SU911363A1 - Automatic digital meter of harmonic coefficient - Google Patents

Automatic digital meter of harmonic coefficient Download PDF

Info

Publication number
SU911363A1
SU911363A1 SU802891215A SU2891215A SU911363A1 SU 911363 A1 SU911363 A1 SU 911363A1 SU 802891215 A SU802891215 A SU 802891215A SU 2891215 A SU2891215 A SU 2891215A SU 911363 A1 SU911363 A1 SU 911363A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
divider
frequency
input
output
block
Prior art date
Application number
SU802891215A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Григорьевич Покроев
Николай Федорович Жук
Original Assignee
Минское Производственное Объединение "Горизонт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Минское Производственное Объединение "Горизонт" filed Critical Минское Производственное Объединение "Горизонт"
Priority to SU802891215A priority Critical patent/SU911363A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU911363A1 publication Critical patent/SU911363A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  автоматического измерени  малых значений коэффициента гармоник синусоидальных сигналов при измерении электрических параметров интег-ральных микросхем и усилительных устройств.The invention relates to a measurement technique and can be used to automatically measure small values of the harmonic coefficient of sinusoidal signals when measuring electrical parameters of integrated circuits and amplifying devices.

Известен цифровой измеритель коэффициента гармоник, содержащий формирователь , умножитель частоты, ключ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), два задатчика ортЬго- напьных функций, два множительных цифровых устройства, два счетчика, три блока переноса, квадратор, сумматор , устройство извлечени  квадратного корн , измеритель отношени  кодов и блок управлени  Ц.A digital harmonic coefficient meter is known that contains a driver, a frequency multiplier, a key, an analog-to-digital converter (ADC), two setters of orthopan functions, two multiplying digital devices, two counters, three transfer units, a quad, an adder, a square root extractor, code ratio meter and control block C.

Недостатком устройства  вл етс  невысока  точность измерени  коэффициента гармоник при малых его значени х, обусловленна  ограничением разр дности современных АЦП.The drawback of the device is the low accuracy of the harmonic coefficient measurement at its low values, due to the limitation of the current ADC bit width.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  измеритель коэффициента гармоник, содержащий блок управлени , формирователь, умножитель частоты, ключ, аналого-цифровой преобразователь , квадратор, сумматор, первыйThe closest to the present invention is a harmonic coefficient meter containing a control unit, a driver, a frequency multiplier, a key, an analog-to-digital converter, a quad, an adder, the first

блок переноса, блок извлечени  квадратного корн  и измеритель отношени  кодов, задатчик начальной фазы, два Зсщатчика ортогональной функции, два множительных блока, два счетчика, два блока переноса, два преобразовател  код - напр жение , блок вычитани  напр жений и блок забора шкалы 2.transfer unit, square root extraction unit and code ratio meter, initial phase adjuster, two orthogonal functions, two multiplier blocks, two counters, two transfer blocks, two code-voltage converters, a voltage subtraction block, and a scale 2 sampling block.

10ten

Недостатком этого измерител   вл ютс  большие габариты устройства из-за требований получени  высокой точности измерений,.путем увеличе15 ни  разр дности АЦП. Кроме того, динамический диапазон измерител  ограничен малыми значени ми амплитуд и частот измер емого сигнала.The disadvantage of this meter is the large size of the device due to the requirements of obtaining high measurement accuracy, by increasing the ADC's size. In addition, the dynamic range of the meter is limited by small values of the amplitudes and frequencies of the measured signal.

2020

Погрешность измерени  коэффициента гармоник зависит от уровн  подавлени  в измер емом сигнале первой гармоники, осуществл емого за счет вычитани  из измер емого сигнала The measurement error of the harmonic coefficient depends on the level of suppression in the measured signal of the first harmonic, carried out by subtracting from the measured signal

25 сформированного ортогонального сигнала .25 formed orthogonal signal.

Относительна  погрешность измерени  5 , обусловленна  погрешностью 30 задани  начальной фазы ортогонального сигнала,может быть найдена и математического выражени : б 2 sin - . 100%, где «р - угол фазового paccoiviacoBaни  первой гармоники и сформирован ного ортогонального сигнала. При частоте квантовани  fuft , равной , где fx - частота первой гармо ники измер емого сигнала, п - число отсчетов, вз тьрс из сигнала за перио его первой гармоники, погрешность измерени  превышает 6,3%, если . Дл  получени  S40,l% необходимо выбирать , что соотве ствует ,5. угловым мин. Реализаци  названной точности требует большого объема оперативной и посто нной цифровой пам ти. Напри мер, если число уровней дискретизации по амплитуде измер емого и орто гональных сигналов равно 1000{дес т двоичных разр дов) и п б 200, то на построение задатчиков ортогональ ных функций счетчиков и сумматоров требуетс  пор дка 2,5 млн бит пам т Дл  получени  в течение одного периода первой гармоники начальной фазы ортогонального сигнала с точностью до одного отсчета задатчик начальной фазы должен содержать по крайней мере п/4 дешифраторов кодов углов фазового рассогласовани , т.е. в пам ти названного задатчика необходимо при п 6200 хранить пор дка 1500 кодов,с которыми необходимо сравнивать вычисленный код угла фазового рассогласовани . При числе уровн  дискретизации по ампли туде, равном 1000, точность формиро вани  амплитуды опорного сигнала со ставл ет 0,1%, а при числе уровней дискретизаций,, равном 100, эта точность не превышает 1%. Цель изобретени  - раоаирение функциональных возможностей измерител  в широких динамических диапазо нах амплитуд и частотном диапазонах измер емого сигнала. Цель достигаетс  тем, что в изме ритель, содержащий блок управлени , два преобразовател , код-напр жение формирователь импульсов, посл довательно соединенные блок вычитани  напр жени , блок выбора шкалы, аналого-цифровой преобразователь, квадратор/ сумматор, первый блок переноса и блок извлечени  квадратного корн , последовательно соединенные первый задатчик ортогональной функции, первый множительный элемент, первый счетчик и второй бл переноса, выход которого соединен с вторым входом квадратора и с первым входом задатчика начальной фазы, второй вход которого подключен к входу первого задатчика ортогональной функции, а выход задатчика начал ной фазы соединен с входом второго задатчика ортогональной функции, выход которого через первый преобразователь код-напр жение подключен к одному из входов блока вычитани  напр жени  и через последовательно соединенные второй множительный элемент, второй счетчик, третий блок переноса подключен к третьему входу квадратора, первый вход которого соединен с вторыми входами первого и второго множительных элементов , введены высокочастотный генератор , делитель частоты с перемен ным коэффициентом делени , блок точной установки начальной фазы, делитель частоты с посто нным коэффициентом делени , импульсный фазовый детектор, блок изменени  коэффициента передачи, элемент сравнени , три распределител  импульсов и три регистра набора кодов, при этом вход блока изменени  коэффициента передачи соединен с входной клеммой измерител  , а его выход подключен к второму входу блока вычитани  напр жени  и к входу формировател  импульсов , выход которого соединен с одним из входов импульсного фазового детектора и с входами трех распределителей импульсов, выход первого из которых через первый регистр набора кода подключен к одному из входов делител  частоты с переменным коэффициентом делени , а выход второго распределител  импульсов соединен с первым входом второго регистра набора кода, второй вход которогоподключен к выходу первого счетчика, а выход второго регистра набора кода через блок точной установки начальной фазыXподключен к второму входу делител  частоты с переменным коэффициентом делени , третий вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора, а выход делител  частоты с переменным коэффициентом делени  соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразовател  и с входом задатчика начальной фазы непосредственно и через делитель частоты с посто нным коэффициентом делени  - с вторьм входом импульсного фазового детектора, выход которого подключен к второму входу первого регистра набора кода, а выход третьего распределител  импульсов подключен к первому входу третьего регистра набора кода, второй вход которого через элемент сравнени  соединен с сумматора, а выход третьего регистра набора кода через второй преобразователь код-напр жение соединен с управл нмдим. входом блока изменени  коэффициента передачи. На чертеже приведена структурна  схема измерител  коэффициента гармоник.The relative measurement error 5, due to the error 30 setting the initial phase of the orthogonal signal, can be found in the mathematical expression: b 2 sin -. 100%, where “p is the angle of the phase paccoiviacoBan of the first harmonic and the formed orthogonal signal. When the quantization frequency fuft is equal to, where fx is the frequency of the first harmonic of the measured signal, n is the number of samples, take the signal from the period of its first harmonic, the measurement error exceeds 6.3% if. To obtain S40, l% must be selected, which corresponds to, 5. angular min. The implementation of this accuracy requires a large amount of operational and permanent digital memory. For example, if the number of discretization levels by the amplitude of the measured and orthogonal signals is 1000 (ten binary bits) and p 200 200, then about 2.5 million bits of memory are required to build devices for orthogonal functions of counters and adders. receiving, during one period, the first harmonic of the initial phase of the orthogonal signal with an accuracy of one sample, the initial phase setter must contain at least n / 4 decoders of the phase error angle codes, i.e. in memory of the named setter, it is necessary, with n 6200, to store about 1500 codes with which the calculated code of the phase error angle must be compared. With the number of the sampling level in amplitude equal to 1000, the accuracy of forming the amplitude of the reference signal is 0.1%, and with the number of discretization levels equal to 100, this accuracy does not exceed 1%. The purpose of the invention is to maximize the functionality of the meter in a wide dynamic range of amplitudes and frequency ranges of the measured signal. The goal is achieved in that a meter containing a control unit, two converters, a code-voltage pulse generator, successively connected voltage subtraction block, a block for selecting a scale, an analog-to-digital converter, a quad / adder, the first transfer unit and an extraction block square root, the first master of the orthogonal function, the first multiplier element, the first counter and the second transfer block, the output of which is connected to the second input of the quadrator and the first input of the master initial phase, the second input of which is connected to the input of the first master of the orthogonal function, and the output of the master generator of the starting phase is connected to the input of the second master of the orthogonal function, the output of which is connected to one of the inputs of the voltage subtractor through the first converter the multiplying element, the second counter, the third transfer unit connected to the third input of the quad, the first input of which is connected to the second inputs of the first and second multiplying elements, are entered into a high frequency generator, a variable divider frequency divider, a precise initial phase setting unit, a constant division divider frequency divider, a pulsed phase detector, a transmission ratio changing unit, a reference element, three pulse distributors and three code set registers, and a block input change of the transmission coefficient is connected to the input terminal of the meter, and its output is connected to the second input of the voltage subtraction unit and to the input of the pulse former, the output of which is connected to From the inputs of the pulse phase detector and with the inputs of three pulse distributors, the output of the first of which is connected to one of the inputs of the frequency divider with a variable division factor through the first register of the code set, and the output of the second pulse distributor is connected to the first input of the second register of the code set, the second input It is connected to the output of the first counter, and the output of the second register of code dialing through the block for precise setting of the initial phase X is connected to the second input of a frequency divider with a variable coefficient The third input of which is connected to the output of the high-frequency generator, and the output of a frequency divider with a variable division factor is connected to the second input of the analog-digital converter and to the input of the initial phase setting unit directly and through a frequency divider with a constant division factor - to the second input of the pulse phase detector , the output of which is connected to the second input of the first register of the code set, and the output of the third pulse distributor is connected to the first input of the third register of the code set, the second the input of which is connected through an element of comparison from the adder, and the output of the third register of code set through the second code-voltage converter is connected to the control unit. input block change ratio. The drawing shows a structural diagram of the harmonic coefficient meter.

Измеритель содержит первый распределитель 1 импульсов, первый регистр 2 набора кода, делитель 3 частоты с переменным коэффициентом делени , делитель 4 частотьц с посто нным коэффициентом делени ,импульсный , фазовый детектор 5, высокочастотный генератор б, второй, распределитель 7 импульсов, второй регистр 8 набора кода, блок 9 точной установки начальной фазы,третий распределитель 10 импульсов, третий регистр 11 набора кода, второй преобразователь 12 код-напр жение, блок 13 изменени , коэффициента передачи, формирователь 14 импульсов, блок 15 вычитани  напр жений , блок 16 выбора шкалы, аналого-цифровой преобразователь 17, квадратор 18, сумматор 19, первый блок 20 переноса, блок 21 извлечени  квадратного корн , первый задатчик 22 ортогональной функции, первый множительный блок 23, первый счетчик 24, второй блок 25 переноса, задатчик 26.начальной фазы, второй задатчик 27 ортогональной функции, второй множительный блок 28, второй счетчик 29, третий блок 30 переноса, первый преобразователь ЗГ кодгнапр жение , элемент 32 сравнени , блок 33 управлени  (цепи передачи сигналов управлени  не показаны) и входную клемму 34 измерител ..The meter contains the first pulse distributor 1, the first register 2 of the code set, the divider 3 frequencies with variable division factor, the divider 4 frequencies with a constant division factor, pulse, phase detector 5, high-frequency generator b, the second, pulse distributor 7, the second register 8 of the set code, block 9 for precise setting of the initial phase, the third distributor 10 pulses, the third register set register 11, the second code-voltage converter 12, change block 13, transfer ratio, pulse shaper 14, block 15 Voltage reading, scale selection block 16, analog-to-digital converter 17, quad 18, adder 19, first transfer unit 20, square root extraction block 21, first unit 22 of orthogonal function, first multiplier unit 23, first counter 24, second block 25 transfer, setpoint generator 26. initial phase, second setpoint generator 27 orthogonal function, second multiplication unit 28, second counter 29, third transfer unit 30, first converter CG coagulation voltage, comparison element 32, control unit 33 (control signaling transmission circuit not shown) andinput terminal 34 gauge ..

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В исходном режиме счетчики 24 и 29, сумматор 19 и делитель 4 наход тс  в нулевом состо нии, в регистры 2,8 и 11 записан код 100...О, к второму входу блока 15 вычитани  напр жений подключено напр жение UK,OB, на задатчике 26 начальной фазы заданб §-0, в триггеры делител  3 записан код с соответствующих триг- , геров регистра 8. Измер емый сигнал Ux через блок 13 поступает на формирователь 14 и на блок 15. При переходе напр жени  Ux через нуль блок 33 управлени  дает разрешение на начало делени  частоты генератора 6 последовательно соединенными делител ми 3 и 4. Коэффициент делени  .делител  4 равен посто нному числу п, определ ющему число отсчетов, которое производитс  в течение периода первой гармоники из измер емого сигнала, а коэффициент делени  делител  3 определ етс  регис.тром 2. В исходном режиме коэффициент делени  делител  3 был вьщан равным 50% от максимально возможного коэффициента. По окончанию периода первой гармоники измер емого сигнала при переходе напр жени  вновь через нуль, в следующий за старшим разр дом регистра 2 записываетс  единица, а триггер старшего разр да регистра 2 переписывает на свой выход потенциал с выхода детектора 5. При этом он сохран етIn the initial mode, the counters 24 and 29, the adder 19 and the divider 4 are in the zero state, the code 100 ... O is written in registers 2.8 and 11, a voltage UK, OB is connected to the second input of the voltage subtraction unit 15, The initial phase setpoint generator 26 is assigned to §-0; the divider 3 triggers write the code from the corresponding trigger register 8. The measured signal Ux goes through block 13 to the driver 14 and to block 15. When voltage Ux passes through zero, block 33 control gives permission to start dividing the frequency of the generator 6 by serially connected dividers 3 and 4. the division factor of divider 4 is equal to a constant number n, which determines the number of samples that is produced during the period of the first harmonic from the measured signal, and the division factor of divider 3 is determined by register reg. 2. In the initial mode, the division factor of divider 3 was increased 50% of the maximum possible ratio. At the end of the period of the first harmonic of the measured signal, when the voltage passes again through zero, one is written next to the high register bit 2, and the high bit trigger of register 2 rewrites the potential from the output of the detector 5 to its output.

верхний уровень, равный единице, если частота на выходе делител  выше требуемой и имеет уровень, равный нулю, если частота на выходе делител  4 ниже требуемой. Одновременно триггеры делител  4 сбрасываютс  в нуль, а в триггеры делител  3 вновь записываетс  качающий Код с регистра 8 через блок 9. Таким образом, в следующий период измер емого сигнала коэффициент делени  делител  3 the upper level is equal to one if the frequency at the output of the divider is higher than the required one and has a level equal to zero if the frequency at the output of the divider 4 is lower than the required one. At the same time, the triggers of the divider 4 are reset to zero, and in the triggers of the divider 3, the pumping code is again recorded from the register 8 through block 9. Thus, in the next period of the measured signal, the divider division factor 3

0 будет отличатьс  от предьвд5лцего на 50%. По окончанию очередного периода в третий триггер регистра 2 записываетс  единица, а предшествующий ему триггер переписывает на свой 0 will be 50% different from the previous one. At the end of the next period, a unit is written into the third register 2 trigger, and the trigger that precedes it overwrites

5 выход результат с детектора 5. При этом триггер останетс  в единице, если частота на выходе делител  4 выше требуемой и сбрасываетс  в нуль, если частота на выходе делител  4 5 output from detector 5. In this case, the trigger will remain in unit if the frequency at the output of divider 4 is higher than the required one and is reset to zero if the frequency at the output of divider 4

0 . ниже требуемой. Через К-циклов, где К - число триггеров в делителе 3, с выхода делител  3 будет сн т сигнал , частота которого с точностью до одного дескрета равна требуемой 0 below the required. Through K-cycles, where K is the number of triggers in divider 3, the output of divider 3 will remove the signal, the frequency of which is equal to the required

5 частоте квантовани  n-fy.. Дл  получени  точности установки частоты квантовани  равной 0,19 необходимо иметь в делителе 3 не меньше 10 триггеров, позвол ющих получить коэффициент делени  от 1 до 2- -1 5 n-fy quantization frequency. To obtain a quantization frequency setting accuracy of 0.19, it is necessary to have in the divider 3 not less than 10 triggers, which allow to obtain the division factor from 1 to 2 -1

0 1023. Число циклов установки частоты при этом равно 10, Коэффициент делени  делител  3 и в дальнейшем не измен етс .0 1023. The number of frequency setting cycles is 10, the division factor of divider 3 and does not change further.

5five

После ввода измерител  в синхронизм с частотой первой гармоники измер емого сигнеша блок 33 управле- ни  вырабатывает команду на начало введени  измерител  в синхронизм по амплитуде. При переходе сигйала After entering the meter in synchronism with the frequency of the first harmonic of the measured signal, the control unit 33 generates a command to start the meter in synchronization in amplitude. During the transition

0 3 через нуль начинаетс  вычисление амплитуды первой гармоники измер емого сигнала. Преобразователь 17 осуществл ет квантование измер емого сигнала с частотой f«.& , определ 5 емых делителем 3. Коды мгновенных значений напр жени  Ux измер емого сигнала с преобразовател  17 поступают на множительные блоки 23 и 28, на вторые входы которых синхронно 0 3 through zero, the calculation of the amplitude of the first harmonic of the measured signal begins. Converter 17 performs quantization of the measured signal with frequency f ". &Amp; , determined by 5 divider 3. Codes of instantaneous values of voltage Ux of the measured signal from converter 17 are sent to multiplying blocks 23 and 28, to the second inputs of which are synchronous

0 поступсшзт в цифровой форме значени  ортогональных функций с задатчиком0 numerical value of orthogonal functions with setpoint

22и 27. Коды произведений с блоков22 and 27. Codes of products from the blocks

23и 28 с учетом знаков складываютс  в счетчиках 24 и 29. За иссле5 дуемого сигнала в счетчиках 24 и .29 фиксируютс  значени  пропорциональные мнимой и действительной составл ющим axt и Ь,, коэффициентов Фурье дл  первой гармоники измер емого сигнала , а именно23 and 28, taking into account the signs, are added to the counters 24 and 29. For the signal under study, the counters 24 and .29 fix proportional values to the imaginary and real components axt and b ,, of the Fourier coefficients for the first harmonic of the measured signal, namely

00

п- Uy( Ug sinf и n -Uii Ue cos ,p-Uy (Ug sinf and n -Uii Ue cos,

где n - число отсчетов;where n is the number of samples;

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 379882, кл. G 01 R 23/20, 1971.1. Author's certificate of the USSR 379882, cl. G 01 R 23/20, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 564606, кл. G 01 R 23/20, 1975 (прототип).2. Authors certificate USSR 564606, cl. G 01 R 23/20, 1975 (prototype).
SU802891215A 1980-03-10 1980-03-10 Automatic digital meter of harmonic coefficient SU911363A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802891215A SU911363A1 (en) 1980-03-10 1980-03-10 Automatic digital meter of harmonic coefficient

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802891215A SU911363A1 (en) 1980-03-10 1980-03-10 Automatic digital meter of harmonic coefficient

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU911363A1 true SU911363A1 (en) 1982-03-07

Family

ID=20881506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802891215A SU911363A1 (en) 1980-03-10 1980-03-10 Automatic digital meter of harmonic coefficient

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU911363A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0660120A1 (en) A method for the digital electronic measurement of periodic electrical quantities, and an instrument for the implementation of such a method
JPH0520565A (en) Flame detector using discrete fourier transform for processing amplitude sample from flame signal
US4558303A (en) Methods of and apparatus for converting an analogue voltage to a digital representation
EP0058050B1 (en) Measuring method
SU911363A1 (en) Automatic digital meter of harmonic coefficient
RU2550309C1 (en) Device for signals analysis in real time
SU1040432A1 (en) Phase shift meter (its versions)
SU976394A1 (en) Digital voltmeter
SU822075A1 (en) Digital phase meter
JPS5515017A (en) Integrating unit
SU752170A1 (en) Digital meter of signal effective value
RU2404438C1 (en) Signal real-time analysis device
SU1730639A1 (en) Device for determining correlation function measuring step
SU1138948A1 (en) Device for measuring second moment of random errors of analog-to-digital converters
SU1366966A1 (en) Phase-shift meter
SU938399A1 (en) Method and device for analog-digital conversion
SU1181136A2 (en) Device for automatic measuring of conversion characteristic of high-speed analog-to-digital converter
RU1778574C (en) Pressure-measuring apparatus
SU1663571A1 (en) Harmonic analyzer
SU723772A1 (en) Digital voltmeter of signal effective values
SU935822A1 (en) Digital device for optimal measuring of signal phase
RU2099865C1 (en) Method for measuring of time intervals
SU1029091A1 (en) Voltage effective value stochastic converter
SU1052097A1 (en) Time interval meter
SU756411A1 (en) Device for processing signals of composition analyzer