CS270952B1 - Method of signal forming for triangle wave and device for its realization - Google Patents

Description

(57) Způsob a zařízení jsou určeny pro oblast slaboproudé nízkofrekvenční elektrotechniky. Způsob je založen na integraci obdélníkového průběhu signálu a současné eliminaci poklesu amplitudy vytvarovaného trojúhelníkového průběhu řízením amplitudy signálu obdélníkového průběhu v závislosti na jeho kmitočtu. Zařízení je tvořeno spojením zesilovače (1) s řízeným ziskem a integračního obvodu (2), kde řazení tohoto integračního obvodu (2) na vstup či výstup zesilovače (1) je dáno rychlostí použitých elektronických prvků a většinou se rychlejší obvod řadí jako první.

(11)
(13)	B1
(51)	Int. H 03

0BR.4

Vynález se týká způsobu tvarování signálu na průběh trojúhelníkový a zařízení к jeho provádění, kdy se převádí obdélníkový průběh daného, předem známého, konstantního kmitočtu 3 konstantní amplitudou na trojúhelníkový průběh téhož kmitočtu s konstantní amplitudou·

V současné době je tento technický problém řešen tzv. digitálně aproximujícím převodníkem· Jedná se zde o stupňovitou aproximaci, spočívající v nahrazení trojúhelníkového signálu obdélníky a postupně rostoucí, respektive klesající hodnotou amplitudy. Pro prakticky použitelnou hodnotu harmonického zkreslení vytvarovaného signálu je nezbytné použít 60 až 120 aproximačních obdélníků. Je zřejmé, že pro činnost takového tvarovače je nutné, aby jeho obvody byly schopny zpracovávat řídicí signál s kmitočtem 60 až 120krát vyšším, než má vytvarovaný výstupní signál. To je sice jediná, ale podstatná nevýhoda, která v mnoha případech* omezuje užitečné kmitočtové pásmo tvarovacího obvodu.

Tuto nevýhodu odstraňuje způsob tvarování signálu na trojúhelníkový průběh a září zení к jeho provádění podle vynálezu. Podstatou způsobu je, že signál obdélníkového průběhu se integruje při současné eliminaci poklesu amplitudy signálu trojúhelníkového průběhu řízením amplitudy signálu obdélníkového průběhu v závislosti na jeho kmitočtu. Podstatou zařízení umožňujícího realizaci tohoto způsobu je, že sestává ze zesilovače в řízeným ziskem, který je propojen s integračním obvodem. Integrační obvod může být připojen buá na výstup, nebo na vstup zesilovače s řízeným ziskem.

Výhodou tohoto způsobu a zařízení podle vynálezu je dosažení vyšších mezních kmitočtů vytvarovaného průběhu při zachování stejného, popřípadě dosažení menšího zkreslení tvaru výstupního signálu vzhledem к dosud používanému digitálně aproximujícímu převodníku. Je snížen i počet součástek, zejména integrovaných obvodů u zařízení, které daný způsob realizuje. Předností je i snadné nastavování obvodů zařízení.

Příklad znázorňující použití způsobu podle vynálezu a realizaci zařízení je uveden na připojených výkresech, kde na obr. 1 je blokové schéma typického uspořádání zařízení a na obr. 2 je detailní schéma obvodového řešení tvarovacího obvodu podle vynálezu.

Jedno možné zapojení obvodu je, že na výstup zesilovače 1 a řízeným ziskem je připojen integrační obvod 2. Obdélníkový průběh signálu je přiváděn na vstupy X a Y zesilovače 1 s řízeným ziskem. Nastavení zisku je úměrné frekvenci vstupního obdélníkového průběhu signálu, čímž se eliminuje pokles amplitudy výstupního signálu trojúhelníkového průběhu. Zesílený vstupní signál obdélníkového průběhu je přiváděn na vstup integračního obvodu 2, kde je jeho integrací získán na vstupu Z požadovaný výstupní signál trojúhelníkového průběhu.

Sazení integračního obvodu 2 na výstup nebo na vstup zesilovače 1 s řízeným ziskem závisí na rychlosti obvodů, kterými jsou tyto bloky realizovány. Většinou se rychlejší obvod řadí jako první, z důvodu maximálního dosažitelného kmitočtu zpracovávaného signálu.

Příkladem je využití způsobu tvarování trojúhelníkového průběhu z obdélníkového v číslicově řízeném generátoru tvarových kmitů, ve kterém bylo použito kmitočtové syntézy 8 fázovým závěsem. К dispozici byla v tomto případě informace o frekvenci obdélníkového průběhu v binárním tvaru generovaná obvody kmitočtové syntézy a odpovídající obdélníkový průběh s napěťovými úrovněmi logiky TTL.

Uvedené konkrétní detailní zapojení tvarovacího zařízení zpracovává kmitočtový rozsah 10 Hz až 100 Hz, dělený dekadicky do čtyř podrozsahů. Bylo použito monolitického integrovaného obvodu MDA 08EC tuzemské výroby. Jako zesilovač 1 s řízeným ziskem první konec jehož druhý konec je připojen na výstup prvního operačního

-----třetího operačního zesilovače OZ 3· Neinvertující vstup prvního operačního 02 1 je uzemněn· Na výstupu prvního operačního zesilovače OZ 1 jsou v tomčtyři pasivní integrační články tvořené po řadě prvním integračním rezisprvním integračním kondenzátorem Сд, druhým integračním rezistorem R₁₀ a třetím integračním rezistorem ^a třetím fň1 r£2 ^a čtvrtým inbyl použit digitálně analogový převodník 10. Vstupní obvod digitálně analogového převodníku 10 je tvořen prvním rezistorem Ry a odporovým trimrem R2, jejichž první konce jsou spojeny se vstupem X zařízení. .Druhý konec prvního rezis*toru je spojen s prvním referenčním vstupem 11 digitálně analogového převodníku 10, na jehož druhý referenční vstup 12 je připojen jezdec odporového trimru R₂, který má druhý konec uzemněn. Na jezdec odporového trimru R₂ je zároveň připojen korekční kondenzátor C^, který je keramický. Na kompenzační vstup 13 digitálně analogového převodníku 10 jě~připojen kompenzační kondenzátor C^, kterého druhý konec je vyveden na vstup Y září zení. Digitálně analogový převodník 10 má dále ^^digitálních vstupů 14. Výstupní obvod digitálně analogového převodníku 10 je tvořen druhým a třetím rezistorem R^ a R^ podle doporučení výrobce. Následuje filtr 20 typu dolní propust, tvořený prvním a druhým filtračním kondenzátorem C₂ a a prvním a druhým filtračním rezistorem R^ a Rg. První filtrační kondenzátor* C₂“musí být vzhledem к nejvyšším zpracovávaným~kmitočtům keramický. Integrační obvod 2 je zde tvořen prvním, druhým a třetím operačním zesilovačem OZ 1, 0Z2 a 0Z3, například MAC 155, MAC 156 a elektronickým přepínačem 30 podrozsahů zpracovávaných kmitočtů. Tento elektronický přepínač 30 je osazen analogovým ultiplexerem, například MAB 24. Na invertující vstup prvního operačního zesilovače OZ 1 je zapojen výstup filtru 20, tedy druhý filtrační rezistor Rg, čtvrtého rezistoru zesilovače OZ 1 a zároveň je tento invertující vstup spojen přes pátý rezistor Rj 8 výstupem zesilovače to případě torem b.^a ......

druhým integračním kondenzátorem Се, 'игеыш integračním rezisiorem j tegračním kondenzátorem Cg a konečně čtvrtým .integračním rezistorem* tegračním kondenzátorem Tyto integrační články jsou připojeny na elektronický přepínač 30, tvořený jednou polovinou obvodu MAB 24, jehož výstup je zatěžovací rezistor R^^ ^a dále je к němu připojen neinvertující vstup druhého, oddělovacího, opera ční ho “zesilovače OZ 2. Na invertující vstup druhého operačního zesilovače OZ 2 je připojen jeden konec šestého rezistoru který je druhým koncem připojen к výstupu druhého operačního zesilovače OZ 2, který je výstupem Z zářízení a dále je к tomuto invertujícímu vstupu připojen sedmý rezistor R^, který je přes kondenzátor první Cq uzemněn. Na výstupu druhého operačního zesilovače OZ 2 je zapojen osmý rezistor který je spojen přes potenciometr se zemí. Jezdec potenciometru Py je spojen se^-vstupy druhé poloviny obvodu MAB 24,~která slouží к přepínání zpětnovazebních prvků. Konkrétně je tedy jezdec spojen s prvním vstupem této části obvodu MAB 24 přes druhý kondenzátor C^, dále je spojen přímo zároveň s druhým a třetím vstupem, které jsou tedy propojený“a se čtvrtým vstupem je spojen přes třetí kondenzátor ^C10· Výstup této druhé části obvodu MAB 24 je spojen s invertujícím vstupem třetího operačního zesilovače OZ 3, který je přes devátý rezistor R^ spojen s jeho výstupem, přičemž neinvertující vstup je uzemněn. Elektronický přepínač 30 má zároveň tři ovládací vstupy 31, 32 a 35.

Na referenční vstupy 11, 12 digitálně analogového převodníku 10 je přiveden signál obdélníkového průběhu přes první rezistor Ry a odporový trimr R₂· Na digitálních vstupech 14 digitálně analogového převodníku l~je nastavena požadovaná velikost zesílení, odpovídající velikosti kmitočtu vstupníh₀ obdélníkového signálu s přesností odpovídající jejich počtu. Tímto způsobem je eliminována závislost amplitudy výstupního signálu trojúhelníkového průběhu na kmitočtu zpracovávaného signálu. Korekční

CS 270952 Bl kondenzátor působí na nejvyšších kmitočtech čtvrtého podrozsahu, tj. v rozmezí 10 kHz až 100”kHz, kde pomáhá dosáhnout dostatečně ostré hrany obdélníkového napětí na výstupu digitálně analogového převodníku 10. Kompenzačním kondenzátorem je kompenzován digitálně analogový převodník 10 podle doporučení výrobce. Na digitální vstupy 14 digitálně analogového převodníku 10 je přivedena informace o velikosti kmitočtu vstupního zpracovávaného signálu, která je v binárním tvaru. Napěťové úrovně vstupních signálů na digitálních vstupech 14 jsou TTL. Po projití filtrem 20 přichází signál na invertující vstup prvního operačního zesilovače OZ 1 kde se sčítá se signálem ze zpětnovazebního obvodu, tvořeného vlastně pátým, osmým a devátým rezistorem Rq, Ryg, ^17’ potenciometrem P^, třetím operačním zesilovačem OZ 3 a druhým nebo tYFtímTcondenzátorem Cg nebo ^cio· Poměry pro součet jsou nastaveny druhým filtračním rezistorem čtvrtým rezistorem pátým rezistorem R₈. Integrování obdélníkového průběhu~probíhá na čtyřech integračních článcích a signál je veden na elektronický přepínač 30, zatížený zatěžovacím rezistorem a druhým, oddělovacím operačním zesilovačem OZ 2 se ziskem nastaveným šestým a sedmým rezistorem a R^5 a 8 potlačeným přenosem stejnosměrné složky prvním kondenzátorem C_Q. Na výstupu druhého operačního zesilovače OZ 2 je к dispozici trojúhelníkový průběh, jehož vzorek je odebírán přes osmý rezistor a potenciometr P^· Druhým a třetím kondenzátorem Cg a C₁₀ je na nejvyšěích přenášených pásmech upraven přenos neužitečných nízkých kmitočtů. Přepínání zpětnovazebních prvků je zajištěno druhou polovinou elektrického přepínače MAB 24. Třetí operační zesilovač OZ 3 zajišťuje invertování signálu, a tím i kladnou zpětnou vazbu, kterou se korigují průběhy přenosů pasivních integračních článků. Jeho zisk se nastavuje osmým a devátým rezistorem R^ a R^? a částí potenciometru P^. Zpracovávané kmitočtové pásmo se volí číselnou kombinací v binární formě přivedené na první a druhý ovládací vstup 31 a 32 elektronického přepínače 30. Přivedením logické jedničky na třetí ovládací vstup 33 se zajiěbuje odaretování elektronického přepínače 30 a tedy reagování na první a druhý ovládací vstup 31 a 32. Odporovým trimrem Rg se nastavuje výstupní amplituda trojúhelníkového průběhu signálu. Potenciometrem Py se nastavuje optimální velikost zpětné vazby na nejnižších kmitočtech libovolného zvoleného podrozsahu. Nastavení je automaticky provedeno i pro ostatní podrozeahy. Všechny obvody tvarovače jsou napájeny ze stabilizovaného zdroje o napětí + 15 V vůči zemní svorce. Rozvod napájení není zakreslen.

Zařízení pro tvarování obdélníkového průběhu na trojúhelníkový podle vynálezu lze použít při konstrukci generátorů periodických signálů v měřicích přístrojích nebo v časových základnách různých zařízení.

CS 270952 31

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob tvarování signálu na průběh trojúhelníkový, vyznačující se tím, že signál obdélníkového průběhu se integruje při současné eliminaci poklesu amplitudy signálu trojúhelníkového průběhu řízením amplitudy signálu obélníkového průběhu v závislosti na jeho kmitočtu.
2. 2. Zařízení к provádění způsobu tvarování signálu podle bodu 1, vyznačující se tím, Že sestává ze zesilovače (1) s řízeným ziskem propojeného s integračním obvodem (2).
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že integrační obvod (2) je připojen na výstup zesilovače (1) s řízeným ziskem.
4. 4. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že integrační obvod (2) je připojen na vstup zesilovače (1) 8 řízeným.ziskem.

   2 výkresy