SU892331A2 - Устройство аналогового определени ортогональной составл ющей спектра финитных сигналов - Google Patents

Description

(Б) УСТРОЙСТВО АНАЛОГОВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОРТОГОНАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЩЕЙ СПЕКТРА

IИзобретение относитс  к электро иэиерительной технике и может быть. использовано при создании устройств дл  исследовани  спектральных характеристик электрических сигналов произвольной формы.

По основному авт.св. ff 38939 известно устройство аналогового определени  ортогональной составл ющей спектра финитных сигналов, которое состоит из последовательно соединенных согласующего и инвертирующего каскадов, сумматора, выполненного а виде RC-интегратора, и схемы периодической выборки мгновенных значений сигнала, управ лемой генератором импульсов и содержащей сдвигаю|ций регистр с ключами в нагрузочной цепи, сигнальные входы которых подключены к выходам согласующего и инвертирующего каскадов с учетом знака весовых коэффициентов, а выходы ключей подключены к весовым резисторам сумматора 1П . ФИНИТНЫХ СИГНАЛОВ

Недостатком известного устройства  вл етс  высока  погрешность измерений в диапазоне инфранизких частот за счет большой величины погрешности разбалаиса интегратора.

Предлагаемое изобретение  вл етс  усовершенствованием известного устройства .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  ортогональной состав10 л ющей спектра финитных сигналов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство аналогового определени  ортогональной составл ющей спектра финитных сигналов, содержаts щее последовательно соединенные согласующий и инвертирующий каскады,, выходы которых подключены к одним из входов ключей блока периодической выборки мгновенных значений сигнала,

выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора а другие входы подключены к выходам разр дов регистра сдвига, вход котороГО  вл етс  одним из входов блока периодической выборки мгновенных зна чений сигнала и подключен к выходу генератора импульсов, введены ключ, блок аналоговой пам ти и блок управлени  ключом, причем выход ключа через блок аналоговой пам ти соединен со входом согласующего каскада, а управл ющий вход ключа через блок управлени  ключом подключен к выходу генератора импульсов. На фиг.1 приведена блок-схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Устройство состоит из блока 1 аналоговой пам ти, блока 2 периодической выборки мгновенных значений сигнала, сумматора 3, выполненного в виде многовходного RC-интегратора с конденсатором k и резисторами , согласующего каскада 6, инвертирующего каскада 7, ключа 8 и блока 9 управлени  ключом, генератора 10 импульсов. Блок 2 периодической выборки , осуществл ющий временную дискретизацию сигнала, включает в себ  ключи 11 1, ,- , к информационным входам которых подключе ны выходы разр дов регистра 13 сдвига , выходы которых подключены к взве шивающим резисторам сумматор На фиг.2 обозначены управл ющие тактовые импульсы генератора 10(а); выходной, импульс блока 9(6); исследуемый сигнал (в); напр жение на выходе блока 1(2г) ; напр жение на управл ющем входе одного из ключей , (д); напр жение на управл ющем входе одного из ключей , (е); напр жение на выходе (интегратора ) сумматора 3 (ж); напр жение разбаланса (з). Устройство работает следующим образом . В момент to поступлени  первого тактового импульса (фиг.2,а) от гене ратора 10 импульсов на блок 9 управлени  ключом, -последний формирует 1управл ющий импульс, совпадающий по времени с тактовым импульсом. Выходной импульс с блокад управлени  клю чом (фиг.2) прикладываетс  к управл ющему входу ключа 8, открыва  его на врем  TVI .Напр жение исследуемого сигнала (фиг.2,в) через открытый клю поступает на вход блока 1. По окончании тактового импульса ключ 8 закрываетс , и напр жение на выходе 14 блока 1 остаетс  практически неизменным до прихода очередного управл ющего импульса (фиг.2,г). С выхода блока 1 сигнал через согласующий каскад 6 (дл  положительных весовых коэффициентов) и через инвертирующий каскад 7 (дл  отрицательных весовых коэффициентов) поступает на сигнальные входы ключей,например 11 и 12, блока 2 периодической выборки, ко входу регистра 13 которого подводитс  последовательность тактовых импульсов от генератора 10 импульсов. Одновременно с подачей тактового импульса на блок 9 управлени  ключом от заднего фронта этого тактового импульса (в момент to ) срабатывает первый триггер регистра 13 открыва  на врем  ut например, ключ (фиг.2,д), при этом отсчет исследуемого сигнала подаетс  на резистор , определ ющий дл  данной выборки модуль весового коэффициента . у-тг п11. Интегрирование входного сигнала в (интеграторе) сумматоре 3 происходит в интервале от tp + f до to ut,, а напр жение на конденсаторе 4 измен етс  на величину ди x,(t)(t)-k.-(&t-t«). посто нна  времени интегратора . В момент времени tf}+ At от генератора 10 импульсов поступает следующий тактовый импульс на блок 9 управлени  ключом и регистр 13. Блок 1 запоминает следующую выборку x,(t) входного сигнала. От переднего фронта тактового импульса опрокидываетс  первый триггер регистра 13, закрыва  тем самым ключ , а от его заднего фронта срабатывает второй триггер регистра 13, открыва  ,например, ключ (фиг.2) и подава  тем самым входной сигнал на следующий взвешивающий резистор . Далее процесс вз ти  отсчета исследуемого сигнала, запоминание его в блоке 1, умножение на весовой ко .. cos 123 эффициент -т- l-ig- п и суммирование XI1 (Ч его в сумматоре 3 повтор етс . Включение ключей блока 2 периодической выборки мгновенных значений сигнала на каждом шаге после окончани 

импульса дискретизации устран ет погрешности измерени  за счет переходных процессов в блоке 1 аналоговой пам ти.

cos I2J }

Так как l-rj- nJ принимает значени  от +1 до -1, то отрицательный знак коэффициента взвешивани  обеспечиваетс  за счет подключени  соответствующих взвешивающих резисторов S к инвертирующему каскаду 7 а положительный - за счет подключени  соответствующих взвешивающих резисторов 5 к согласующему каскаду 6.

В результате взаимодействи  входного сигнала, сигналов блока 1, блока 9 управлени  ключом и импульсов сдвига регистра 13 на N выходах блока 2 периодической выборки мгновенных значений сигнала образуетс  периодическа  последовательность импульсов, промодулированных по амплитуде исследуемым сигналом. На каждом шаге дискретизации значение исследуемого сигнала снимаетс  с соответствующего выхода 2 периодической выборки.

Каждый из N выходов блока 2 периодической выборки св зан со своим взвешивающим резистором 5, обеспечивающим различные коэффициенты передачи . 1-«- п). Умножение выборочных значений исследуемого сигнала на

С05/23Г

. коэффициент передачи . -jr- п) происходит последовательно во времени г интервалом ut в течение времени At -Ту с одновременным накоплением в сумматоре 3 результатов, полученных на каждом шаге.

. По истечении времени анализа Т Nit напр жение на выходе интегратора 3 составит

nl N. .jc . .

12J

де ;„

cos Ыпосто нна  sin времени интегратора по п-ому выходу схемы периодической выборки .

Абсолютное значение посто нной времени интегратора kp определ етс  (с точностью до посто нного коэффициК ента -prj величиной, обратно-пропор

циональной величине весового резистора , а величина

. COSfZJT

nW -ПНЫ J

представл ет собой

1

взвешенное с весом -д-  значение выборки сигнала в момент времени 1

nit

причем

соответственно

R

( )1S cos

Посто нравно значению sin

1

ныи множитель

учитываетс  при

фиксации результата.

В результате перечисленных преобразований сигнала напр жение на накопительном конденсаторе 4 сумматора 3 к концу времени анализа пропорционально значению ортогональной (синусной или косинусной) составл ющей спектра исследуемого сигнала на ча21 21

стоте w Т Nut

На этом цикл измерени  спектральной составл ющей заканчиваетс  и импульс последнего тактового импульса возвращает регистр 13 в исходное состо ние .

Устройство позвол ет измер ть ортогональные составл ющие периодичес ких сигналов при различных частотах. Это, в свою очередь, требует измен ть шаг дискретизации. Поскольку изменение шага дискретизации не должно вли ть на виличину выходного напр жени , то одновременно с изменением шага дискретизации необходимо изменить величину емкости конденсатора в отношении

Ci Са

тД const, тГ ъ

е

величина емкости при шаге

дискретизации , величина емкости при шаге

дискретизации tij.; величина емкости при шаге

дискретизации itj;

врем  анализа при шаге дискретизации lt.

Напр жение разбаланса интегратора составл ет на шаге дискретизации дt

bUp , а на времени анализа Т NAt AUp kgUoT ,

где kg - посто нна  времени интегратора по контуру разбаланса.

Использование новых элементов позвол ет значительно повысить точност измерени  ортогональной составл ющей спектра финитных сигналов.

Действительно, напр жени  разбаланса к концу времени анализа у предлагаемого устройства и известного относитс  как

II Uni

С t-M

ii.

AUp RgC °

Г JL. ид ut

Таким образом, напр жение разбаанса известного устройства превышает напр жение разбаланса предлагаемоAt

го устройства в

раз.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № taSSSS, кл.С 01 R 23/00, 1972.

г

On

IP

и

X/