SU1336051A1 - Функциональный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области вычислительной и информационной измерительной техники и может быть использовано при построении автоматизированных систем научных исследований в качестве функционального преобразовател  коэффициента глубины модул ции в интервал времени. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  преобразовател  за счет смещени  минимальной частоты преобразованного сигнала в области инфраниз- ких частот. Функциональный преобразователь содержит согласующий элемент 1, линейный детектор 2, фильтр низких частот 3, разделительный конденсатор 4, формирователь модул  5, первый суммирующий интегратор 6, первый элемент выборки-хранени  7, преобразователь напр жени  в частоту 8, второй суммирующий интегратор 9, второй элемент выборки-хранени  10, блок слежени -хранени  11, формирователь импульсов 12. Работа функционального преобразовател  основана на оперативно-интегрирующем принципе преобразовани , что позвол ет улучшить метрологические характеристики устройства и тем самым обеспечить достижение поставленной цели. 1 ил. (Л 1 со со 05 о ел

Description

Изобретение относитс  к вычислительной и информационно-измерительной технике и автоматическому управлению и может быть использовано, например, при построении автоматизированных систем научных исследований в качестве функционального преобразовател  коэффициента глубины модул ции в интервал времени.

Цель изобретени  - расширение области применени  преобразовател  за счет смещени  минимальной частоты преобразованного сигнала в область инфранизких частот.

На чертеже приведена структурна  схема функционального преобразовател .

Согласующий элемент 1, линейный детектор 2 и фильтр 3 низких частот соединены последовательно. К выходу фильтра 3 низких частот подключены последовательно включенные разделительный конденсатор 4, формирователь 5 модул , первый суммирующий интегратор 6, первый элемент 7 выборки-хранени , преобразователь 8 напр жени  в частоту, подключенный выходом к выходу функционального преобразовател , а также включенные последовательно второй суммирующий интегратор 9, второй элемент

10выборки-хранени , выход которого подключен к информационному входу блока 11 слежени -хранени . Формирователь 12 импульсов входом подключен к выходу фильтра 3 низких частот, а выходом к управл ющим входам элементов 7 и 10 выборки-хранени . Управл ющий вход блока 11 слежени -хранени  подключен к выходу преобразовател  напр жени  в частоту, а его выход к второму входу первого суммирующего интегратора 6.

Согласующий элемент 1 подключаетс  к входу функционального.,.преобразовател  и  вл етс  согласующим звеном между входным сигналом и линейным детектором 2. В линейном детекторе 2 производитс  преобразование двухпол рного входного напр жение в однопол рное. Входной сигнал представл ет собой высокочастотный сигнал, модулированный низкочастотным. Исключение высокочастотной составл ющей осуществл етс  фильтром 3 низких частот. Далее преобразование сигнала происходит по двум каналам. Первый канал состоит из разделительного конденсатора 4, формировател  5 модул , первого суммирующего интегратора 6, первого элемента 7 выборки-хранени , преобразовател  8 напр жени  в частоту. Второй канал состоит из второго суммирующего интегратора 9 и второго элемента 10 выборки-хранени  с соответствующими св з ми. Блок

11слежени -хранени  и формирователь 12 импульсов  вл ютс  общими блоками обоих каналов.

Дл  удобства рассмотрим вначале работу второго канала. С выхода фильтра 3 низких частот однопол рный отфильтрованный сигнал поступает на суммирующий ин0

тегратор 9 и элемент 10 выборки-хранени , стробируемый формирователем 12 импульсов короткими импульсами с периодом низкочастотной огибающей модулированного входного сигнала Т. Запишем математически выражени , описывающие цикличность работы этой структуры. Выходное напр жение элемента 10 выборки-хранени  после первого цикла работы равно

KnUHT , К„

0

5

и

,- UK-

+

RhC

5

R22C x(u(t)dt,(1)

о

где Rl 2, R22 - сопротивлени  входных резисторов в суммирующем интеграторе 9 второго канала, который выполнен на операционном усилителе с кбнденса- тором С в обратной св зи;

UH - начальное значение напр жени  до изменени  входного сигнала;

Кг, - коэффициент передачи элемента 10 выборки-хранени ;

U(t) -выходное напр жение фильтра 3

или

к

, EVL, U(t)dt Ч-UHQ2,

к l2V е

(2)

о 1 КпТ где Q2 1 - R2

По истечении п циклов выходное напр жение элемента 10 выборки-хранени  станет равным

35

пК„Т .1

иеых..у- Т

U(t)

(3)

Qr +UnQ, (4)

40

где Ucp. - среднее значение выходного напр жени  фильтра 3. Из формулы (4) видно, что член

2 И

Qr

представл ет собой геометрическую прогрессию со знаменателем Qg. Если выполнить условие I Q2 I 1, то получим, что член

: и

Qr

представл ет собой бесконечно убывающую геометрическую прогрессию. Тогда при достаточно большом п(п- 00), т.е. в установившемс  режиме

кд

- -ittc

ип R22

иср.щ (5)

(6)

Очевидно, что выходное напр жение элемента 10 выборки-хранени  пропорционально среднему значению выходного напр жени  Уср.фильтра 3, которое представл ет собой одну из пол рностей модулированного входного напр жени . Входной модулирующий сигнал обычно  вл етс  синусоидальным , поэтому среднее значение напр жени  на выходе фильтра 3 равно амплитуде несущей. При выборе резисторов Rl2 R22 имеем

UBWX. UmiiK.(7)

Заметим, что при Q2 близком к нулю (например , равном 0,1-0,2) переходной процесс заканчиваетс  через 3-4 периода.

Вернемс  к первому каналу преобразовани . Напр жение с формировател  5 модул  поступает на суммирующий интегратор 6, где алгебраически суммируетс  с выходным сигналом блока 11 слежени -хранени . Элемент 7 выборки-хранени  и с периодом Т осуществл ет фиксацию выходного напр жени  суммирующего интегратора 6.

Напр жение с выхода элемента 7 выборки-хранени  поступает на преобразователь 8 напр жени  в частоту, который управл ет работой блока 11 слежени -хранени  11, формиру  в каждом цикле значени  выходной частоты вых.

Запишем уравнение преобразовани  выходного напр жени  формировател  5 модул  в значение выходной частоты. После первой итерации уравнение имеет вид

Сфзи, KufT , КлК„|

f.

с

+

RliC

-X.

Х ифи (t)dt,

где СФЗ - емкость конденсатора слежени  -хранени .

или f

с / I

вых.1 1нЦ)|-(- PJ I

иФм(1)а1,

выходное напр жение формировател  модул  5; сопротивление соответствующего входного резистора в суммирующем интеграторе б,

СфзЦике КпКц/ Т .

ТГ

После п циклов преобразовани  значение выходной частоты станет равным

f гГ I КпКц/

1иц;| -|- j;jj|(

U0M(t)dt

S

дГ

(10)

Следу  приведенным рассуждени м, QI I ; 1 и можно записать

1иФм

(И)

о:

1

Если выбрать отнощение р.. числен- - 1,57, то можно записать

но равным

и

т Heyi |, 1.  

I / К К М, и гпнвс

(12)

0

0

где k - коэффициент пропорциональности; М-коэффициент глубины амплитудной модул ции входного сигнала.

Итак, на выходе преобразовател  получаем последовательность импульсов, частота которых пропорциональна коэффициенту глубины амплитудной модул ции М.

Как видно из (11), в уравнение преобразовани  не вход т коэффициенты передачи таких блоков, как суммирующие интеграторы 6 и 9, элементов 7 и 10 выборки-хранени , преобразовател  8 напр жени  в часто- 5 ту. Это позвол ет предъ вл ть к перечисленным невысокие требовани  по точности и строить функциональный преобразователь достаточно простым, но в то же врем  и достаточно точным. Относительна  погрещность преобразовани  функционального преобразовател  описываетс  формулой

и. и

гдеи„ и -(U -U,,)

ли и - и„.

Тогда при заданной погрешности у„ число итераций, необходимых дл  достижени  значени  этой погрешности, составл  Y .U

In

VnU дТГ

5

0

5

0

5

InlGLl

Если, например, поддерживать значение I Q I равным 0,1, то дл  достижени  погрешности в 0,1% потребуетс  врем  преобразовани , равное всего лишь трем периодам огибающей входного сигнала.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Функциональный преобразователь, содержащий последовательно включенные согласующий элемент, линейный детектор и фильтр низких частот, вход согласующего элемента  вл етс  входом преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью рас- щирени  области применени  за счет смещени  минимальной частоты преобразованного сигнала в область инфранизких частот, он содержит формирователь импульсов, последовательно включенные разделительный конденсатор , формирователь модул , первый суммирующий интегратор, первый элемент выборки-хранени , преобразователь напр жени  в частоту и последовательно включенные второй суммирующий интегратор, второй элемент выборки-хранени  и блок слежени -хранени , выход которого подключен к второму входу первого суммирующего

   1336051

   56

   интегратора, выход фильтра низких частоти второго элементов выборки-хранени , выподключен к первому входу второго сумми-ход второго элемента выборки-хранени  подрующего интегратора, к свободной обклад-ключен к второму входу второго суммируюке разделительного конденсатора и к входущего интегратора, выход преобразовател 

   формировател  импульсов, выход которогонапр жени  в частоту  вл етс  выходом

   соединен с управл ющими входами первого5 функционального преобразовател .