатель, делитель и последовательно соединенные между собой и с выходом первого автоматического переключателя аналого-цифО ровой преобразователь, блок логичес-, ких элементов И, регистр и цифроаналоговый преобразователь, выход кото- рого соединен с входом фильтра,. аналоговый вход цифроаналогового пре35 образователя подключен через делитель напряжения к выходу первого формирователя, входы которого соединены с выходами триггера и с управляющими входами второго автоматического переключателя,,выход которого подключен к дополнительному входу аналого-цифрового преобразователя, сигнальные входы второго автомати:ческого переключателя соединены с парафазными выходами блока измерения амплитуды, вход которого подключен к входной клемме, с которой соединен и вход блока выделения нулей сигнала, выходы которого подключены к входам триггера и логи ческого элемента ИЛИ, выход которого через второй формирователь соединен с управляющим входом регистра, управляющие входы блока логических элементов И объединены между собой и подключены к первому выходу генератора частоты квантования, второй вмход которого подключен к управляю0 ф щему входу первого автоматического переключателя, первый сигнальный . вход которого подсоединен к входной клемме, а второй соединен с об- щей шиной.

На чертеже приведена функциональная схема нормализатора инфраниэкочастотного сигнала.

Нормализатор состоит иэ первого автоматического переключателя 1, - генератора 2 частоты квантования, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3, блока логических элементов И 4, регистра 5, цифроаналогового преобразователя (ЦАП)6, фильтра 7 нижних частот, блока 8 измерения амплитуды,.второго автоматического переключателя 9, первого и второго формирователей 10 и 11, делителя 12 напряжения, блока 13 выделения нулей сигнала, триггера 14 и логического элемента ИЛИ 15.

Один из входов первого автоматического переключателя 1 соединен с входной клеммой,его второй вход подключен к общей шине, цепь управ" пения автоматического переключателя 1 соединена с вторым выходом генератора 2 частоты коммутации.

Выход первого автоматического переключателя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 3, дополнительный вход которого соединен с выходом второго автоматического переключателя 9, а .выходы АЦП 3 подключены через блок 4 логических элементов И к входам регистра 5. При этом управляющие входы блока 4 ло: гических элементов И объединены и соединены с вторым выходом генератора 2 частоты квантования.

Управляющий вход регистра 5 подключен через первый формирователь 10 к выходу логического элемента ИЛИ 15. Выходы регистра 5 соединены со входами ЦАП 6, аналоговый вход. которого через делитель 12 нап I ряжения подключен к выходу второго формирователя 11. Выход ЦАП 6 через фильтр 7 нижних частот подключен к выходной клемме устройства.

Цепь управления второго автоматического переключателя 9 соединена с входами второго формирователя 11 и подключена к выходам триггера 14.

Входы триггера 14 соединены с входами. логического элемента ИЛИ 15 и подключены к выходам блока 13 выделения нулей сигнала. Вход блока 13 зо

5 922 выделения нулей сигнала соединен с входом блока 8 измерения амплитуды и подключен к входной клемме.

Нормали затор инф рани з ко частот ного сигнала работает следуюЩим обра-. зом.

На один из входов первого автомати-, ческого переключателя 1 поступает инфранизкочастотный (ИНЧ) сигнал

U,(t) = .;5„,а, (1) >о нормируемый по амплитуде до значе" ния Um = Оп. На второй вход авто,матического переключателя 1 поступает нулевой потенциал.

Автоматический переключатель, 1 управляется импульсным напряжением с первого выхода генератора 2 частоты квантования.

В результате на вход аналого-цифрового преобразователя 3 в моменты zp времени t; поступают выборки из ИНЧ сигнала (!), которые преобразуются в код числа где Ооп = Uw - амплитуда опорного напряжения АЦП, поступающего на дополнит ел ьный вход АЦ П, Моменты времени б определяются значением частоты генератора 2, Опорное напряжение Uan формируется с помощью блоков 8, 9, 13 и 14. С помощью блока 8 измерения

35 амплитуды осуществляется измерение амплитуды входно го ИНЧ си гнала (1) в положительные и отрицательные полупериоды, запоминание измеренных значений и подачу их в виде постоян«но ных напряжений соответствующей полярности + U ю или -Ощ на входы второго автоматического переключателя 9 .

Последний управляется выходным напряжением триггера 14, на установочные

1j входы которого поступают короткие импульсы, с выхода блока 13 выделения нулей сигнала, характеризующие моменты перехода ИНЧ сигнала через нулевой уровень в положительном и от рицательном направлениях.

В результате на дополнительный вход АЦП поступает двухполярное опорное напряжение типа меандр с частотой следования и амплитудой, равное частоте и амплитуде входного ИНЧ сигнала.

Через блок 4 логических элементов И и регистр 5 код числа йа

690 6 поступает на вводы цифроаналогового преобразователя 6.

С помощью блока 4 логически элементов И осуществляется запись кода числа 14 в регистр 5. Управление блоком И 4 осуществляется импульсами напряжения с второго выхода генератора 2 частоты квантования.

В моменты перехода ИНЧ сигнала через нуль на выходах блока 13 выде-ления нулей сигнала формируются ко" роткие импульсы, которые через логи" ческий элемент ИЛИ 15 поступают на вход формирователя 10. Последний формирует импульсы управления работой регистра 5.

Импульсы с выхода первого формирователя 10 сбрасывают регистр 5 в нуль с целью установки нулевого уровня напряжения на выходе ЦАП 6.

На аналоговый вход ЦАП 6 с выхода делителя 12 напряжения поступает опорное напряжение с амплитудой

Uon,=U,,значение которогоустанавливают путем регулирования коэффициента деления делителя 12 напряжения.

На вход делителя .12 напряжения ,с выхода второго формирователя 11 поступает опорное двухполярное напряI жение с амплитудой U = 0о„, и час". тотой следования, равной частоте входного сигнала. Это достигается за счет включения формирователя 11 к выходам триггера 14.

С помощью ЦАП 6 осуществляется пресбразование кода числа М в напряжеТак как U — = U с учетом выражеЕ ния (2) для М,; получим (g, ) jJ JX+t+l} U б ц

3 P""

=0Ьб (61 = ОН S Rti.

Для исключения высокочастотных составляющих в спектре выходного сигнала на выходе ЦАП 6 ставят фильтр 7 нижних частот с коэффициентом передачи, равным единице. В результате фильтрации на выходе нормализатора получают ИНЧ сигнал (б) = uÄ Sgt, ® нормированный по амплитуде.

В предложенном техническом решении повышение точности достигается за счет аналого-цифрового и цифро" аналогового преобразования входного

ИНЧ сигнала в преобразователях со

7 92269 специально сформированными опорными . двухполярными напряжениями определен ной величийы, Использование многоразрядных и быстродействующих АЦП и ЦАП в предло- з женном устройстве повышает не только точность и быстродействие нормирования ИНЧ сигнала, но и точность воспрб: изведения формы ИНЧ сигнала.

Поскольку для измерения амплитуды to

ИНЧ сигнала, например, в положитель» ные полупериоды, необходимо время, равное четверти периода., то быстродействие устройства от момента подачи ИНЧ сигнала на вход нормализатора 13 ,не превышает четверти периода. формула изобретения

Нормализатор и нфранизкочастот ного сигнала, содержащий первый автоматический переключатель, фИльтр, первый и второй формирователи, причем выход фильтра связан с выходной 2S клеммой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия нормирования инфранизкочастотного сигнала в ши1роком дипазоне частот, в него введены блок измерения амплитуды, блок выделения нулей сигнала, логический элемент ИЗИ, триггер, генератор частоты преобразования, второй автоматический переключатель, делитель напряжения и последовательно соединенные между собой и с выходом первого автоматического. переключателя аналого-цифровой преобразователь, блок логических элементов И, регистр

8 и цифроаналоговый рреобразователь, выход которого соединен с входом фильтра, аналоговый вход цифроаналового преобразователя подключен через делитель напряжения к выходу первого формирователя, входы которого соединены с выходами триггера и с управляющими входами второго автоматического переключателя, выход которого подключен к дополнительному входу аналого-цифрового преобразователя, сигнальные входы второго автоматического переключателя соединены с парафазными выходами блока .измерения амплитуды, вход которого подключен к входной клемме, с которой соединен и вход блока выделения нулей сигнала, выходы которого подключены к входам триггера и логического элемента ИЛИ, выход которого через второй формирователь соединен с управляющим входом регистра, управляющие входы блока логических элементов И объединены между собой и подключены к первому выходу генератора частоты квантования, второй выход которого подключен к управляющему входу первого автоматического переключателя, первый сигнальный вход которого подсоединен к входной клемме, а второй соединен с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 469119, кл. G 05 F 1/44, 1973.

2. Авторское с виде тел ьств о С CCP

Ю 419864, кл. G 05 F 1/38. f972., 922690

Составитель Ю.Опадчий

Техред М. Тепер Корректор С. Шекмар

Редактор А.Козориз

Филиал ППП ".Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 2578/61 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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