RU2002302C1 - Квадратирующий преобразователь - Google Patents

Description

где х - преобразуемый сигнал;

«,/Зиу- посто нные коэффициенты, обусловленные погрешност ми смещени , масштабировани  и нелинейности.

Дл  исключени  погрешностей квадра- тировани , обусловленных отличием от нул  коэффициентов а,/,у, можно осуществл ть компенсацию погрешностей подачей на вход квадратора, нар ду с сигналом х, сигнала

+Д х -мдх2,

(2)

где Q.V. , . yk посто нные коэффициенты. При этом, подставл   уравнение (2) в выражение (1), при х - xs -- Д X получают

.

(9)

Значени  , А/3 , Ау много меньше г7,/,у, поэтому ими практически можно пренебречь.

Принцип действи  устройства, реализованного с учетом выражений (1) - (9), следующий .

Преобразование происходит в четыре такта. В первом такте через переключатель 3 на вход сумматора 7 задаетс  сигнал хп О и блок 2 управлени  измен ет смещение на четвертом входе сумматора 7 до момента, когда сигнал Z на выходе квадратора 1 низкой точности станет равным нулю. При этом

ВЫПОЛНИ -1СЯ VC/ЧППИ ; 111 () ) ЦОС ГИ (4) а

полученное значение «i фиксируетс  в блоке 2.

Во втором такте переключатель 3 по команде от блока управлени  подключает с периодом Т сигналы xi х0 и Х2 -х0, кроме того, блок управлени  измен ет коэффициент передачи масштабирующего блока 6.

В момент, когда достигаетс  равенство

l}Z(xi)-z(X2) I 9 vi

2xg

определ емое в бпоке 2 значение коэффициента передачи блока 6 фиксируетс  в бло- ке 6 при этом выполн етс  условие инвариантности (6).

В третьем такте переключатель 3 подключает опорный сигнал xi хо к входу сумматора 7 и блок 2 управлени  измен ет коэффициент передачи блока 5 до момента, когда выполн етс  условие инвариантности (9). Полученное значение Д запоминаетс  в блоке 2.

В четвертом такте преобразуетс  вход- ной сигнал х. Результат преобразовани  получаетс  практически независ щим от погрешностей а ,/3, у. Процесс коррекции периодически повтор етс . Так как изменение корректируемых погрешностей от времени или температуры происходит медленно, то практически затраты времени на коррекцию менее дес тых долей процента от времени преобразовани .

Наиболее целесообразной областью применени  устройства  вл ютс  преобразователи и вольтметры действующего значени , а также многоканальные измерительные системы.

В качестве квадратора 1 низкой точно- сти в устройстве могут быть применены как быстродействие, например, на Основе полевого транзистора, так и инерционные, например , на основе термопреобрэзовател  квадраторы с погрешностью 0,5 - 2%.

Квадратор 4 должен быть быстродействующим , но может быть меньшей точности, так как используетс  только дл  коррекции погрешности. Если квадратор 1 низкой точности воспроизводит квадрат мгновенного значени  входного сигнала без усреднени  результата преобразовани , то вспомогательный квадратор А может быть совмещен с квадратором низкой точности, при этом вход блока 6 соедин етс  с выходом кеадра- тора низкой точности (см. прерывистую линию на фиг.1).

Вариант выполнени  блока управлени  приведен на фиг . Принцип его действи  следующий

5

0

n

n

5 о

5

Q 5

0 5

В первом, втором и четвертом тактах ключ 12 закрыт, поэтому в первом такте сигнал с выхода усилител  11. вход которого соединен с квадратором 1 низкой точности, пропорциональныйZ(0). передаетс  на вход устройства 8. За счет действи  отрицательной обратной св зи напр жени  на входах усилител  11 уравниваютс , т.е. Z(0) « 0. По окончании такта передача сигнала с усилител  11 на вход устройства 8 прекращаетс , так что сигнал, соответствующий (&, на входе устройства 8 фиксируетс .

Подобным образом происходит отра- боткаги запоминание управл ющих сигналов дл  масштабирующих блоков 5. 6 во втором и третьем тактах с той разницей, что в третьем такте ключ 12 открыт и с выхода усилител  11 на вход устройства 10 поступает сигнал, пропорциональный разности Z(x0) - Zm, где Zm Хо . .

В четвертом такте устройства 8-10 сохран ют заданные в первом-третьем тактах значени  выходных сигналов. Управление блоками 3, 8-10, 12 осуществл етс  от распределител  14 импульсов, тактируемого генератором 15.

Схема интегрозапоминающего устройства выполн етс  по известной схеме, приведенной на фиг.З. Оно содержит интегрирующий усилитель, инвертор и два ключа, с помощью которых задаетс  врем  интегрировани  по пр мому и инвертирующему входам интегрозапоминающего устройства .

Все ключи в интегрозапоминающих ус- тройствах 8, 9, 10 и переключателе 3 выполнены цифроуправл емыми (на микросхеме, например, серии КН590). При этом соответстви  между входным сигналом Кз переключател  3, номерами I тактов и кодовыми наборами N могут быть следующими:

Ua 0 -хо +хо +хо х

N 000 01 010 011 100 101 110 111

i 1 2 3 4

Управл ющие ключами сигналы формируютс  распределителе -: 14 импульсов, который может быть выполнен, например, на основе двоичного счетчика и посто нного запоминающего устройства (ПЗУ), подключенного к его выходу. Дл  некоторых типов цифроуправл емых ключей их управл ющие входы могут быть подключены непосредственно к выходу двоичного счетчика Кодовые комбинации дл  управлени  ключами формируютс  на выходах ПЗУ при изменении состо ни  счетчика под действием импульсов от генератора 15.

(56) Авторское свидетельство СССР fsh 1084821, кл. G 06 G 7/20, 1984.

Ф о рмул а из об рете н и  

КВАДРАТИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий последовательно соединенные сумматор и квадратор низкой точности, выход которого  вл етс  выходом квэдратирующего преобразовател , два масштабирующих блока, корректирующий квадратор, блок управлени  и переключатель , информационные входы которого с первого по четвертый соединены соответственно с источником входного Сигнала, шиной нулевого потенциала и с источниками первого и. второго опорных сигналов, выход переключател  соединен с первым входом сумматора и через перрый масштабирующий блок - с вторым входом

Авторское свидетельство СССР № 1439628, кл. G 06 G 7/16, 1988.

сумматора, выход корректирующего квадратора через второй масштабирующий блок подключен к третьему входу сумматора , а выход квадратора низкой точности соединен с входом блока управлени , выходы которого с первого по третий соединены соответственно с управл ющими входами переключател  и первого масштабирующего блока и с четвертым входом сумматора, обличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции и расширени  частотного диапазона, четвертый выход блока управлени  соединен с управл ющим входом второго масштаби- рующего блока, а выход сумматора подключен к входу корректирующего квадратора.

,0ml

фиг. Z