SU1596260A1 - Прецизионный стробоскопический преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  уровней напр жени  и фазовых сдвигов. Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  напр жени  и угла фазового сдвига. С помощью ключа 1 и строб-импульсов, поступающих с сумматоров 6,7, стробируетс  входной сигнал и через запоминающий блок 2 и усилитель 3 обратной св зи преобразованный в низкую частоту сигнал поступает на выход. Строб-импульсы с амплитудой 1-2 В формируютс  предварительным формирователем 8, формировател ми 9, 11 перепада, блоком 10 регулируемой временной задержки, третьим сумматором 12, фазоинвертором 13. За счет формировани  строб-импульсов с малой амплитудой и без отсечки вершины импульсов уменьшаетс  мощность широкополосной помехи, воздействующей на выходной сигнал. При низких частотах входного сигнала форму строб-импульсов можно делать более пр моугольной с помощью блока 10 регулируемой временной задержки, что улучшает линейность амплитудно-частотной характеристики преобразовател . 3 ил.

Description

Ри8Л

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  уровней напр жени  сигналов, фазовых соотношеНИИ , формы и преобразовани  с заране заданными точностными параметрами временных масштабов входных сигналов нано- и пикосекундной длительности в промежуточный сигнал, в осцилографии , метрологии, системах контрол , а также в качестве преобразовател  в информационно-измерительных системах

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  напр жени  и угла фазового сдвига исследуемого сигнала путем устранени  вли ни  Нелинейности амплитудной характеристики ключа 1 и неравномерности его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), уменьшени  мощности широкополосной помехи за счет формировани  строб-импульсов с регулируемыми параметрами,

На фиг.1 представлена структурна  схема преобразовател ; на фиг.2 строб-импульс при различных коэффициентах формы jc/; на фиГоЗ метод фомировани  строб-импульса UjCt) из двух разнесенных на врем  4t разнопол рных параметров

Устройство содержит ключ 1, запоминающий блок 2, усилитель 3 обратной св зи, аттенюатор 4 обратной св  зи, согласующий усилитель 5, первый и второй сумматоры 6 и 7, предварительный формирователь 8, первый формирователь 9 перепада, блок 10 регулируемой временной задержки, второй формирователь 11 перепада, третий сумматор 12s фазоинвертор 13о

Прецизионный стробоскопический пробразователь содержит ключ 1, который первым входом соединен со входом исследуемого сигнала, а выходом подключен к первому входу запоминающего блока 2, выход которого через усилитель 3 обратной св зи подключен к выходу устройства, ко входу согласующего усилител  5, ко входу аттенюатора 4 обратной св зи, выход которого соединен со вторым входом запоминающего блока 2, а выход согласующего усилител  5 соединен со вторыми входами первого сумматора 6 и второго сумматора 7, выход первого сумматра 6 подключен ко второму входу ключа 1 , а выход второго сумматора 7

подключен к третьему входу ключа 1, и первый вход первого сумматора 6 соединен с первым выходом фазоинвертора 13, а первый вход второго сумматора 7 соедд нан со вторым входом фазинвертор а 13, вход сигнала синхронизации через предварительнь)й формирователь 8 подключен ко входу первог формировател  9 перепада и входу блока 10 регулируемой временной задержки , выход которого через второй формирователь 11 перепада соединен со вторым входом третьего сумматора 12, первый вход которого соединен с выходом первого формировател  9 перепада выход третьего сумматора 12 подключе ко входу фазоинвертора 13.

Устройство работает следуюухим образом

В отсутствии строб-импульсов на втором и третьем входах ключа 1 этот ключ заперт за счет напр жени  на запоминающем блоке 2,-возникшем при

Claims (1)

1. предыдущем стробировании и за счет напр жени  отсечки нелинейных элементов ключа 1« В момент прихода строб-импульсов на ключ 1 он открываетс  и запоминающий блок 2 зар жаетс  мгновенным значением исследуемого сигнала до величины 20-30% от его значени  Запомненное напр жение усиливаетс  усилителем 3 обратной св зи и дозар жает запоминающий блок 2-до значени  исследуемого сигнала в точке считывани , что обеспечиваетс  соответствующей установкой ослаблени  аттенюатора обратной св зи 4, Така  обратна  св зь также поддерживает неизменным напр жение на запоминающем блоке 2 между моментами стробировани о Это же напр жение через согласующий усилитель 5 подаетс  на первый сумматор 6 и второй сумматор 7, где образует подставку напр жени  дл  положительного и отрицательного строб-мпульсов соответственно Это позвол ет устранить асимметрию ключа 1 в следуюш й момент стробировани , возникающую из-за хран щегос  в запоминающем блоке 2 напр жени  Сигнал синхронизации, предварительно усиленный и сформированный в предварительном формирователе 8, поступает на первьй формирователь 9 перепада на диоде с накоплением зар да, который формирует положительный перепад с крутым фронтом. Кроме этого, сигнал после предварительного формировател  8 подаетс  че рез блок 10 регулируемой временной задержки на второй формирователь 1 1 перепада, который формирует отрицательный перепад с крутым фронтом,, Временное положение передних фронто положительного и отрицательного пере падов разнесено на врем  задержки dt с помощью блока регулируемой временной задержки, которое может выполн т с  как вручную , так и программным путем На выходе третьего сумматора 12 образуетс  короткий импульс с кру тыми передним и задним фронтом, длительность которого, как и коэффициен формы, может регулироватьс  временно задержкой в блоке 10, Из этого импульса с помощью фазоинвертора 13 по лучены короткие разнопол рные импуль сы с крутыми фронтами, параметры кот рых могут регулироватьс  путем изменени  задержки /3t.. Поступа  на сумматоры 6 и 7, эти импульсы производ  стробирование исследуемого сигнала, В устройстве уменьщена или может заранее корректироватьс  амплитудна  погрещность строб-преобразовател  в динамическом диапазоне из-за нелиней ности АХ, что достигаетс  путем изменени  коэффициента формы о( строб-и пульса на выходе третьего сумматора путем изменени  задержки на 211 в бло ке временной .задержки. Форма стробимпульса приведена на , На фиг. показана форма строб-импульса на выходе третьего сумматора, Известно, что эта погрешность ста новитс  пренебрежительно малой (менее 0,1% при В) уже при Уменьшена или может заранее кор-ректироватьс  фазова  погрещность в динамическом диапазоне строб-преобразовател  из-за нелинейности АХ, что достигаетс  путем изменени  коэф фициента формы di строб-импульса В диапазоне входных сигналов 500J мВ увеличение о от 1 до 3 снижает фазовую погрешность с 2 до 0,04, т,е. в 50 раз. Может быть скорректирована амплитудно-частотна  погрешность из-за резонансных  влений на паразитных реактивност х ключа. Это достигаетс  путем регулировки коэффициента передачи смесител  К. строб-преобразовател  с помощью изменени  длительности строб-импульсов Данна  погрешность может быть уменьшена на 70% от своего значени , Может быть скорректирована амплитудно-частотна  погрешность, св занна  с конечной длительностью стробимпульсов , что достигаетс  путем уменьшени  длительности строб-импульса tc при увеличении частоты сигнала fg по известному закону. Она может быть уменьшена с 1,5% до 0,4% в диапазоне частот 1-1,5 ГГц, Уменьшена, примерно на пор док, мощность широкополосной помехи, возникающей в строб-преобразователе-прототипе из-за наличи  в нем формировател , создающего импульс с крутым фронтом и амплитудой 10-12 Б, что необходимо дп  обеспечени  широкого частотного диапазона смесител , В предлагаемом устройстве амплитуда формируемых импульсов лежит в пределах 1-2 В и отсутствуют запирающие напр жени , подаваемые на ключ, Высокие частотные параметры стробгпреобразовател , завис пще от минимальной длительности строб-импульса, в предлагаемом устройстве обеспечены новым техническим решением формировани  строб-импульса. Таким образом, положительный эффект состоит в уменьшении погрешности при переносе на промежуточный сигнал как амплитудной, так и фазовой информации в динамическом и частотном диапазонах входного сигнала. Погрешность устройства определ етс  .следующими факторами. Амплитудна  и фазова  погрешность в динамическом диапазоне входного сигнала из-за нелинейности амплитудной характеристики смесител : увеличение коэффициента формы строб-импульса в устройстве от 1 до 3 делает эту погрешность менее 0,05% по амплитуде и 0,04 по фазе. Амплитудно-частотна  погрешность из-за конечной -длительности стробимпульса: путем коррекции с помощью изменени  длительности строб-импульса 5 сводитс , к значению не более 0,4% в диапазонеДО 1,5-3 ГГц, Амплитудно-частотна  погрешность из-за резонанса на паразитных реактивност х элементов смесител : путем коррекции с помощью изменени  длительности строб-импульса 4 сводитс  к значению не более 0,5% в диапазоне до 3 ГГЦо 1 Погрешность из-за нестабильности временного положени  переднего и зад него фронтов строб-импульса, обуслов ленной устройством регулируемой временной задержки и формировател ми перепадов При величине нестабильнос ти до 1,4 ПС погрешность переноса амплитудной информации на сигнал про межуточной частоты достигает 0,6%J Амплитудна  погрешность за счет паразитной широкополосной помехи: при величине входного сигнала 10 мВ она уменьшена от значени  0,4% у про тотипа до 0,01% у предлагаемого устройства Таким образом, систематическа  по грешность преобразовани  устройства не превьш1ает 1% по амплитуде и 0,6® по фазе при доверительной веро тноети 0,99 и случайна  погрешность не более 0,6% по амплитуде и 0,3 по фазе в динамическом диапазоне до 3 ГГЦо Систематическа  погрешность преоб разовани  у прототипа в тех же динамическом и частотном диапазонах достигает величины: по амплитуде 6-10, по фазе до 5 о Формула изобретени  I Прецизионный стробоскопический преобразователь, содержащий ключ, первый вход которого соединен с вхо дом преобразовател , а выход соеданен с первым входом запоминающего 0 блока, выход которого через усилитель обратной св зи соединен с выходом преобразовател , входом согласующего усилител , входом аттенюатора обратной св зи, выход которого соединен с вторым входом запоминающего блока, а выход согласующего усилител  соединен с вторым входом первого сумматора и вторым входом второго сумматора и выход первого сумматора соединен , с вторым входом ключа, а выход второго сумматора соединен с третьим входом ключа, вход сигнала синхронизации через предварительный формирователь соединен с входом первого формиро .вател  перепада, а первый выход фазоинвертора соединен с первым входом первого сумматора, второй выход фазоинвертора соединен с первым входом второго сумматора, о т л и ч а- ющ и и с   тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  напр жени  и угла фазового сдвига входного сигнала, в него дополнительно введены блок регулируемой временной задержки, второй формирователь перепада и третий сумматор, вход блока регулируемой временной задержки соединен с выходом предварительного формировател , а выход через второй формирователь перепада соединен с вторым входом третьего сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого формировател  перепада, а выход третьего сумматора соединен с входом фазоинвертора . .

   toTTf/2

   и

   Us(t)

   Uni(t)

   Иш

   Urns

   Urn(t)

   Фаг.з