RU2251118C2 - Non-linear distortions evaluation calculator - Google Patents
Non-linear distortions evaluation calculator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2251118C2 RU2251118C2 RU2003128596/28A RU2003128596A RU2251118C2 RU 2251118 C2 RU2251118 C2 RU 2251118C2 RU 2003128596/28 A RU2003128596/28 A RU 2003128596/28A RU 2003128596 A RU2003128596 A RU 2003128596A RU 2251118 C2 RU2251118 C2 RU 2251118C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- calculator
- distortions
- inputs
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и предназначено для оценки наличия и степени нелинейных искажений реального случайного сигнала при прохождении его через звукоусилительные тракты.The invention relates to the field of electro-radio measurements and is intended to assess the presence and degree of non-linear distortion of a real random signal when it passes through sound amplifying paths.
Прототипом заявляемого устройства является структура, содержащая генератор тестового сигнала, режекторный фильтр, два измерителя среднеквадратических значений и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, тестовым выходом которого служит выход генератора тестового сигнала, а тестовым входом служит вход режекторного фильтра, выход которого соединен с входом первого измерителя среднеквадратических значений, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго измерителя среднеквадратических значений, вход которого объединен с входом режекторного фильтра [Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. -М.: Мир, 1990, стр.384, рис.14.14б].The prototype of the claimed device is a structure containing a test signal generator, a notch filter, two rms meters and a division unit, the output of which is the information output of the device, the test output of which is the output of the test signal generator, and the test input is the input of the notch filter, the output of which is connected to the input of the first rms meter, the output of which is connected to the first input of the division unit, the second input of which is connected to the output of W cerned RMS meter having an input merged with the input of the notch filter [Meyzda F. Electronic Instrumentation and Measurement methods: Trans. from English -M.: Mir, 1990, p. 384, Fig. 14.14b].
Принцип действия прототипа предусматривает применение специального измерительного сигнала, как правило моногармонического, по результатам искажения которого и судят о наличии и степени нелинейности тракта. Указанная особенность не позволяет использовать устройства подобного типа для оценки нелинейных искажений, возникающих в процессе выполнения усилителем его штатных функций - усиления полезного сигнала, в реальности являющимся случайным. Отмеченное относится к существенному недостатку прототипа.The principle of operation of the prototype involves the use of a special measuring signal, usually monoharmonic, according to the results of distortion of which they judge the presence and degree of non-linearity of the path. This feature does not allow the use of devices of this type to evaluate non-linear distortions arising in the process of the amplifier performing its regular functions - amplification of a useful signal, which in reality is random. Marked refers to a significant disadvantage of the prototype.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в обеспечении возможности выявления и оценки нелинейных искажений в процессе выполнения усилителем своих полезных функций, без прерывания его работы и перевода в специальный измерительный режим.The technical result achieved by using the present invention is to provide the ability to identify and evaluate non-linear distortions in the process of the amplifier performing its useful functions, without interrupting its operation and transferring it to a special measuring mode.
Технический результат достигается тем, что в вычислитель оценки нелинейных искажений, содержащий блок деления, согласно изобретению в него введены блок оценки дисперсии, выход которого является выходом вычислителя, первым и вторым тестовыми входами которого являются соответственно первый и второй входы блока деления, выход которого соединен со входом блока оценки дисперсии.The technical result is achieved by the fact that in the non-linear distortion estimation calculator containing the division unit, according to the invention, a dispersion estimation unit is introduced into it, the output of which is the output of the calculator, the first and second test inputs of which are the first and second inputs of the division unit, the output of which is connected to the input of the variance estimation block.
По второму варианту технический результат достигается тем, что в вычислитель оценки нелинейных искажений, содержащий блок деления, согласно изобретению введены два полосовых фильтра и блок оценки дисперсии, выход которого является выходом вычислителя, первым и вторым тестовыми входами которого являются соответственно входы первого и второго полосовых фильтров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока деления, выход которого соединен со входом блока оценки дисперсии.According to the second embodiment, the technical result is achieved in that, in accordance with the invention, two band-pass filters and a dispersion estimation unit are introduced into the non-linear distortion estimation calculator containing the division unit, the output of which is the output of the calculator, the first and second test inputs of which are the inputs of the first and second band filters the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the division block, the output of which is connected to the input of the dispersion estimation block.
Сущность изобретения поясняется графическим материалом. На чертеже представлена функциональная схема вычислителя с подключенным тестируемым усилителем.The invention is illustrated graphic material. The drawing shows a functional diagram of a computer with a connected tested amplifier.
Функциональная схема вычислителя оценки нелинейных искажений содержит блок 1 деления, блок 2 оценки дисперсии и тестируемый усилитель 3 с сопротивлением нагрузки RL. Первый тестовый вход вычислителя, являющийся первым входом блока 1 деления, объединен со входом х(t) тестируемого усилителя 3, выход y(t) которого соединен со вторым тестовым входом вычислителя, которым является второй вход блока 1 деления, выход которого соединен со входом блока 2 оценки дисперсии, выход которого служит выходом вычислителя - выходом оценки нелинейных искажений.The functional diagram of the calculator for estimating nonlinear distortions contains a division unit 1, a dispersion estimation unit 2, and a test amplifier 3 with a load resistance R L. The first test input of the calculator, which is the first input of the division unit 1, is combined with the input x (t) of the tested amplifier 3, the output y (t) of which is connected to the second test input of the calculator, which is the second input of the division unit 1, the output of which is connected to the input of the unit 2 estimates of variance, the output of which serves as the output of the computer - the output of the estimate of non-linear distortions.
Процесс вычисления искомой оценки нелинейностей состоит в следующем.The process of calculating the desired estimate of nonlinearities is as follows.
На входы блока 1 деления поступают входной х(t) - делитель и выходной y(t) - делимое сигналы тестируемого усилителя 3, которые могут быть как случайными, так и детерминированными - принцип действия устройства от этого не меняется. При отсутствии нелинейных искажений и пренебрежимо малом времени группового запаздывания связь между выходом и входом усилителя 3 однозначно описывается простым выражением у(t)=k x(t) (k - коэффициент пропорциональности, физически являющийся коэффициентом усиления в линейной области). Если считать, что в течение выбранного нами интервала наблюдения за работой усилителя 3 его параметры не меняются, а значения входного сигнала х(t) находятся в пределах линейного усиления, то есть x1 ≤ x(t) ≤ х2([x1; x2] - диапазон линейного усиления), то на выходе блока 1 деления будет присутствовать постоянное напряжение, равное величине k. При появлении нелинейных искажений, например, по причине выхода сигнала x(t) за пределы диапазона [х1; х2], связь между выходным и входным сигналами будет выражаться через функционалThe inputs of the division unit 1 receive the input x (t) - the divider and the output y (t) - the dividend signals of the tested amplifier 3, which can be either random or deterministic - the principle of the device does not change from this. In the absence of nonlinear distortions and a negligible group delay time, the connection between the output and input of amplifier 3 is unambiguously described by the simple expression y (t) = kx (t) (k is the proportionality coefficient, which is physically the gain in the linear region). If we assume that during the chosen interval for observing the operation of amplifier 3, its parameters do not change, and the values of the input signal x (t) are within the linear gain, that is, x 1 ≤ x (t) ≤ x 2 ([x 1 ; x 2 ] is the linear gain range), then at the output of the division unit 1 there will be a constant voltage equal to the value of k. When non-linear distortions appear, for example, due to the output of the signal x (t) outside the range [x 1 ; x 2 ], the relationship between the output and input signals will be expressed through the functional
представляющий собой при случайном входном сигнале х(t) также случайную величину.which is also a random variable for a random input signal x (t).
Для оценки наличия и степени нелинейных искажений следует определить дисперсию вышеприведенного функционала, то есть величинуTo assess the presence and degree of nonlinear distortion, one should determine the variance of the above functional, i.e., the value
Вычисление дисперсии результата деления выходного сигнала на входной позволяет статистически оценить, как сильно меняется усиление сигналов в зависимости от их мгновенных значений, а значит, насколько нелинейна передаточная характеристика исследуемого усилителя для сигналов с заданными амплитудными значениями. Таким образом, по значению величины на выходе блока 2 оценки дисперсии следует судить о нелинейных искажениях. При дисперсия так как результат деления k есть постоянная величина - это случай полного отсутствия нелинейных искажений: на выходе блока 2 напряжение равно нулю. Появление нелинейных искажений приводит к появлению функционала F(x(t)), зависящего от характера нелинейностей: чем ярче выражена нелинейность, тем в большем диапазоне изменяется F(x(t)), а следовательно, и больше вычисленное значение дисперсии на выходе блока 2, разумеется уже отличное от нуля.The calculation of the variance of the result of dividing the output signal by the input allows one to statistically evaluate how much the gain of the signals varies depending on their instantaneous values, and therefore, how non-linear the transfer characteristic of the studied amplifier for signals with given amplitude values. Thus, by the value of the value at the output of block 2 of the variance estimate, non-linear distortions should be judged. At dispersion since the result of the division of k is a constant value, this is the case of the complete absence of nonlinear distortions: at the output of block 2, the voltage is zero. The appearance of nonlinear distortions leads to the appearance of the functional F (x (t)), which depends on the nature of the nonlinearities: the more pronounced the nonlinearity, the larger the range of F (x (t)), and therefore, the greater the calculated dispersion value at the output of block 2 , of course, is already non-zero.
Погрешности оценки в настоящем вычислителе в значительной степени будут зависеть от нахождения отношения y(f)/x(t), где реакция y(t) в каждый момент времени должна строго соответствовать вызвавшему ее воздействию x(t). Такое соответствие возможно только при отсутствии какой-либо задержки в передаче воздействия со входа на выход. Разумеется, в реальности такого не бывает, и выходной сигнал всегда запаздывает по отношению к входному. Однако в малокаскадных низкочастотных усилителях групповое время запаздывания настолько мало, что во многих задачах им можно пренебречь. (Строго говоря, интервал корреляции усиливаемых сигналов в низкочастотных усилителях значительно больше группового времени запаздывания.) В то же время теоретически учитывать наличие задержки полезно в каждом конкретном случае, так же как и наличие шумов в выходном сигнале y(t). Поэтому на практике нижнюю границу величины возможно, придется принимать не за нуль, а за некоторый, отличный от нуля, пороговый уровень, появление которого вызвано указанными выше факторами, но это также зависит от требуемой точности измерений и при определенном загрублении результатов, при невысоком разрешении отсчет может действительно начинаться с нуля.The estimation errors in this calculator will largely depend on finding the ratio y (f) / x (t), where the reaction y (t) at each moment of time must strictly correspond to the effect x (t) that caused it. Such a correspondence is possible only in the absence of any delay in the transmission of influence from input to output. Of course, this does not happen in reality, and the output signal is always late relative to the input. However, in low-cascade low-frequency amplifiers, the group delay time is so short that it can be neglected in many problems. (Strictly speaking, the correlation interval of amplified signals in low-frequency amplifiers is much larger than the group delay time.) At the same time, it is useful to theoretically take into account the presence of delay in each specific case, as well as the presence of noise in the output signal y (t). Therefore, in practice, the lower limit of the quantity it may be necessary to take not a zero, but a certain threshold level other than zero, the appearance of which is caused by the above factors, but it also depends on the required measurement accuracy and, with a certain coarsening of the results, with a low resolution, the reading can really start from zero.
Поскольку в качестве измерительного сигнала может использоваться реальный случайный сигнал со сплошным спектром, то следует учитывать возможность неравномерного (неодинакового) усиления всех частотных компонент, что, в свою очередь, может привести к еще одной составляющей погрешности. В том случае, если неравномерность амплитудно-частотной характеристики действительно способна повлиять на результат, целесообразно на входы блока 1 подавать сигналы в ограниченной полосе частот, неравномерностью частотной характеристики усилителя, в пределах которой можно пренебречь (см. зависимый пункт формулы изобретения).Since a real random signal with a continuous spectrum can be used as a measuring signal, one should take into account the possibility of uneven (unequal) amplification of all frequency components, which, in turn, can lead to another component of the error. In the event that the non-uniformity of the amplitude-frequency characteristic can really affect the result, it is advisable to apply signals to the inputs of block 1 in a limited frequency band, the unevenness of the frequency response of the amplifier, within which it can be neglected (see the dependent claim).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128596/28A RU2251118C2 (en) | 2003-09-25 | 2003-09-25 | Non-linear distortions evaluation calculator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128596/28A RU2251118C2 (en) | 2003-09-25 | 2003-09-25 | Non-linear distortions evaluation calculator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003128596A RU2003128596A (en) | 2004-02-10 |
RU2251118C2 true RU2251118C2 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=35636277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003128596/28A RU2251118C2 (en) | 2003-09-25 | 2003-09-25 | Non-linear distortions evaluation calculator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2251118C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808934C1 (en) * | 2023-05-02 | 2023-12-05 | Гарри Романович Аванесян | Method for determining nonlinear distortions of signals (options) |
-
2003
- 2003-09-25 RU RU2003128596/28A patent/RU2251118C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы испытаний. - М.: Мир, 1990, с.383-388. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808934C1 (en) * | 2023-05-02 | 2023-12-05 | Гарри Романович Аванесян | Method for determining nonlinear distortions of signals (options) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003128596A (en) | 2004-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8026728B2 (en) | Spectrum analyzers with dynamic range indicator and methods of use | |
US8228054B2 (en) | Method and apparatus for amplifying a signal and test device using same | |
US2763838A (en) | Circuit for obtaining the ratio of two voltages | |
RU2251118C2 (en) | Non-linear distortions evaluation calculator | |
US20070197169A1 (en) | Systems and methods for transmitter and channel characterization | |
CN210626547U (en) | Measuring device | |
McCormack et al. | The detection of and compensation for nonlinear effects using periodic input signals | |
JP2007199062A (en) | Regenerator probe | |
RU2321005C2 (en) | Device for statistical estimation of nonlinear distortions | |
RU2321004C2 (en) | Device for statistical estimation of nonlinear distortions | |
RU2255342C2 (en) | Non-linear distortions estimation calculator | |
JP5483459B2 (en) | Evaluation method for differential transimpedance amplifier, optical receiver circuit evaluation method, program and apparatus thereof | |
CN105445549A (en) | Weak electromagnetic signal frequency spectrum measuring method | |
RU2259570C2 (en) | Method for measuring the nonlinear distortions of random signals and digital meter (versions) | |
US6232816B1 (en) | Signal level monitoring circuit | |
RU2247997C2 (en) | Random signals nonlinear distortion meter | |
RU2244314C2 (en) | Method for statistical evaluation of nonlinear distortions and device for realization of said method | |
RU2024030C1 (en) | Modulation meter | |
RU2241235C1 (en) | Frequency distortions meter | |
US3500674A (en) | Strain gage transducer circuit | |
RU2241234C1 (en) | Device for measuring frequency distortions (versions) | |
RU2315326C2 (en) | Method and device for measuring frequency distortions | |
RU2280878C2 (en) | Method for statistical estimation of distortions, introduced by a quadripole, and two-channeled statistical analyzer variants | |
RU2247995C2 (en) | Harmonic distortion digital meter | |
Scandurra et al. | Impedance meter based on cross-correlation noise measurements |