SU1115031A1 - Калибратор переменного напр жени - Google Patents

Abstract

КАЛИБРАТОР ПЕРЕМЕННОГО НА11Р51ЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, регулируюпщй элемент с дискретно управл емым коэффициентом передачи и усилитель мощности, выход которого подключен к выходной клемме и входу измерительного преобразовател , выходом соединенного с одним из входов узла сравнени , а также ключ, подключенный к выходу узла сравнени , источник опорного напр жени , запоминающий элемент и счетчик импульсов, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , в него введены блок суммировани , аналого-цифровой преобразователь , сдвиговые регистры, блок запоминани , опорный цйфроаналоговый преобразователь, блок выделени  нулей сигнала, блок временного сдвига и усилитель, причем блок суммировани  первыми входами подключен к выходам аналогово-цифрового преобразовател , вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, вторыми входами - к управл ющим входам регулирующего элемента с дискретно управл емым коэффициентом передачи и к выходам сдвиговых .регистров, а выходами - к входам сдвиговых регистров , блок запоминани  первым входом подключен к клемме дл  подключени  источника управл ннцего сигнала, вторым входом - к выходу счетчика импульсов , а выходом - с первому вхо (Л ду опорного, цифроаналогрвого преобразовател , второй вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , а выход - с другим входом узла сравнени , введенный дополнительный выход задаххцего генератора через блок выделени  нулей сигнала подключен к входам синхронизации СП сдвиговых регистров, входу счетчика о ;Импульсов и входу блока временного DO сдвига, первым выходом соединенного с входом управлени  ключа, а вторым выходом - с входом синхронизации запoмин aющeгo элемента, сигнальный -вход которого через усилитель подключен к вЬкоду ключа .

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к калибраторам переменного напр жени , и может быть использовано при построении информационно-измерительньк систем и систем автоматического контрол  и управлени . Известен калибратор переменного напр жени , содержащий задающий генератор , к выходу которого подключен регулирующий элемент, дифференциальньй компаратор, усилитель, источник опорного напр жений, схему выборкихранени , линейньй детектор, ключ и. счетчик импульсов. Данное устройство позвол ет получать амплитудно-мо/ улированное налр  жение, значени  сигнала несущей и модулирующей частоты которых калибро ваны по амплитудному либо действующему значению СИ . не обесОднако устройство печивает стабилизации. следователь но, и установки с высокой точностью заданной формы (значений) огибающей выходного сигнала, что не позвол ет калибровать его . спектр, так как спектр выходного сигнала калибратора однозначно св  зан с формой его огиёанщей. I Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  калибратор переменного напр жени , содержащий последовательно сбёдайенные задающий генератор, регулирующий эле мент с дискретно управл емым коэффициентом передачи и усилитель мощност выход которого подключен к выходной клемме и к входу измерительного преобразовател , выходом соединенного с одним из входов схемы сравнени , а также ключ,подключенный к выходу схемы сравнени , источник опорного напр жени , запоминающий элемент и счетчик импульсов 21 . Известный калибратор не может быть использовандл  получени  амплитудно модулированного по произвольно задан ному закону переменного напр жени , дискретные значени  огибагацей которого (амплитудные значени  несущего колебани ) могут существенно отличатьс  друг от друга в каждый полупериод несущего колебани  и при этом должны быть стабилизированы и заданы с высокой точностью, что дает воз можность из исходного колебани  прецизионной формы волны, например, синусоидального колебани , представл ющего собой чисто гармонический сигнал , путем его амплитудной модул ции получать на выходе калибратора испытательные сигналы, имеющие наперед заданный в широкой полосе частот,легко перестраиваемый и калибрированный с высокой точностью спектр. Отработка корректирующего воздействи , сформированного в соответствии с заданным значением амплитуды несущего колебани  в один, например К-й, его период (полупериод) будет происходить уже в последующий (К+1)-и период ( полупериод) несущего колебани , когда амплитудное значение несущего колебани  должно быть уже другим и может существенно отличатьс . Кроме того , процесс отрабртки заданного значени  амплитуды выходного сигнала в известном устройстве происходит за несколько периодов несущего колеба- ;ни . Т.е. из-за ограниченного быстродействи  системы стабилизации калибратор не обеспечивает стабилизации, а следовательно, и установки с высокой точностью заданных значений (формы ) огибающей выходного амплитудномодулированного сигнала, что не позвол ет кабровать его спектр. Таким образом, недостатком известного устройства  вл етс  невозможность его использовани  дл - получени  испытательных сигналов, имею1цих наперед заданный в широкой полосе частот,легко перестраиваемый и калибрированный с высокой точностью спектр путем амплитудной модул ции исходного колебани  пр ецизионной формы волны. В результате функциональные возможности известного устройства в значительной степени ограничены. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей калибратора переменного напр жени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в калибратор переменного напр жени , содержащий последовательно соединенные задающий генератор, регулирующий элемент с дискретно управл емым коэффициентом передачи и усилитель мощности, выход которого подключен к выходной клемме и входу измерительного преобразовател , выходом соединенного с одним из входов узла сравнени , а также ключ, подключенный к выходу узла сравнени , источник-опорного напр жени , запоминающии элемент и счетчик импульсов, введены блок суммировани , аналогоцифровой преобразователь, сдвиговые регистры, опорный цифроаналог.овый; преобразователь, блок запоминани , блок выделени  нулей сигнала, блок временного сдвига и усилитель, причем блок суммировани  первыми входами подключен к выходам аналого-цифрового преобразовател , вход которого соединен с выходом запоминающего элемента , вторыми входами - к управл ю щим входам регулирующего элемента с дискретно управл емым коэффициентом передачи и к выходам сдвиговых регистров, а выходами - к входам сдви говых регистров блок запоминани  пер вым входом подключен к клемме дл  подключени  источника управл ющего сигнала, вторым входом - к выходу счетчика импульсов,/а выходом - к первому входу опорного цифроаналогового преобразовател , второй вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени  а выход - с другим входом узла сравнени , введенный дополнительный выход задающего генератора через блок выделени  нулей сигнала подключен к входам синхро низации сдвиговых регистров, входу счетчика импульсов и входу блока вре менного сдвига, первым выходом соеди ненного с входом управлени  ключа, а вторым выходом - с входом .синхронизации запоминающего элемента, сигнальный вход которого через усилитель подключен к выходу ключа. На фиг. 1 представлена структурна  схема калибратора переменного напр жени ; на фиг. 2 - пример построени  блока вьщелени  нулей сигнала; на фиг, 3 - пример построени  блока вре менного сдвига; на фиг.А -временные диаграммы, по сн ющие работу калибра тора переменного напр жени . Калибратор переменного напр жени  содержит задающий генератор 1, первый выход которого через последовательно соединенные регулирующий элемент 2 с дискретно управл емым коэффициентом передачи и усилитель 3 мощности подключен к выходной клемме 4 и к входу измерительного преобразова тел  5, выходом соединенного с первым входом узла 6 сравнени , второй вход которой через опорный цифроаналоговый преобразователь 7 подключен к вы-I ходу источника 8 опорного напр жени  11 1 а выход через последовательно соединенные ключ 9, усилитель 10 и запоминающий элемент 11 подключен к входу аналого-цифрового преобразовател  12, выходами подсоединенного к первым входам блока 13 суммировани , вторые входы которого подключены к управл ющим входам регулирующего элемента 2 с дискретно управл емым коэффициентом передачи и к выходам сдвиговых регистров 14, а выходы - к входам сдвиговых регистров 14, блок 15 выделени  нулей сигнала, входом соединенный с вторым выходом задающего генератора 1, а выходом подключенный к входам синхронизации сдвиговых регистров 14 к входу счетчика 16 импульсов и к входу блока 17 временного сдвига, первый выход которого соединен с входом управлени  ключа 9, а второй выход - с входом синхронизации запоминающего элемента 11, а также блок 18 запоминани , первым входом подключенньй к входу калибратора кода установки закона модул ции, вторым входом к выходу счетчика 16 импульсов, а выходом - к другому входу опорного цйф-и роаналогового преобразовател  7. Блок 15 вццелени  нулей сигнала (фиг. 2) содержит усилитель-ограничитель 19, формирователи импульсов по положительному 20 и отрицательному 21 перепаду сигнала и схему ИЛИ 22,. Блок 17 временного сдвига (фиг.З) содержит генератор 23 тактовых и myльсов , делитель 24 частоты, счетчик 25 импульсов, одновибратор 26, счетчик 27 импульсов, триггер 28, схему И 29 и формирователи 30 и 31. Задающий генератор 1 представл ет собой, например, RC - генератор, формирующий гармонический сигнал преци- 3ионной формы, регулиру1ощий элемент 2 с дискретно управл емым коэффициентом передачи - управл емый цифровым кодом многоразр дный делитель напр жени , измерительный преобразователь 5 - двухполупериодный выпр митель, формирующий модуль.выходного сигнала калибратора, запоминаюп1ий элемент 11схему выборки хранени  аналоговых сигналов,с помощью которой происходит выборка и запоминание (фиксаци  уровн ) выходного напр жени  усилител  10 в момент прихода управл ющих импульсов ,на вход синхронизации, блок 13 сумми ровани  - комбинационный многоразр д11 ный сумматор двоичных чисел.Сдвиговы регистры 14 предназначены дл  хранен кодов управлени  коэффициентом передачи регулирующего элемента 2 и последовательной подачи их на входы управлени  элемента 2 синфазно с выходным сигналом задающего генератора 1. При этом код управлени  в виде параллельного двоичного кода снимаетс  с выходов последних разр дов сдвиговых регистров 14 при сдвиге за писанной в регистрах 14 информации на один разр д. Блок I8 запоминани  представл ет собой оперативное, посто нное, либо перепрограммируемое посто нное запоминающее устройство. Запоминающее устройства в общем случае имеют две группы основных входов: входы задани  адреса  чеек пам ти, в которых хранитс  информаци  (эта группа входов подключена к выходу счетчика 16 импульсов) , и входы записи информации в  чейки пам ти (при использоваНИИ посто нных запоминающих устройст эта группа входов отсутствует). На входы записи,подключе|шые;к входу калибратора, подаетс  сигнал управле ни  в виде кода. При этом в  чейки .пам ти блока 18 заноситс  набор I кодов амплитудных значений формируемого на выходе калибратора а.мш1 тудно-модулированного сигнала в каждый полупериод его несущего колебани т.е. набор кодов дискретных значений огибакщей выходного сигнала калибратора , задающий закон его модул ции. Число разр дов сдвиговых регистров 14 равно числу используемых  чеек пам ти блока 18 запоминани . Калибратор переменного, напр жени  работает следующим образом. На вход регулирунидего элемента 2 с дискретно управл емым коэффициентом передачи с первого выхода задающего генератора .1 подступает пре цизиойнбй формы гармонический сигнал (фиг.4а), на группу цифровых входов управлени  подаетс  код управлени  коэффициентом передачи, который снимаетс  с вы ходов последних разр дов сдвиговых регистров 14. Изменение коэффициента передачи регулирующего элемента 2 происходит в моменты перехода через нуль выходного сигнала задзк цего генератора 1 и осуществл етс  в резуль тате сдвига записанных в регистрах 14 кодов управлени  на один разр д. 16 Дл  этого с.второго (вспомогательного ) выхода задающего генератора 1 снимаетс  сигнал, синфазный сигналу на его первом (основном) выходе, и подаетс  на вход блока 15, на выходе которого формируютс  короткие импульсы (фиг. 4г) в моменты перехода входного сигнала через нуль. Эти импульсы поступают на входы синхронизации регистров 14 и тактируют сдвиг информации в них на один разр д. Сигнал с выхода регулирующего элемента 2 через усилитель 3 .мощности поступает на выходную клемму калибратора 4. Счетчик 16 импульсов подсчитьшает импульсы с выхода блока 15.Выходной код счетчика 16 измен етс  и задает адрес  чеек пам ти блока 18. В результате происходит последовательный опрос содержимого  чеек пам ти блока 18 запоминани , в которые занесен набор кодов, задающий закон модул ции выходного сигнала задаклцего генератора 1 и представл кщий собой набор кодов амплитудных значений формируемого на выходе калибратора амплитудномодулированного сигнала в каждый полупериод его несущего колебани , т.е. набор кодов дискретных значений огибающей выходного сигнала калибратора. Коды, записанные в  чейках пам ти, последовательно по вл ютс  на выходе блока 18 и поступают на цифровой вход опорного цифроаналогового преобразовател  7, на опорный вход которого подаетс  напр жение посто нного тока с выхода источника 8 опорного налр жени . При этом на выходе преобразовател  7, подключенного к второму входу узла 6 сравнени , периодическими циклами происходит развертка формируемого с помощью преобразовател  7 опорного сигнала (фиг.4д),который используетс  в качестве модулирующего сигнала. На первый вход узла 6 сравнени  подаетс , сигнал (фиг.4в)с выхода -измерительного преобразовател  5, формирующего модуль выходного сигнала калибратора. С помощью ключа 9, который управл етс  импульсами с первого выхода блока 17 временного сдвига (фиг. 4е), берутс  короткие по длительности, намного меньшей,чем длительность полупериода несущего колебани , выборки из выходного сигнала узла 6 сравнени  в моменты времени , когда сигнал на выходе калибра7 . 1 тора (фиг. 46) принимает свои амплитудные значени , равные значени м огибающей. С этой целью блок 17 осуществл ет сдвиг на полпериода импуль сов с выхода блока 15. С помощью запоминающего элемента 11, фиксаци  уровн  входного сигнала которого эасинхронизирована с моментами вз ти  выборок из выходного сигнала узла 6, происходит запоминание усиленного с помощью усилител  ГО и расширенного при этом по длительности импульсного сигнала рассогласовани , сформированного на выходе ключа 9. Импульсы управлени  фиксацией уровн  входного сигнала запоминающего элемента I1 поступают на его синхронизирующий ; вход с второго выхода блока 17.Сформированное на выходе запоминающего элемента 11 в каждый полупериод несущего колебани  посто нное напр жение (фиг. 4ж) пропорционально сигналу рассогласовани  и измер етс  ана ,дого-цифровым преобразователем 12. Пусть в первом цикле развертки опорного сигнала(фиг.4д) код управлени  на цифровых входах регулирующего эле мента 2 равен нулю.Тогда выходное на р жение калибратора фиг.4б)также ра но нулю, а сигнал рассогласовани  равен значени м опорного сигнала.При этом происходит последовательное счи тывание значений опорного сигйала и заполнение разр дов сдвиговых регистров 14. К концу первого цикла развертки в последних разр дах сдвиговых регистров 14 будет находитьс  информаци  о значении выходного сигнала калибратора, которое необходимо установить в первый полупериод его несущего колебани , а в первых разр дах - информаци  о значении выходного сигнала калибратора, которое необходимо установить, в последний полупериод его несущего колебани .С второго цикла развертки опорного сиг нала считываемый в каждый полупериод несущего колебани  сигнал рассогласовани  будет соответствовать тому коду управлени , который в это врем  сформирован на выходах последних раз р дов сдвиговых регистров 14. Код уп равлени  коэффициентом передачи регу лирующего элемента 2 суммируетс  с соответствующим ему кодом сигнала рассогласовани  в блоке 13 суммирова ни  и поступает на входы первых р зр дов сдвиговых регистров 14. Под 1 действием тактовых импульсов с выхода блока 15 код управлени  с введенной поправкой переписываетс  в регистры 14 в первые их разр ды, и в последующем цикле этот код с HjiyanoM соответствукмцего ему полупериода несущего колебани  вновь по вл етс  на выходах последних разр дов сдвиговых регистров 14 и воздействует на управл ющие входы регулирующего элемента 2. При этом происходит отработка сформированного в предыдущем цикле сигнала коррекции. Т.е. считывание сигнала рассогласовани  и операци  отработки корректирукмцего воздействи , направленного на уменьшение этого сигнала рассогласовани , происходит в один и тот же (например, К-й) полупериод несущего колебани , причем считывание сигнала рассогласовани  происходит в один цикл развертки опорного сигнала, а операци  отработки корректирующего воздействи  - в последующем цикле в соответствующем ему полупериоде несущего колебани . При этом инерционность системы стабилизации , обусловленна  задерлской отработки корректирующего воздействи  (в отличие от известных устройств) не вли ет на точность установки заданных амплитудных значений формируемого на выходе калибратора амплитудно-модулированного сигнала в каждый отдельно вз тый полупериод его несущего колебани  . В процессе стабилизации значений выходного сигнала калибратора информаци , записанна  в сдвиговых регистрах 14, измен етс  за счет поправок,обусловленных разницей между амплитудными значени ми выходного сигнала и опорного сигнала,используемого в качестве додулирующаго в моменты времени вз ти  выборок . Через несколько циклов развертки опорного сигнала (фиг.4д)амплитудные значени  формируемого выходного сигнала калибратора (фиг. 4б) в каждый полупериод его несущего колебани  станов тс  равными значени ми опорного сигнала, а сигнал рассогласовани  при этом стремитс  к нулю (фиг.4ж), В результате происходит установка дискретных значений огибающей выходного сигнала калибратора равными заданными . Блоки 1-3, образующие пр мой тракт формировани  выходного сигнала калибратора , могут быть выполненными неточными , а дискретные значени  огибающе выходного сигнала не завис т от нестабильности их коэффициентов передач а также от нестабильности по амплитуде исходного колебани , снимаемого с первого выхода задающего генератора 1 , При необходимости получить на выхо де калибратора сигнал, амплитуда которого  вл етс  посто нной, в  чейки пам ти блока 8 запоминани  занос тс  одинаковые коды значений амплитуды . В результате при последовательном опросе содержимого  чеек пам ти блока 18 на выходе опо эного цифроаналогово преобразовател  7 формируетс  посто нный уровень опорного сиг нала. Блок 15 выделени  нулей сигнала (фиг. 2) работает следующим образом. Входной сигнал блока 15 с помощью усилител -ограничител  19 усиливаетс  и ограничиваетс  по амплитуде.Из положительных и отрицательных перепадов выходного сигнала усилител  I9 с помощью формирователей 20 и 21 соответственно , которые представл ют собой одновибраторы, формируютс  короткие импульсы, совпадающие с момен тами перехода через нуль выходного сигнала задающего генератора 1. Эти импульсы суммируютс  на выходе схемы ШШ 22 и поступают на выход блока 15 Блок 17 временного сдвига (фиг.З) осуществл ет сдвиг во времени на пол . периода последовательности импульсов с выхода блока 15 и формирование импульсов управлени  ключом 9 и запоминающим элементом 11. Импульсы с выхода генератора 23 тактовых импульсов через делитель 24 частоты на два поступают на о,четнь1й вход счетчика 25 импульсов. Счетчик 25 периодически сбрасьшаетс  в нулевое состо ние импульсами с выхода блока 15, поступающими на вход установки в нулевое состо ние счетчика 25 с некоторой задержкой через одновибратор 26.Выходные импульсы блока 15 поступают также на вход управлени  предустановкой счетчика 27 импульсов и на вход установки в единичное состо ние триггера 28. При этом код счетчика 25, перед тем как он сбрасываетс  в нулевое состо ние, переписываетс  в счетчик 27, а выходной сиг нал триггера 28 разрешает прохождение тактовых импульсов генератора 23 через схему И 29 на счетный вход счетчика 27.При этом код счетчика 27 списываетс .После того,как через полпериода следовани  выходных импульсов блока 15 произошло списывание .кода счетчика 27,на его выходе формируетс  импульс, который запускает формирователи 30 и 31 выходных импульсов управлени  з.апо . минающим элементом 11 и ключом 9 соответственно . Выходный импульс счетчи . ка 27 устанавливает также в исходное нулевое состо ние триггер 28, запрещающий при этом прохождение через схему И 29 на счетный вход счетчика . 27 тактовых импульсов генератора 23. Таким образом, калибратор обеспечивает стабилизацию и задание с высокой точностью амплитудных значений формируемого на выходе калибратора амплитудно-модулированного сигнала в каждый отдельно вз тый полупериод его несущего колебани . При зтом форма несущего колебани  в каждый полупериод не искажаете;  вл етс  строго заданной и определ етс  формой исходного колебани . Это дает возможность из исходного колебани  прецизионной формы волны, например, синусоидального колебдни , представл ющего собой чисто гармонический сигнал, за счет его амплитудной модул ции получать на выходе калибратора различные испытательные сигналы, имек цие заданный в широкой полосе частот, легко перестраиваемый и калибрированный с высокой точностью спектр. В результате этого функциональные возможности предлагаемого калибратора расширеьь Спектр формируемого на входе калибратора сигнала определ етс  формой несущего колебани , котора   вл етс  строго заданной, и законом амплитудной модул ции. Измен   закон моду ции , что легко может быть осущестлено при записи  чейки пам ти блоа запоминани  нового набора кодов искретных значений огибающей выходого сигнала калибратора, можно устаовить любой наперед заданный спектр игнала калибратора. В частном случае при законе модул ии , когда амплитуда несущего колебаи  в каждый его полупериод поперемено принимает одно из двух фиксированых значений, выходной сигнал капиб11 .111503112

ратора содержит только основную и вые- разцового источника сигналов с калибшие гармоники. При этОм калибратор - рованным коэффициентом нелинейных исможет быть использован в качестве об- кажений.

I

/V.

У РФс1г .1

,J6,17

Фиг. 2

Claims (1)

1. КАЛИБРАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, регулирующий элемент с дискретно уп- , равняемым коэффициентом передачи и усилитель мощности, выход которого подключен к выходной клемме и входу измерительного преобразователя, выходом соединенного с одним из входов узла сравнения, а также ключ, подключенный к выходу узла сравнения, источник опорного напряжения, запоминающий элемент и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены блок суммирования, аналого-цифровой преобразователь, сдвиговые регистры, блок запоминания, опорный ’цйфроаналого-· вый преобразователь, блок выделения нулей сигнала, блок временного сдвига и усилитель, причем блок суммирования первыми входами подключен к выходам аналогово-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом запоминающего'элемента, вторыми входами - к управляющим входам регулирующего элемента с дискретно управляемым коэффициентом передачи и к выходам сдвиговых регистров, а выходами - к входам сдвиговых регистров, блок запоминания первым входом подключен к клемме для подключения источника управляющего сигнала, вторым входом - к выходу счетчика импульсов, а выходом - £ первому входу опорного, цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с другим входом узла сравнения, введенный дополнительный выход задающего генератора через блок выделения нулей сигнала подключен к входам синхронизации сдвиговых регистров, входу счетчика ^импульсов и входу блока временного сдвига, первым выходом соединенного с входом управления ключа, а вторым выходом - с входом синхронизации запоминающего элемента, сигнальный вход которого через усилитель подключен к выходу ключа.

   rcusTTT’Tis^

   1 115031