SU1695391A1 - Аналоговое запонинающее устройство дл узкополосного сигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов с ограниченным спектром рабочих частот. Целью изобретени   вл етс  повышение точности аналогового запоминающего устройства. Поставленна  цель достигаетс  за счет введени  инвертирующего 1 и параллельного

Description

о ю сл

(л

чэ

15 сумматоров, интегратора 2, генератора 12 низкой частоты, первого и второго выпр мителей 10 и 11, третьего ключа 6, полосового фильтра 14 и источника 13 опорного напр жени . Выборка и запоминание в устройстве реализованы на базе интегратора со сбросом. Стабилизаци  параметров цепи выборки и запоминани  осуществл етс  подачей на вход устройства параллельно основному тестового сигнала, частотный

спектр которого отличаетс  от частотного спектра основного сигнала с последующим частотным разделением сигналов. Автоматическое регулирование величины посто нной времени интегратора и напр жени  смещени  нулевого уровн  позвол ет не менее , чем в 10 раз повысить точность широкополосного аналогового устройства по сравнению с аналогичными по полосе пропускани . 1 ил.

Изобретение относитс  к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов с ограниченным спектром рабочих частот.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности аналогового запоминающего устройства.

На чертеже приведена функциональна  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит инвертирующий сумматор 1, интегратор 2, операционный усилитель (ОУ) 3, ключи 4-6, одновибратор I, накопительный элемент на конденсаторе 8. согласующий элемент на резисторе 9, выпр мители 10 и 11, генератор 12 низкой частоты, источник 13 опорного напр жени , полосовой фильтр 14 и параллельный сумматор 15.

Устройство работает следующим образом .

При поступлении на управл ющий вчод устройства импульса замыкаютс  ключи 4 it. 6 и происходит разр д конденсатора f в интеграторе на ОУ 3, т.е. сброс интегратора на ОУ 3 в исходное (нулевое) состо ние. По срезу управл ющего импульса ключи 4 и 6 размыкаютс , запускаетс  одновибратор 7, который вырабатывает импульс выборки, открывающий ключ 5. При этом входной аналоговый сигнал через сумматор 1 и ключ 5 поступает на вход интегратора на ОУ 3, Если коэффициент усилени  инвертирующего сумматора 1 равен единице, то за врем  длительности импульса выборки At на выходе ОУ 3 в результате интегрировани  входного сигнала устанавливаетс  напр жение

U

БЫХ

UBx(0)4

At

Ti

Л

-S

гдз UBX (0) - среднее значение входного напр жени  за врем  интегрировани ;

Ti - посто нна  времени интегратора, равна  произведению емкости конденсатора 8 на сопротивление резистора 9;

д - аддитивна  погрешность.

Как видно из приведенной формулы, выходное напр жени  предлагаемого устройства так же, как и в прототипе, пропор- ционально входному напр жению с

коэффициентом пропорциональности Кт At/Ti , причем данный коэффициент К трудно поддерживать посто нным азиду нестабильности емкости конденсатора 8, сопротивлени  замкнутого ключа 5 и

длительности импульса выборки At на выходе одновибратора 7. Кроме того, аддитивна  погрешность д в прототипе может быть весьма существенной как из-за напр жени  смещени  нул  ОУ 3, так и из-за коммутационной погрешности в результате прохождени  на конденсатор 8 паразитного зар да при включении ключей 4 и 5. Введение в предлагаемое устройство элементов 1, 2, 6, 10-15 позвол ет скомпенсировать эти погрешности за счет сужени  полосы рабочих частот входного аналогового сигнала. Предлагаемое устройство предназначено дл  работы с гармоническим входным сигналом с частотой fc пор дка 1 МГц. При этом поскольку входной сигнал устройства не со- держиг посто нной составл ющей, то в случае отсутстви  коррел ции между входным узкополосным сигналом и частотой импульсов управлени  в выходном напр жении

устройства также должна отсутствовать посто нна  составл юща . Аддитивна  погрешность д, вызванна  напр жением смещени  нул  у ОУ 3, коммутационной погрешностью ключей, а также смещением нул  у ОУ в составе сумматора 1, в предлагаемом устройстве подавл етс  за счет введени  цепи отрицательной обратной св зи с выхода устройства через интегратор 2 на вход сумматора 1, причем посто нна 

времени интегратора 2 Т2 должна выбиратьс  примерно на 2 пор дка больше Ti, т.е. интегратор 2 работает в области сравнительно низких частот и может быть построен на прецизионном ОУ, напр жение смещени  нул  которого и будет определ ть адди- тивную погрешность предлагаемого устройства. Частота входного сигнала fc должна быть в диапазоне 1/Т 2л:тс 1/Та. Что же касаетс  стабилизации коэффициента передачи Кт устройства, то она достигаетс  за счет введени  в устройство генератора 12 низкой частоты, выпр мителей 10 и 11, фильтра 14 и параллельного сумматора 15. Сигнал с выхода генератора 12с частотой ип 0,01 подаетс  на неинвертирующий вход ОУ 3. Коэффициент передачи интегратора со сбросом на ОУЗ по неинвертирующему входу Кт+ равен:

Кт + 1 + - - 1 + Кт.

Коэффициент усилени  инвертирующего сумматора 1 по каждому из его входов установлен равным 1. Модуль коэффициента усилени  интегратора 2 Кпз на частоте тестового сигнала (т определ етс  отношением частот aЈ/ft/r, где ад 1 /Т2. т.е. Кп2 100. При этом, если амплитуда низкочастотного тестового сигнала на выходе ге- 12 равна UT на выходе устройства в результате действи  отрицательной обратной св зи тестовый сигнал будет определитьс  следующим выражением:

. i - . i 1 + Кт

J-Гвых - UT

Таким образом, при и Кпа 100 можно получить уровень подавлени  тестового сигнала на выходе устройства пор дка 60 дБ по отношению х амплитуде информационного сигнала Ut, если выбрать UT 0,1. В то же врем  на выходе сумматора 1 напр жение тестового сигнала пои больших значени х Кпа будет равно

UzЈUT(1 ).

Тем самым, если установить коэффициент передачи параллельного сумматора 15 по неинвертьрующему входу в два раза бопьше, чем по первому инвертирующему входу дл  сигнала с выхода сумматора 1 , то в результате действи  сигнала отрицательной оЬратной св зи с выхода сумматора 15 длительность импульса выборки Д i будет стремитьс  к такой величине, при которой (1+1/Кт)2, т .е. . При этом источник 13 опорного напр жени  должен задавать лишь начальное значение напр жени  на управл ющем входе одновибратора 7, при котором достигаетс  требуема  длительность импульса выборки Д t, уменьша  тем самым ошибку статизма в системе автоматического регулировани  значени  Кт.

Таким образом, коэффициент передэчи предлагаемого аналогового запоминающего устройства на рабочей частоте Кт может быть стабилизирован с точностью до 0,1%, поскольку он определ етс , в основном , точностью коэффициентов передачи у элементов 10, 11, 14 и 15 в цепи автоматического регулировани  значени  на низкой частоте, соответствующей тестовому сигналу.

15

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Аналоговое запоминающее устройство дл  узкополосного сигнала, содержащее накопительный элемент на конденсаторе и согласующий элемент на резисторе, один вывод которого соединен с выходом первого ключа, другой вывод - с инвертирующим входом операционного усилител , входом второго ключа и одной обкдадкой конденсатора ,друга  обкладка которого соединена с выходом второго ключа, выходом операционного усилител  и  вл етс  выходом устройства , управл ющий вход первого ключа соединен с выходом одновибратора, вход

   которого и вход второго ключа объединены и  вл ютс  входом управпени  режимом работы устройства, отличающеес  тем, что, с ЦРЛЫО повышени  точность устройства , в него введены инвертирующий и паралл .ельный сумматоры, интегратор, генератор низкой частоты, первый и второй выпр мители , третий кпюч, полосовой фильтр и источник опорного напр жени , выход которого подключен к первому вычитающему входу параллельного сумматора, суммирующий и второй выч.пзющий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго выпр мителей, а выход - с входом управлени  дпительностыо одновибратора, выход операционного усилител  подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первым входом инвертирующего сумматора, второй вход которого  вл етс  информационным входом устройства, а выход подключен к входу первого ключа и входу полосового фильтра, выход которого соединен с входом второго выпр мител  выход генератора низкой частоты подключен к неиноертирующему входу операционного усилител  и входу первого выпр мител , вход третьего ключа соединен с выходом первого ключа, выход - с шиной нулевого потенциала устройства, управл ющий вход - с управл ющим входам второго ключа.