SU1555677A1 - Калибратор сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  дл  поверки измерителей нелинейных искажений. Цель изобретени  - расширение диапазона и уменьшение дискретности изменени  коэффициента гармоник формируемого сигнала. Калибратор содержит блок 1 управлени , делитель 4 частоты, источник 11 образцового напр жени , цифроаналоговый преобразователь 15 и усилитель 16. Введение блока 2 вычислени  функции арксинус, перестраиваемого генератора 3 импульсов, элемента 2И 5, блока 6 регистрации, сумматоров 7 и 8, вычитател  9, счетчика 10 и элементов 12, 13, 14 задержки позвол ет производить оперативное вычисление временных и амплитудных параметров формируемого сигнала дл  заданной сетки значений коэффициента гармоник. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Ш.1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  формировани  сигнала с заданными калиброванными значени ми коэффициен- та гармоник.

Цель изобретени  - расширение диапазона и уменьшение дискретности изменени  коэффициента гармоник формируемого сигнала..

На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого калибратора; на фиг. 2 - временна  диаграмма его работы; на фиг. 3 - блок управлени ; на фиг. 4 - временна  диаграмма его ра- боты.

Калибратор Сфиг. 1) содержит блок 1 управлени , блок 2 вычислени  функции арксинус (БВФА), перестраиваемый генератор 3 импульсов (ПГИ), делитель 4 частоты, элемент 2И 5, блок 6 регистрации , сумматоры 7 и 8, вычитатель 9, счетчик 10, источник 11 образцового напр жени  (ИОН), элементы 12 - 14 задержки, цифроаналоговый преобразо- ватель (ЦАП) 15, усилитель 16.

БВФА 2 собран на основе посто нных запоминающих устройств, у которых адресный вход  вл етс  входом значений аргумента, а с выхода снимаютс  зна- чени  функции, в частности арксинуса, от этого аргумента. У элемента 2И 5 второй вход инверсный.

Сумматоры 7 и 8 и вычитатель 9-  вл ютс  накапливающими и содержат регистры , сумматоры, преобразователи в дополнительный код и селектор-мультиплексор .

Первый (управл ющий) вход сумма- тора 7 подключен к выходу элемента 12 задержки, а выход через БВФА 2 соединен с первым (информационным) входом вычитател  . 9. Второй (управл ющий) вход вычитател  9 подключен к точке, объедин ющей выход и вход соответственно элементов 13 и 12 задержки, а выход соединена с первым (информационным ) входом счетчика 10. Второй (счет мый) вход счетчика 10 подключен к точке, объедин ющей вход делител  4 частоты и выход ПГИ 3. Третий (установочный ) вход счетчика 10 объединен с входом и выходом соответственно элементов 13 и 14 задержки, а выход соеiдинен с точкой, объедин ющей вход элемента 14 задержки, второй вход блока 1 управлени  и первый вход элемента 2И 5. Выход последнего подключен к первому (управл ющему) входу сумматора 8, выход которого соединен с первым входом ЦАП 15. ИОН 11 подключен к второму входу ЦАП 15, выход которого последовательно через усилитель 16 соединен с выходным разъемом калибратора. Второй (информационный) вход сумматора 8 подключен к четвертому выходу блока 1 управлени . Первый, второй, третий, п тый, шестой и седьмой выходы блока 1 управлени  соединены соответственно с вторым (информационным ) входом сумматора 7, с первым входом (входом запуска) ПГИ 3, с вторым входом (входом установки частоты) ПГИ 3 и одновременно с первым входом блока 6 регистрации, вторым , третьим и четвертым входами блока 6 регистрации. Первый вход блока 1 управлени  подключен к точке, объедин ющей выход делител  4 частоты и второй вход элемента 2И 5.

Блок 1 управлени  (фиг. 3) содерг жит клавишное устройство 17, схему 18 сдвига, блок 19 делени , схему 20 анализа, посто нное запоминающее устройство (ПЗУ) 21, преобразователи 22 и 23 в дополнительный код (ПДК), дешифратор 24, селекторы-мультиплексоры 25 и 26, счетчики 27 и 28, счетный триггер 29 и формирователи 30 и,31.

Первый и второй выходы клавишного устройства 17  вл ютс  вторым и третьим выходами блока 1 управлени . Третий выход клавишного устройства 17 соединен с первым входом блока 19 делени  и подключен к точке, объедин ющей первые входы ПЗУ 21, счетчика 27 и третий вход схемы 20 анализа, четвертый выход служит п тым выходом блока 1 управлени  и соединен с вторыми входами блока 19 делени  и схемы 20 анализа. П тый выход клавишного устройства 17  вл етс  шестым выходом блока 1 управлени  и подключен к точке , объедин ющей первый вход схемы 20 анализа и второй вход ПЗУ 21. Выход последнего соединен с первым входом схемы 18 сдвига, второй вход которой подключен к выходу дешифратора 24. Выход схемы 18 сдвига соединен непосредственно с вторым входом и через ПДК 23 с первым входом селектора- мультиплексора 26, выход которого служит первым -выходом блока 1 упр ав- лени . Выход блока 19 делени  подключен к второму входу и через ПДК 22 к первому входу селектора-мультиплексора 25, выход которого  вл етс  четвертым выходом блока 1 управлени . Третий вход селектора-мультиплексора 25 подключен к выходу счетного триггера 29, соединенного по входу с выходом формировател  30. Вход последнего подключен к точке, объедин ющей третий вход селектора-мультиплексора 26   первый выход счетчика 28, соединенного по второму выходу через формирователь 31 с установочными входами счетчика 27 сумматоров 7 и 8 и вычитател  9. Вход счетчика 28 служит первым входом блока 1 управлени , седьмой выход которого  вл етс  выходом схемы 20 анализа. Второй вход блока 1 управлени  подключен к второму входу счетчика 27, соединенного по выходу с вторым входом дешифратора 24.

В предлагаемом калибраторе по исходным значени м Кг - коэффициента гармоник, р - числа участков аппроксимации на четверть периода, U, - амплитуды формируемого сигнала производитс  циклическое вычисление временных и амплитудных параметров сигнала согласно соотношени м coi; arcsi.np; arcsin{ju(2i-1)J ; (1) , +uU,(2)

35

о( и U| - значени  1-х момента

дискретизации и уровн  квантовани ; , р - номер участка аппроксимации; - параметр, определ емый

значени ми Кг и р; Q

& U - шаг изменени  амплитуды .

Работа устройства начинаетс  с подготовительного этапа, Ра этом этапе практически одновременно выполн ютс  четыре операции.

Перва  операци . На клавишном устройстве 17 блока 1 управлени  устанав- 0 ливаютс  необходимые значени  коэффициента гармоник Кг, амплитуды Um, частоты f и количества участков аппроксимации р формируемого сигнала. Набранные значени  Кг, Um и f отображаютс  на цифровом табло блока 6 регистрации.

Втора  операци . Одновременно с отображением информации заданные значени  параметров сигнала анализируютс  в схеме 20 анализа. Если введенные значени  параметров сигнала не соответствуют допустимому диапазону их изменени , то по седьмому выходу блока 1 управлени  в блоке 6 регистрации 5 включаетс  транспарант Не норма ввода с указанием параметра, который неверно указан.

Треть  операци . Дл  заданных значений Кг и р из ПЗУ 21 выбираетс  код

5

0

числа гц , который затем подаетс  на схему 18 сдвига. Значени  этих кодов предварительно вычисл ютс  и записываютс  в ПЗУ 21. Коды числа (Ц определ ютс  следующим образом. Задавшись числом р (исход  из быстродействи  используемой элементной базы), вычисл ют минимальное значение Kf, которое можно сформировать при данном количестве участков аппроксимации, согласно выражению

Кг А

i мин

frP2-2Z(2;-1)arcsin(-i)l

r T-FIFT

Исходные значени  параметра (U , сетки значений КГ((К) (Кг Кгмин) по ( 1) определ ютс  дл  заданной формуле

Zl(2;-1)arcsin(2;-1.)|u

- - LJ - |

Р Рп

8 | 2Lcos arcsin(2; ( I iJ

Четверта  операци . Приращение формируемого сигнала по амплитуде №

(3)

(4)

вычисл етс  в блоке 19 делени  по заданным значени м , и числа р.

Таким образом, по завершении подотовительного этапа в блоке 6 регитрации отображаютс  заданные значеи  параметров формируемого сигнала, ,. необходимые дл  дальнейшей работы значени  параметра (Ц и приращени  амплитуды A U снимаютс  соответственно с выходов ПЗУ 21 и блока 19 делени ..10

Непосредственное формирование выходного сигнала начинаетс  с нажати  кнопки Пуск в клавишном устройстве 17. По этому сигналу с второго выхода блока 1 управлени  запускаетс  15 ПГИ 3 (фиг. 2а), значение частоты на выходе которого устанавливаютс  по третьему выходу блока 1 управлени  в зависимости от периода Т выходного сигнала. Счетные импульсы с выхода 20 ПГИ 3 поступают на входы счетчика 10 и делител  4 частоты. Из исходной последовательности импульсов в делителе 4 частоты выдел ютс  импульсы (фиг. 26 и 4а), соответствующие момен-25 там времени О, Т/4, 2Т/4 и ЗТ/4 формируемого сигнала. Эти импульсы подаютс  по первому входу блока 1 управлени  на вход счетчика 28, коэффициент пересчета которого равен четырем 30 (фиг. 4,6 - первый и в - второй выходы счетчика 27) и инверсный вход элемента 2И 5.

При каждом обнулении счетчика 28 в блоке 1 управлени  на выходе формиро- 35 вател  31 организуетс  импульс на-г чальной установки (фиг. 2в или 4г), которым в сумматор 7 записываетс  код (Ц с его входа, в сумматор 8 вводитс  код, соответствующий нулевому уровню 40 напр жени  выходного сигнала, вычита- тель 9 и счетчик 10 обнул ютс , а в счетчик 27 заноситс  код числа р. В св зи с этим дальнейшее по снение работы калибратора целесообразно при- 45 водить начина  с момента окончани  () или начала () формировани  очередного периода выходного сигнала.

Таким образом, по окончании операций начальной установки на первый JQ вход вычитател  9 подаетс  код od, arcsin|U, который вычисл етс  в БВФА 2, а с его выхода снимаетс  модуль разности содержимого внутреннего регистра , равного нулю дл  этого момен- « та времени, и входного кода оЈ, . При обнулении счетчика 10 на его выходе образуетс  импульс (фиг. 2г, первый импульс), который поступает на второй

вход блока 1 управлени  и входы элемента 2И 5 и-элемента 14 задержки. Первый и последующие импульсы обнулени  с выхода счетчика 10 задерживаютс  на элементе 14 задержки на врем  Ј, (фиг. 2д), необходимое дл  проведени  операций начальной установки. Задержанные импульсы с выхода элемента 14 задержки осуществл ют запись входного кода в счетчик 10, который равен оЈ, дл  анализируемого момента времени. Эти же импульсы дополнительно сдвигаютс  на элементе 13 задержки на врем  г (фиг. 2е), в течение которого производитс  запись в счетчик 10. Импульсами с выхода элемента 13 задержки информаци  с входа вычитател  9 переписываетс  в его внутренний регистр. Так дл  момента времени с задержкой Ј Ј, + в вычитатель 9 введен код о, . Очередное изменение содержимого сумматора 7 осуществл етс  при поступлении импульсов с выхода элемента 12 задержки через временной интервал Сэ (фиг. 2ж) по отношению к моменту времени + Ј1, который определ етс  временем записи информации во внутренний регистр вычитател  9.

В этом врем  содержимое счетчика 10 с приходом каждого счетного импульса от ПГИ 3 последовательно уменьшаетс  до нул , чем обеспечиваетс  преобразование кода cxf, длительности первого интервала времени непосредственно во временной интервал. При обнулении счетчика 10 на его выходе образуетс  импульс, которым стробируетс  проведение вычислительных операций в калибраторе, а именно запись кода длительности очередного интервала loi, - формируемого сигнала в счетчик 10, запоминание значени  очередной точки дискретизации оЈ4 в вычитателе 9 и вычисление нового значени  аргумента ft jli+2flj согласно выражению (1) в сумматоре 7. Формирование второго, третьего и последующих временных интервалов производитс  аналогичным образом.

Импульсы с выхода счетчика 10, соответствующие окончанию очередного временного интервала, подаютс  через элемент 2И 5 на стробирующий вход сумматора 8. Из этой последовательности в св зи с тем, что второй вход элемента 2И 5 инверсный, удал ютс  импульсы в моменты времени ,

и (фиг. 2з). С приходом каждого импульса на первый вход сумматора 8 к его содержимому прибавл етс  код, присутствующий на втором 3x07 де. Значение кода суммы преобразуетс  ЦАП 15 в соответствующий уровень напр жени  и через усилитель 16 передаетс  на выход калибратора (фиг. 2и или Аз).

Последовательное увеличение кодов фазы Di и напр жени  U, согласно выражени м (1) и (2) прекращаетс  по окончании формировани  первой четверти периода выходного сигнала. В этот момент времени () импульсом с выхода делител  4 частоты измен етс  состо ние счетчика 28 в блоке 1 управлени , первым выходом которого (фиг. 4б) непосредственно управл етс  селектор-мультиплексор 26 и через формирователь 30 (фиг. 4д) и счетный триггер 29 (фиг. 4е) задаетс  режим работы селектора-мультиплексора 25. Причем нулевые потенциалы на первом выходе счетчика 28 (фиг. 46) и выходе счетного триггера 29 (фиг. 4е) соответствуют положительным приращени м аргумента ft и уровн  напр жени  формируемого сигнала. Поэтому в момент времени осуществл етс  подключение первых входов селекторов-мультиплексоров 25 и 26 к их выходам, а следовательно, значени  приращений аргумента , и уробн  напр жени  AU подаютс  в сумматоры 7 и 8 соответственно в дополнительных кодах. Этим достигаетс  уменьшение кодов фазы и напр жени  U на второй четверти периода выходного сигнала.

Дальнейший алгоритм работы калибратора аналогичен описанному. Отличие состоит лишь в том, что знак приращени  аргумента А| на первой и третьей

четверт х и амплитуды UJ- на первой и четвертой четверт х периода формируемого сигнала положителен, а в остальных случа х знак их приращени  отрицателен.

1 Как указывалось, импульсы с выхода счетчика 10, соответствующие окончанию очередного участка формируемого сигнала, поступают по второму входу блока 1 управлени  на вычитающий вход счетчика 27. Коэффициент пересчета этого счетчика устанавливаетс  по его первому входу и равен числу р. В св зи с тем, что первое и последнее приращени  аргумента и со

5b77

10

гласно выражению (1) равно значению параметра fa (в то врем , как в остальных случа х оно равно удвоенному значению параметра fa) дешифратор 24

10

15

20

25

30

настроен на коды нул  и единицы. Поэтому по вление кодов нул  и единицы на выходе счетчика 27 сопровождаетс  формированием управл ющего воздействи  на выходе дешифратора 24 (фиг.4ж). Этим воздействием производитс  сдвиг вправо содержимого схемы 18 сдвига и значение кода V с ее входа поступает на выход без изменени . По окончании ., управл ющего воздействи  с выхода дешифратора 24 в схеме 18 сдвига осуществл етс  сдвиг влево, чем достигаетс  увеличение входного кода ft в два раза.

Таким образом, в калибраторе приращени  аргумента /3; измен етс  не только по знаку, но и по значению, чем достигаетс  задание фазы oi; согласно формулы (1).

Дл  формировани  сигнала, нормированного по коэффициенту гармоник с другими параметрами, достаточно набрать их значени  на клавишном устройстве 17.

Использование предлагаемого калибратора сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник, обеспечивает расширение диапазона и уменьшение дискретности изменени  коэффициента гар35 моник формируемого сигнала, так как дл  формировани  одного и того же количества значений коэффициента гармоник объем запоминающих устройств по отношению к известному должен быть

40 в 2р раз меньше, т.е. при одинаковом объеме запоминающих устройств в предлагаемом калибраторе сетка значений коэффициента гармоник может быть увеличена в 2р раз; цифровое управление

45 амплитудой выходного сигнала, так как приращение амплитуды UU вычисл етс  в зависимости от требуемой амплитуды выходного сигнала, причем его значение определ етс  разр дностью исполь50 зуемого цифроаналогового преобразовател  и может быть задано сколь угодно малым; более эффективное управление , частотой формируемого сигнала, так как частотный диапазон и дискретность изменени  по частоте зависит от используемого перестраиваемого генератора импульсов и быстродействи  элементной базы и не зависит от объема запоминающих устройств; повышение

55

достоверности измерений за счет контрол  действий оператора оперативного отображени  информации и индикации неправильных действий оператора.

Claims (2)

1. Калибратор сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник, содержащий делитель частоты, блок управлени  и последовательно соединенные источник образцового напр жени , цифро .аналоговый преобразователь и усилитель , выход которого соединен с выходом калибратора, отличающий с   тем, что, с целью расширени  диа пазона и повышени  надежности калибратора , в него введены два сумматора, блок вычислени  функции арксинус, перестраиваемый генератор импульсов, вычитатель, счетчик, элемент 2И, три элемента задержки и блок регистрации, причем первый вход первого сумматора соединен с выходом первого элемента задержки, а выход через блок вычислени  функции арксинус соединен с первым входом вычитател , второй вход которого соединен с выходом и входом соответственно второго и первого элементов задержки, а выход соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с входом делител  частоты и выходом перестраиваемого генератора импульсов, третий вход сое динен с выходом и входом соответственно третьего и второго элементов за

держки, а выход соединен с-входом третьего элемента задержки, вторым входом блока управлени  и первым входом элемента 2И, подсоединенного выходом к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с нервым входом цифроанало- . гового преобразовател , а второй вход соединен с четвертым входом блока уп .равлени , первый, второй, третий, п тый , шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с вторым - входом первого сумматора, с первым входом перестраиваемого генератора импульсов, с вторым входом перестраиваемого генератора импульсов и одновременно с первым входом блока регистрации , вторым, третьим и четвертым входами блока регистрации, а первый вход соединен с выходом делител  час- тоты и вторым входом элемента 211.

:

.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

2. Калибратор по п. 1, о т л и- чагощийс  тем, что блок управлени  выполнен в виде клавишного устройства, счетчика и посто нного запоминающего устройства, блока сдвига , блока делени , блока анализа, двух преобразователей в дополнительный код, двух селекторов-мультиплексоров , дешифратора, счетного триггера , двух формирователей и счетчика, причем первый и второй выходы клавишного устройства соединены с вторым и третьим выходами блока управлени , третий выход соединен с первым входом блока делени  и с первыми входами посто нного запоминающего устройства, первого счетчика и третьим входом блока анализа, четвертый выход соединен с п тым выходом блока управлени  и с вторыми входами блока делени  и блока анализа, а п тый выход соединен с шестым выходом блока управлени , с первым входом блока анализа и вто- рым входом посто нного, запоминающего устройства, соединенного по выходу с первым входом блока сдвига, второй вход которого подключен к выходу дешифратора , а выход соединен с вторым входом и через второй преобразователь в дополнительный код - с первым входом второго селектора-мультиплексора, выход которого соединен с первым выходом блока управлени , а выход блока делени  соединен с вторым входом и через первый преобразователь в- дополнительный код с первым входом первого селектора-мультиплексора, выход которого соединен с четвертым выходом блока .управлени , а третий вход селектора-мультиплексора соединен с выходом счетного триггера, соединенного по входу с выходом первого формировател , вход которого соединен с третьим входом второго селектора-мультиплексора и первым выходом второго счетчика, соединенного по второму выходу через второй формирователь с установочными входами первого счетчика, первого- и второго сумматоров и вычитател , а вход второго счетчика соединен с первым входом блока управлени , седьмой выход которого соединен с выходом блока анализа, а второй вход соединен с вторым входом первого счетчика , соединенного по выходу с входом , дешифратора.

tot.