SU1051448A1 - Устройство дл измерений коэффициента гармоник сквозного канала магнитофона - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК СКВОЗНОГО КАНАЛА МАГНИТОФОНА, содержащее генератор , св занный через магнитофон с фильтром высокой частоты, последовательно соединенные детектор и фильтр низкой частоты, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности дополнительно введены управл емый усилитель, аналоговый ключ, аналого-цифровой преобразователь, усилитель-ограничитель, счетчик, блок фазировки и последовательно соединенные синхронный фильтр, фазовьй детектор , блок коррекций, при этом управл емый усилитель включен между выходом фильтра высокой частоты и входом детектора, вход синхронного фильтра соединен с выходом фильтра низкой частоты, выход блока коррекции подключен к управл ющему входу , аналого-цифрового преобразовател , аналоговый выход которого соединен с вторым входом управл емого усилител , а аналоговый вход через аналоговый ключ - с выходом фильтра вы- сокой частоты и с входом усилител ограничител , выход которого подключен к управл ющим входам синхронного фильтра, блока фазировки и счетчика , первый выход которого соединен с управл ющим входом аналогового ключа , а второй выход - с управл ющим входом фазового детектора и управл емого усилител , выход которого через блок фазировки соединен с другим входом счетчика. 2. Устройство по п.I, о т л и чающеес  тем, что генератор содержит источник синусоидального напр жени , выход которого соединен (Л :С сигнальным входом управл емого усилител  непосредственно, а с управл ющим входом - через последовательно соединенные усилитель-ограниуитель и счетчик. 3. Устройство по п.1, о т л и чающеес  тем, что управл ет .мый усилитель содержит аналоговый У1 ключ, усилитель и четыре масштабных резистора, причем первый сигнальный вход управл емого усилител  через первый масштабный резистор св зан с 4 инвертирующим входом усилител , а эо через последовательно соединенные второй масштабный резистор и анало говый ключ - с третьим масштабным резистором, второй конец которого подключен к второму сигнальному входу, и с неинвертирующим входом усилител , в цепи отрицательной обратной св зи которого включен четвертый масштабный резистор.

Description

I Изобретение относитс  к измерите ной технике, в частности к измерител м коэффициента нелинейных искажений , и может примен тьс  при наст ройке и контроле магнитофонов. Известно устройство дл  измерени нелинейных иск ажений, содержащее Согласующий блок,, входной аттенюато входной усилитель, усилитель с режекторным фильтром, вольтметр, преобразователь среднего квадратическо го значени  напр жени , калибратор и блок питани , в котором настройка рекекторного фильтра и нормировк сигнала осуществл ютс  автоматически 1. Недостатком устройства  вл етс  инерпиопность системы, вследствие чего она не отслеживает девиацию частоты, вызванную детонацией, глубина поднвлени  падает, и результаты измерений оказываютс  завешенными . Другим недостатком  вл етс  нeвoЗJvIoжнocть измерени  нелинейных искажений на высоких частотах, близ ких к верхней границе полосы пропус кани  магнитофона. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени , содержащее генератор, св занный через магнитофон с фильтром высокой частоты, последовательно соединенные детектор и фильтр низкой частоты . Преимуществом устройства  вл етс простота и возможность определени  величины нелинейньгх искажений на любой частоте сигнала, наход щейс  в полосе пропусклни  магнитофона 2 Недостатком устройства  вл етс  необходимость проведени  большого количества замеров, т.е. сн тие амплитудной характеристики с последую щим расчетом, что приводит к большим затратам времени и низкой точности . Цел 1« изобретени  - повьпиение точ ности измерени  коэффициента гармоник . Поставленна  цель достигаетс  те что в устройство дл  измерени  коэф фициента гармоник сквозного канала магнитофона, содержащее генератор, св занный через магнитофон с фильтром высокой частоты, последовательно соединенные детектор и фильтр низкой частоты, дополнительно введе ны управл емый усилитель, аналоговы ключ, аналого-цифровой преобразова8 тель, усилитель-ограничитель, счетчик , блок фазировки м последователы но соединенные синхронный фильтр, фазовый детектор, блок коррекции, при этом управл емый усилитель включен между выходом фильтра высокой частоты и входом детектора, вход синхронного фильтра соединен с выходом фильтра низкой частоты, выход блока коррекции подключен к управл ющему входу аналого-цифрового преобразовател , аналоговый выход которо го соединен с вторым входом управл емого усилител , а аналоговый вход через аналоговый ключ - с выходом фильтра высокой частоты и с входом усилител -ограничител , выход которого подключен к управл ющим входам синхронного фильтра, блока фазировки и счетчика, первый выход которого соёдииен с управл ющим входом аналогового ключа, а второй выход - с управл ющим входом фазового детектора и управл емого усилител , выход которого через блок фазировки соединен с другим входом счетчика. Генератор содержит источник синусоидального Напр жени , выход которого соединен с сигнальным входом управл емого усилител  непосредственно , ас управ л юшгим входом - через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и счетчик. Управл емый усилитель содержит аналоговый ключ, усилитель и четыре масштабных резистора, причем первый сигнальный вход управл емого усилител  через первый масштабный резистор св зан с инвертирующим входом усилител , а через последовательно соединенные второй масштабный резистор и аналоговый ключ - с третьим масштабным резистором, второй конец которого подключен к второму сигнальному входу, и с неинвертирующим входом усилител , в цепи отрицательной обратной св зи которого включен четвертый масштабный резистор. На чертеже показана функциональна  схема устройства. Устройство дл  измерени  коэффициента гармоиик сквозного канала магнитофона содержит последовательно соединенные функциональный генератор 1, магнитофон 2, фильтр 3 высокой частоты, управл емый усилитель 4, детектор 5, фильтр 6 низкой частоты, синхронный фильтр 7, фазовый детектор 8, блок 9 коррекции, выход которого подк;лючен к управл ющему входу аналого-цифрового преобразовател  10, аналоговый выход кото рого св зан со вторым входом управл емого усилител  4, а аналоговый вход - с выходом аналогового ключа 11, выход которого Одновременно соединен с выходом фильтра 3 высокой частоты и со входом усилител -ограничител  12, выход которого подключен к управл ющим входам синхронного фильтра 7, блока . 13 фазировки, счетчика 14, первый выход которого св зан с управл кдцим входом аналогового ключа П, а второй выход - с управл ющим входом фазового детектора 8 и управл емого усилител  4, выход которого через блок 13 фазировки соединен с другим входом счетчика 14 Генератор 1 содержит истрчник 15 синусоидального напр жени , выход которого св зан с входами управл емого усилител  16, с сигнальным входом непосредственно, а с управл ющим входом через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 17 и счетчик 18. Управл емые усилители 4 и 16 содержат аналоговый ключ 19, усилитель 2D, масштабные резисторы 21-24. Первый сигнальный вход управл емого уси лител  через первый масштабный резис тор 21 св зан с инвертирующим входом усилител  20, а через последовательно соединенные второй масштабный резистор 22 и аналоговый ключ 19 - с третьим масштабным резистором 23, вт рой конец которого подключен.ко второму сигнальному входу, и с неинвертирующим входом усилител  20, в цепи отрицательной обратной св зи которого включен четвертый масштабный резистор 24. Устройство дл  измерени  коэффици ента гармоник сквозного канала магни тофона работает следующим образом. С выхода источника 15 синусоидального напр жени  на вход управл емого усилител  16 и на вход усилител -ограничител  17 подаетс  синусо идальное напр жение амплитудой UQ. С выхода усилител -огранчител  17 сигнал пр моугольной формы в виде меанд ра поступает на .счетчик 18, на выходе которого по вл е;тс  последов а- тельность логических нулей и единиц с частотой F Х fg, где fg - частота синусоидального напр жени  с выхода , источника 15. Сиглал с вн хода счетчика 18 поступает на уп15авл ющий вход усилител  16 и измен ет его коэффициент передачи так, что логическому нулю соответствует максимальный коэффициент К«, а логической единице - минимальный Kj, при этом К аК. Таким образом, на вы ходе генератора 1 присутствует модулированное по амплитуде напр жение, при этом огибающа  несущего колебани  f имеет форму меандра и измен етс  с частотой F. Амплитуда сигнала на выходе генератора 1 в соответствукшще моменты времени принимает два значени . и/ aKoU и 2, KoUo Этот измерительный сигнал записываетс  на магнитофон и воспроизводитс , Отклонение амплитудной характерисТ1ПШ сквозного канала магнитофона при больших уровн х записи от; линейной приводит к то-п,, что сигнал на выходе магпитоЛоиа равен и а (KO -л К) (3) и,- К., К о () где М( - величина, на которую уменьшаетс  Kg магнитофона при больших уровн х записи. Этот измерительный сигнал через ф1шьтр 3 высокой частоты, который отфильтровывает низкочастотные и сетевые помехи, поступает на первый. 1сигнальный вход управл емого усилител  4 и на вход усилител -ограничител  12. Пкклу измерени  предшествует ш«сл фазировани , в течение которого на выходах счетчика 14 присутствуют логические О, при этом аналоговые ключи 11 и 19 наход тс  в закрытом состо нии, а коэффициент передачи аналого-цифрового преобразовател  10 и выходное напр жение на его аналоговом выходе равны нулю. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) может быть выполнен в виде АЦП с подразр дным уравновешиванием. В цикле фазировки амплитудно-модулированный измерительный сигнал, усиленный уп- равл емым усилителем 4, подаетс  на , вход блока 13 фазировки, на управл ющий вход которого поступают пр моугольные и myльcы в виде меандра с усилител -ограничител  12. Блок 13 фазировки может быть выполнен в Виде стробируемого амплитудного.ДФтектора с логическим выходом. В мо«г.

мемт перехода измерительного сигнала от низкого уровн  к высокому блок 13 фаэировки вырабатывает управл ющий импульс дл  счетчика 14, который переходит в режим счета и на его втором выходе по вл етс  уровень логической 1, который поступает на аналоговый ключ 9 и открыает его. С этого момента времени начинаетс  режим измерени .

Таким образом, в момент по влени  на первом входе управл емого усилител  измерительного сигнала с ВЫСОКИМ уровнем открьгоаетс  ананоговый ключ 19 и коэффициент передачи управл емого усилител  4 будет равен

V .4 4 S

-U

R., 1 R,i

коэффициенты пере1де Ь„(.4 1 дачи усилител  20

RjRi по неинвертирующеf-ty и инвертирующем входу соответственно ;

rS%

сопротивлени  г засч штабных реэис горов 21-24 соответствен ио. Выбрав дл  определеипости

i R

получим к(j -,

и на усилител  4 получим

сигнал U-j, равный

1Ц KI, -aK UolKfj хК) После прихода на счетный вход

счетчика 14 такого количества

сов П . чтобы выполн лось условие л-т,1и

первом выходе счетгде чика 14 по вл етс .логическа  1 и на втором выходе логический О, при этом аналоговый ключ 11 открываетс , а ключ 19 закрываетс . Этот момент соответствует переходу измер тельног й сигнапа с высокого уровн  на низкий, т.е. на выходе магнитофона действует напр жение Уд, .

Это напр жение через масптабный р(гзистор 2 подаетс  на инвертирующий вход усилител  20 и через посл (гдовательно соединенные аналоговый ключ 11, аналого-цифровой преобразователь , масштабный резистор 23 на неинвертирутщий вход усилител  20. Так как коэффициент преобразовани  аналого-цифрового преобразовател  в начале цикла измерени  равен

нулю, то напр жение на его аналоговом выходе будет отсутствовать,. Тог да на8 1жение У/

j на выходе усилител  4 равно

Через врем  Т 2р происходит смена логических уравнений на выходах счетчика 14 и ключ 11 закрываетс , а ключ J9 открываетс . Таким образом в цикле измерени  периодически с частотой F происходит противофазна  коммутаци  ключей 1 и 19 и на выходе усилител  4 с той же частотой F по вл ютс  напр жени  U Эти напр жени  детектируютс  латёктсфом 5 и на фильтре 6 низкой частоты выдел. етс  огибающа  13меригельиого сигнала з виде ме.ан.цра;. измен ™ (оща с  с частотой F -н равна 

. uU IJ4 - Ucz а К,,йК Ug (8)

Это напр жение поступает на синхронный фильтр

который выдел ет первую гармонику сигнала AU , и с его вьпхода поступает на фазовый де ектор 8, Б. результате на выходе фазового детектсра по вл втс  напр жение которое поступает на блок коррекции У, который 3 зависимости сг пол р ттостм -:анр ;1-:ени  па выходе фазогого f,e-i::Ki ooa 8 выдае- на управл юпще , входы аналого-цифрового преобразо.ва тел  0, такт-оЕые импульсы пр мого шш Обратного преобразоваки . Блок 9 киррек;ции 1.;сжет быть выполнен з виде генератора импульсов, с двум  кокмупгруеъъпш Еьзходаг-Ш,, импульсы которого по вл ютс  на одном из выхо дов в соответствии с пол рностью ПЗ-пр жени  с выхода фазового дете.к1ора

Тактовые импульсы, приход Е ие с выхода блока 9 коррекпд и на управл  ощие входы аналого-и.нфрового преобразоват€ л  10, измен ют его коэффициент пер€;дачи таким образом, что напр жение fi,U, вьщел емое на фильтЕ е 6 низкой частоты, и соответствующа  ей перва  гармоника этого напр жени  вьщел ема  синхр зкным фильтром,- 7 уменьшаютс , Это происходит вследствие того, что напр жен:ие IJy, по вл ющеес  на аналоговом выходе аналого-цифрового преобразсве.тел  Ш в моменты времени, когде аналоговый ключ I открыт, равное

(8)

К л

К,

где Кц - Коэффшшент передачи аналого-цифрового преобразовател , пеступа  через масштабный резистор 23 на неинвертирующий вход усилнте   20, суммируетс  с напр жением Цд , поступающим на инвертирующий вход того же усилител  20. В результате напр жение Ui на выходе усилител  4 рринимает новое значение, равное

U4--4UoV:oto-knU oi i, (°

т,е, уменьшаетс  на величину

U6 - К2 UQ КоКп(14а) : (П)

Процесс изменени  коэффициента передачи аналого-цифрового преобразовател  10 происходит до тех пор, пока амплитудные значени  напр жени ib,; и и не будут равны друг другу и соответственно напр жение на выходе фазового детектора 8 равно нулю.

Таким образом в установившемс  режиме должно вьшолн тьс  условие

uU-Ub-a.jUo-u C 2UoVCniAtabo

откуда „

К„ . П2)

(В) Реша  совместно (1) , 8) и

(13) , получим

V - V ЗО

п- J VTToT

Таким образом, коэффициент передачи аналого-цифрового преобразовател  10 и цифровой код на его цифровом выходе в установившемс  режиме пропорциональны коэффициенту третьей гармоники.

Предлагаемое устройство .по сравнении с известным имеет более высокое быстродействие и позвол ет измер ть нелинейные искажени  на частотах , близких к верхней границе полосы пропускани  магнитофона,а также имеет существенно меньшую;стоимость. .

J:D

7V

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК СКВОЗНОГО КАНАЛА МАГНИТОФОНА, содержащее генератор, связанный через магнитофон с фильтром высокой частоты, последовательно соединенные детектор и фильтр низкой частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дополнительно введены управляемый усилитель, аналоговый ключ, аналого-цифровой преобразователь, усилитель-ограничитель, счетчик, блок фазировки и последовательно соединенные синхронный фильтр, фазовый детектор, блок коррекций, при этом управляемый усилитель включен между выходом фильтра высокой частоты и входом детектора, вход синхронного фильтра соединен с выходом фильтра низкой частоты, выход блока коррекции подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, аналоговый выход которого соединен с вторым входом управляемого усили теля, а аналоговый вход через аналоговый ключ - с выходом фильтра высокой частоты и с входом усилителя ограничителя, выход которого подключен к управляющим входам синхронного фильтра, блока фазировки и счетчика, первый выход которого соединен , с управляющим входом аналогового ключа, а второй выход - с управляющим входом фазового детектора и управляемого усилителя, выход которого через блок фазировки соединен с другим входом счетчика.

2. Устройство по π. 1, о т л и чающееся тем, что генератор содержит источник синусоидального . напряжения, выход которого соединен с сигнальным входом управляемого усилителя непосредственно, а с управляющим входом - через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и счетчик.

3. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что управляет·. .мый усилитель содержит аналоговый ключ, усилитель и четыре масштабных резистора, причем первый сигнальный вход управляемого усилителя через первый масштабный резистор связан с инвертирующим входом усилителя, а через последовательно соединенные второй масштабный резистор и аналоговый ключ - с третьим масштабным резистором, второй конец которого подключен к второму сигнальному входу, и с неинвертирующим входом усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого включен четвертый масштабный резистор.

1 105