Claims (1)
Изобретение относитс к области измерени параметров электрических сигналов, в частности, к измерению глубины модул ции амплитудно-модулированных сигналов, и может быть использовано , например в системах автоматического контрол и регулировани . Известно устройство дл измерени коэффициента модул ции, содержащее усилитель Входного сигнала, усилител несущей частоты, инвертор, два синхронных детектора, фильтры низкой час тоты, дифференциальный усилитель, преобразователь напр жени в период и преобразователь напр жени во временной интервал l. , . Недостатком этого устройства вл етс низкое быстродействие, вследствие наличи фильтров низкой частот Известен также преобразователь значени коэффициента модул ции в длительность импульсов, содержащий преобразователь напр жение-временной интервал, усилитель входного сигнала, выход которого соединен с сигнальными входами первого и второго синхронных детекторов и через формирователь управл ющего напр жени подключен к управл ющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора , выход которого соединен с управл ющим входом второго синкронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены ко входам первого дифференциального усилител , второй и третий дифференциальные усилители, в.ыпр митель и функциональный генератор треугольного напр жени , примем один из входов второго дифференциального усилител соединен с первым выходом первого синхронного детектора , а другой вход - со вторым выходом первого синхронного детектора, выход второго дифференциального усилител через функциональнь1й генератор св зан с первым входом преобразовател напр жение-временной интервал, первый и второй входы третьего диффе ренциального усилител соединены с первым и вторым выходами выпр мител , вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилител , а выход третьего дифференциального усилител подключен ко второму входу преобразовател напр жение-временной интервал С , Однако вбзможность применени ука занного устройства в информационноизмерительных системах, работающих с AM сигналами, ограничиваетс возрастанием погрешности измерени значений с уровнем шумов и помех. Кроме того, при измерении парамет ра системы, преобразующего в значени коэффициента модул ции AM сигнала, необходимо иметь информацию о знаке измер емого параметра, Целью изобретени вл етс увеличение функциональных возможностей путем обеспечени зависимости пол рности выходного напр жени от фазы огибающей входного AM сигналаj а так же повышение помехоустойчивости путем автоматического исключени из диапазона преобразовани значений коэффициента модул ции соизмеримых с уровнем шумов. Поставленна цель, достигаетс тем, что в преобразователь значени коэффициента модул ции амплитудномодулированного сигнала, содержащий преобразователь напр жение-временной интервал, усилитель входного сигнала , выход которого соединен с сигнал ными входами первого и второго синхронных детекторов и через формирователь управл ющего напр жени подключен к управл ющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора , выход которого соединен с управл ющим входом второго синхронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены ко входам первого дифференциального усилител , второй и третий дифференциальные усилители, выпр митель и функциональный генератор треугольного напр жени , причем один из входов второго дифференциального усилител соединен с первым выхЪдом первого синхронного детектора , а другой вход - со вторым выходоЦ первого синхронного детектора, выход . дифференциального усилител через функциональный генератор св за с первым входом преобразовател напр жение-временной интервал, первый и второй входы третьего дифференциального усилител соединены с первым: и вторым выходами выпр мител , вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилител , а выход третьего дифференциального усилител подключен ко второму входу преобразовател напр жение-временной интервал, дополнительно введены второй преобразователь напр жение-временной интервал , регул тор зоны нечувствительности , два компаратора, два ключа, эталонный генератор, интегрирующий блок, а выпр митель выполнен в виде синхронного выпр мител , при этом управл ющий вход синхронного выпр мител соединен с источником опорного напр жени , пр мой выход второго дифференциального усилител св зан с первым входом регул тора зоны нечувствительности и с первым входом первого компаратора, а инверсный со вторым входом регул тора зоны нечувствительности и первым входом второго компаратора, выход регул тора зоны нечувствительности подключен к третьему входу третьего дифференциального усилител , второй вход первого компаратора соединен с первым выходом третьего дифференциального усилител , а второй вход второго компаратора - со вторым выходом третьего дифференциального усилител и первым входом второго преобразовател напр жение-временной интервал, вторым входом св занного с инверсным выходом функционального генератора треугольного напр жени и выходом - с первым управл ющим входом первого ключа, первый управл ющий вход второго ключа подключен к выходу первого преобразовател напр жение-временной интервал , вторые управл ющие входы первого и второго ключей соединены, соответственно , с выходами первого и второго компараторов, сигнальные входы ключей - с выходом эталонного генератора, а выходы первого и второго ключей - с пр мым и инверсным входами интегрирующего блока, соответственно . Третий дифференциальный усилитель выполнен трехкаскадным, при этом первый и второй входы усилител первого каскада вл ютс первым и вторым входами третьего дифференциального усилител , первые входы усилителей второго и третьего каскадов соединены между собой и с третьим входом третьего дифференциального усилител , усилители второго и третьего каскадов вторыми входами соеди нены с выходом усилител первого кас када , а выходами с первым и вторым выходами третьего дифференциального усилител . : На фиг. 1 приведена функциональна схема предлагаемого устройства. Устройство содержит усилитель 1 входного сигнала, формирователь 2 уп равл ющего напр жени , инвертор 3 синхронные детекторы и 5 первый и второй дифференциальные усилители 6 и 7 синхронный выпр митель 8, тре тий дифференциальный усилитель 9, функциональный генератор 10 треуголь ного напр жени ,, первый и второй преобразователи 11 и 12напр жениевременной интервал, регул тор 13 зоны нечувствительности, первый и второй компараторы 1 и 15 первый и второй ключи 16 и 17, эталонный генератор 18, интегрирующий блок 19 третий дифференциальный усилитель 9 содержит усилители первой, второй и третьей ступени 20-22 соответственно Устройство работает следующим образом . На вход усилител 1 поступает AM напр жение вида U(t)V (l4-m sinat) sinlwt, (l) где V - амплитуда немодулированного несущего напр жени ; 00 - углова несущей; И. - углова частота огибающей; m - коэффициент модул ции. С первого выхода синхрЪнного детектора А на один вход дифференциального усилител 6 поступает сигнал , содержащий огибающую входного AM сигнала и посто нную составл ющую определ емую уровнем несущей Cф.(t)к:,(Jnv slпйtwJ, (2) где - коэффициент передачи тракта вход устройства - выход синхронного детектора k, Со второго выхода синхронного детектора k на второй вход дифференциального усилител 7 поступает сигнал U5i(t) sinSJt, (З) Сигнал на выходе синхронного детектора 5 имеет вид Ua(t)-K mV sinSlt, (1) где К - коэффициент передачи тракта вход устройства - выход синхронного детектора 57 На пр мом выходе дифференциального усилител 6 выдел етс посто нное напр жение, пропорциональное уровню несущей Ч, (a,(t), (5) где К - коэффициент передачи дифференциального усилител 6. Если обеспечить равенство ,(6) то на выходе дифференциального усилител 7 имеем U5i(t)U5j(t)-Ua,j(t)2K4-K MVstnSi.t, (7) где Kg. - коэффициент передачи дифференциального усилител 7 Напр жение (7) поступает на сигнальный вход синхронного выпр мител В, на управл ющий вход которого подаетс опорный сигнал lJon(tb4)S fe«-t - b (8) где v - фазовый сдвиг опорного сигнала по-отношению к огибающей входного AM сигнала , который может принимать значени О или Р . При этом на первЬм выходе синхронного выпр мител 8 образуетс напр жение t2iVK,(t), (9) где К - коэффициент передачи выпр мител 8 U(t) - переменна составл юща выпр мленного напр жени на втором выходе выпр мител Э. При этом {,j70 при f 0 и при 4 -/с.. Напр жение (9) подаетс на первый вход дифференциального усилител 9, а его переменна составл юща - на . второй вход. На выходе усилител 20 первой ступени Дифференциального усилител 9 имеем t2K4.. (10) На первый вход регул тора 13 зоны нечувствительности подаетс напр жение (5), а на его второй вход - то же напр жение, но с противоположным знаком, полученное с инвертирующего выхода блока 6. В результате на первые входы усилителей второго и третьего каскадов 21 и 22 дифференциального усилител 9 с выхода регул тора зоны нечувствительности поступает напр жение ЛУ„ |К,К/.,,(П) где К - коэффициент передачи регул тора зоны нечувствительности 13, регулируемый в пределах -Дп, ...,4&i Одновременно на первые входы уси лителей 21 и 22 поступает напр жение (10). Если обеспечить равенство 2К4., (12 то при а70 на выходе усилител 21 образуетс напр жение ЦУ(пН:Ат), (13 а при на выходе усилител 22 имеем «К,(т±лт)..(}k Функциональный генератор 10 формирует треугольное напр жение, амплитуда которого пропорциональна уп равл ющему напр жению (5) т.е. , 05) где Kg - коэффициент пропорциональности между амплитудой треугольного напр жени и управл ющим напр жением. Форма напр жени на пр мом выход генератора 10 показана на фиг. 2а, а на инверсном выходе - на фиг. 26. Треугольное напр жение с пр мого выхода генератора 10 поступает на первый вход преобразовател напр жение-временной интервал 11, а с инверсного - на первый вход преобразовател 12. На вторые входы преобразователей 11и 12 подаютс напр жени иЗ)и |Й). При У(л70 пр моугольные импульсы напр жени , длительность которых пропорциональна значению коэффициен модул ции, образуютс на выходе пре образовател 11 (фиг. 2в), а при - на выходе преобразовател 12(фиг. 2г). .Напр жени (13) и (14) одновременно поступают на первые входы компараторов И и 15. При этом на второй вход крмпарато , ра lA поступает напр жение (5) а на второй вход компаратора 15 - то ж напр жение, но с противоположным зна ком. Компаратор k формирует управл ющ напр жение дл ключа 16, а компаратор - дл ключа 17.. При этом переключение компараторо ИИ 15 происходит при условии fKiKjV I mtim|7/|K K K,V где Кд - коэффициент передачи по входу сигнала (5) Если обеспечить пороговое значение коэффициента модул ции ,(17) 7 то выражение (16), характеризующее условие формировани импульсов на выходе ключа 16 (при О) или ключа 17 (при Vjj О) имеет вид mvm tAffl.. (18) Результат измерени в предлагаемом устройстве может быть представлен в аналоговом, либо в цифровом виде. В первом случае в качестве эталонного генератора 18 должен использоватьс источник посто нного напр жени . При этом на выходе интегрирующего блока 19 образуетс напр жение , среднее значение которого пропорционально значению Коэффициента модул ции, причем номерность напр жени определ етс фазовым соотношением между огибающей входного AM напр жени (1) и опорным сигналом (8). При представлении результата измерени в цифровом виде в качестве эталонного генератора должен использоватьс генератор импульсов эталонной частоты, а в качестве интегрирующего блока реверсивный двоично-дес тичный счетчик, регистрирующий количество импульсов, пропорциональное значению коэффиц-иента модул ции. Формула изобретени Преобразователь знамени коэффициента модул ции амплитудно-модулированного сигнала, содержащий преобразователь напр жение-временной интервал , усилитель входного сигнала, выход которого соединен с сигнальными входами первого и второго синхронных детекторов и через формирователь -управл ющего напр жени подключен к управл ющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора , выход которого соединен с управл ющим входом второго синхронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены ко входам первого дифференциального усилител , второй и третий дифференциальные усилители, выпр митель и функциональный генератор треугольного напр жени , причем один из входов второго дифференциального усилител соединен с первым выходом первого синхронного детектора , а другой вход - со вторым выходом первого синхронного детектора, выход второго дифференциального усилител через функциональный генератор св зан с первый входом преобразовател напр жение-временной интервал, первый и второй входы третьего дифференциального усилител соединены с первым и вторым выхбдами выпр мител , вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилител , а выход третьего дифференциального усилител подключен ко второму входу преобразовател напр жение-временной интервал, отличаю щиис тем, что, с целью увеличени функциональных возможностей и повышени помехоустойчивости, в него дополнительно введены.второй преобразо ватель напр жение-временной интервал регул тор зоны нечувствительности, два компаратора} два ключа, эталонный генератор, интегрирующий блок, а выпр митель выполнен в виде сихрон ного выпр мител , при этом управл ющий вход синхронного выпр мител сое динен с источником опорного напр же ни , пр мой выход второго дифференциального усилител св зан с первым входом регул тора зоны нечувствитель ности и с первым входом первого компаратора , а инверсный - со вторым входом регул тора зоны нечувствитель ности и первым входом второго компаратора , выхбд регул тора зоны нечувствительности .подключен к третьему входу третьего дифференциального усилител , второй вход первого компаратора соединен с первым выходом третьего дифференциального усилител , а второй вход второго компаратора со вторым выходом третьего дифференциального усилител и первым входом второго преобразовател напр жейие-временной интервал, вторым входом св занного с инверсным выходом функционального генератора треугольного напр жени и выходом - с первым ynpai л ющим входом первого Ключа, первый управл ющий вход второго ключа подключен к выходу первого преобразовател напр жение-временной интервал, вторые управл ющие входы первого и второго ключей соединены, соответственно , с выходами первого и второго компараторов, сигнальные входы ключей - с выходом эталонного генератора , а выходы первого и второго ключей - с пр мым и инверсным входами интегрирующего блока, соответственно . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 610296, кл. G 01 R 29/06, 19752 .Авторское свидетельство СССР № , кп. G 01 R 29/06, 1977 (прототип).The invention relates to the field of measuring the parameters of electrical signals, in particular, to measuring the depth of modulation of amplitude-modulated signals, and can be used, for example, in systems of automatic control and regulation. A device for measuring the modulation coefficient is known, comprising an input amplifier, a carrier amplifier, an inverter, two synchronous detectors, low-pass filters, a differential amplifier, a voltage to period converter, and a voltage to time converter l. , A disadvantage of this device is low speed, due to the presence of low-pass filters. Also known is a converter for modulating-pulse duration values, which contains a voltage-time interval converter, an input signal amplifier, the output of which is connected to the signal inputs of the first and second synchronous detectors and through a driver control voltage connected to the control input of the first synchronous detector and the input of the inverter, the output of which is connected to the control the input of the second syncron detector, the outputs of the synchronous detectors are connected to the inputs of the first differential amplifier, the second and third differential amplifiers, the transmitter and the triangular voltage function generator, we take one of the inputs of the second differential amplifier connected to the first output of the first synchronous detector, and the other input - with the second output of the first synchronous detector, the output of the second differential amplifier is connected via a function generator with the first input of the converter, for example time interval, the first and second inputs of the third differential amplifier are connected to the first and second outputs of the rectifier, the input of which is connected to the output of the first differential amplifier, and the output of the third differential amplifier is connected to the second input of the voltage converter – time interval C, however The use of this device in information measurement systems that work with AM signals is limited by an increase in the measurement error of the values with the level of noise and interference. In addition, when measuring a parameter of a system that converts AM modulation factor values, it is necessary to have information about the sign of the measured parameter. The purpose of the invention is to increase functionality by ensuring the polarity of the output voltage depends on the envelope phase of the input AM signal and the same increase in noise immunity by automatically excluding from the range of conversion the values of the modulation coefficient commensurate with the noise level. The goal is achieved by the fact that in the converter of the modulation value of an amplitude-modulated signal, which contains a voltage-time converter, an input amplifier, the output of which is connected to the signal inputs of the first and second synchronous detectors, is connected to the control voltage through the control voltage generator the first input of the synchronous detector and the input of the inverter, the output of which is connected to the control input of the second synchronous detector, the outputs of the synchronous detectors p The first and second differential amplifiers, the rectifier and the triangular voltage function generator are connected to the inputs of the first differential amplifier, with one of the inputs of the second differential amplifier connected to the first output of the first synchronous detector and the other input to the second output of the first synchronous detector output. differential amplifier through a functional generator connected with the first input of the voltage converter-time interval, the first and second inputs of the third differential amplifier are connected to the first: and second outputs of the rectifier, whose input is connected to the output of the first differential amplifier, and the output of the third differential amplifier is connected to the second input of the voltage-time interval converter, a second voltage-time interval converter, an insensitive zone controller are additionally introduced Two comparators, two keys, a reference oscillator, an integrating unit, and a rectifier are made as a synchronous rectifier, the control input of the synchronous rectifier is connected to a reference voltage source, the direct output of the second differential amplifier is connected to the first input dead zone controller with the first input of the first comparator, and inverse with the second input of the dead zone controller and the first input of the second comparator, the output of the dead zone controller is connected to the third in The third differential amplifier, the second input of the first comparator is connected to the first output of the third differential amplifier, and the second input of the second comparator is connected to the second output of the third differential amplifier and the first input of the second voltage converter – time interval, the second input connected to the inverse output of the triangular generator voltage and output - with the first control input of the first key, the first control input of the second key is connected to the output of the first converter voltage-time interval, the second control inputs of the first and second keys are connected, respectively, to the outputs of the first and second comparators, the signal inputs of the keys to the output of the reference generator, and the outputs of the first and second keys to the forward and inverse inputs of the integrating unit, respectively. The third differential amplifier is three-stage, with the first and second inputs of the first stage amplifier being the first and second inputs of the third differential amplifier, the first inputs of the amplifiers of the second and third stages are interconnected and with the third input of the third differential amplifier, the amplifiers of the second and third stages by the second inputs connected to the output of the first cascade amplifier, and the outputs to the first and second outputs of the third differential amplifier. : FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed device. The device contains an input signal amplifier 1, a voltage driver 2, an inverter 3 synchronous detectors and 5 first and second differential amplifiers 6 and 7, a synchronous rectifier 8, a third differential amplifier 9, a function generator 10 of a triangular voltage, the first and second converters 11 and 12 over time interval, dead band controller 13, first and second comparators 1 and 15 first and second keys 16 and 17, reference generator 18, integrating unit 19 third differential amplifier 9 soda INH amplifiers first, second and third stages 20-22, respectively The apparatus operates as follows. AM input voltage U (t) V (l4-m sinat) sinlwt is supplied to the input of amplifier 1, (l) where V is the amplitude of the unmodulated carrier voltage; 00 - carrier angle; I. - the angular frequency of the envelope; m is the modulation coefficient. From the first output of the sync detector A, to one input of the differential amplifier 6, a signal is received that contains the envelope of the input AM signal and the constant component determined by the carrier level Cf. (t) to: (Jnv slprtwJ, (2) where is the transmission ratio of the input path devices - output of the synchronous detector k, From the second output of the synchronous detector k to the second input of the differential amplifier 7 receives the signal U5i (t) sinSJt, (G) The signal at the output of the synchronous detector 5 has the form Ua (t) -K mV sinSlt, (1) where K is the transmission coefficient of the input path of the device — the output of the syn At the direct output of the differential amplifier 6, a constant voltage is proportional to the level of the carrier frequency, (a, (t), (5) where K is the transmission gain of the differential amplifier 6. If you ensure equality, (6) then output of the differential amplifier 7, we have U5i (t) U5j (t) -Ua, j (t) 2K4-K MVstnSi.t, (7) where Kg. is the transfer coefficient of the differential amplifier 7 Voltage (7) is fed to the signal input of the synchronous rectifier A B keeper, to the control input of which the reference signal lJon (tb4) S fe «-t - b (8) is applied where v is the phase shift of the reference signal n Ratio to the envelope of the input AM signal, which can be O or P. In this case, the first output of the synchronous rectifier 8 produces a voltage t2iVK, (t), (9) where K is the transfer coefficient of the rectifier 8 U (t) is the variable component of the rectified voltage at the second output of the rectifier E. At that {, j70 at f 0 and at 4 - / s. The voltage (9) is fed to the first input of the differential amplifier 9, and its variable is component. second entrance. At the output of the amplifier 20 of the first stage of the Differential amplifier 9, we have t2K4 .. (10) At the first input of the regulator 13 of the dead zone, a voltage (5) is applied, and its second input is the same voltage, but with the opposite sign obtained from the inverting output of block 6. As a result, the first inputs of amplifiers of the second and third cascades 21 and 22 of the differential amplifier 9 from the output of the dead zone controller are supplied with a voltage LU “| K, K /. ,, (P) where K is the coefficient of transfer of the zone regulator insensitivity 13, adjustable in the range -Dp ah, ..., 4 & i simultaneously to the first inputs Wuxi divisors 21 and 22 receives a voltage (10). If we ensure equality 2K4., (12 then at a70, at the output of amplifier 21, the voltage of the central control center (pN: Am) is formed, (13 and at the output of amplifier 22, we have "К, (т ± лт) .. (} k Functional generator 10 generates a triangular voltage, the amplitude of which is proportional to the control voltage (5) i.e., 05) where Kg is the coefficient of proportionality between the amplitude of the triangular voltage and the control voltage. The form of voltage on the direct output of the generator 10 is shown in Fig. 2a, and in the inverse output, as shown in Fig. 26. The triangular voltage from the direct output of the generator is 10 post falls on the first input of the voltage-time interval 11, and from the inverse - on the first input of the converter 12. Voltages (R) and | R) are supplied to the second inputs of the converters 11 and 12. At Y (l70, rectangular voltage pulses, the duration of which is proportional to the value of the modulation coefficient, are formed at the output of the converter 11 (Fig. 2c), and at the output of the converter 12 (Fig. 2d). Voltage (13) and (14) simultaneously arrive at the first inputs of the comparators I and 15. At the same time, the second input of the kmparato, lAA receives the voltage (5) and the second input of the comparator 15 is the same voltage, but with the opposite sign. The comparator k forms a control The voltage for the key is 16, and the comparator is for the key 17 .. In this case, the switch is comparator AND And 15 occurs under the condition fKiKjV I mtim | 7 / | KKK, V where Kd is the transmission coefficient of the signal input (5) If we provide the threshold value of the modulation coefficient, (17) 7 then expression (16) characterizing the condition of the formation of pulses at the output key 16 (with O) or key 17 (with Vjj O) looks like mvm tAffl .. (18) The measurement result in the proposed device can be presented in analog or digital form. In the first case, the source constant voltage. In this case, a voltage is formed at the output of the integrating unit 19, the average value of which is proportional to the value of the Modulation Coefficient, and the voltage numbering is determined by the phase relation between the envelope of the input AM voltage (1) and the reference signal (8). When presenting the measurement result in digital form, a reference frequency pulse generator should be used as a reference generator, and a reversible binary-decimal counter that records the number of pulses proportional to the value of the modulation coefficient is used as an integrating unit. Claims converter of modulation factor amplitude modulated signal converter containing voltage-time interval converter, input amplifier, the output of which is connected to the signal inputs of the first and second synchronous detectors and through a driver - control voltage connected to the control input of the first synchronous the detector and the inverter input, the output of which is connected to the control input of the second synchronous detector, the outputs of the synchronous detectors are connected to the input am of the first differential amplifier, second and third differential amplifiers, rectifier and triangular voltage function generator, one of the inputs of the second differential amplifier connected to the first output of the first synchronous detector, and the other input to the second output of the first synchronous detector, output of the second differential amplifier through a function generator connected to the first input of the voltage-time converter, the first and second inputs of the third differential amplifier Connected to the first and second outputs of the rectifier, the input of which is connected to the output of the first differential amplifier, and the output of the third differential amplifier is connected to the second input of the voltage-time converter, in order to increase functionality and increase noise immunity, He additionally introduced. The second voltage converter is a time interval regulator of the dead band, two comparators} two keys, a reference generator, an integrating unit, and you The direct mode is in the form of a synchronous rectifier, and the control input of the synchronous rectifier is connected to the source of the reference voltage, the direct output of the second differential amplifier is connected to the first input of the regulator of the non-sensitivity zone and the first input of the first comparator, and inverse - with the second input of the dead zone controller and the first input of the second comparator, the dead zone controller output. Connected to the third input of the third differential amplifier, the second input of the first comparator connected to the first output of the third differential amplifier, and the second input of the second comparator to the second output of the third differential amplifier and the first input of the second voltage-time converter, the second input connected to the inverse output of the triangular voltage function generator and the output to the first ynpai the input of the first key, the first control input of the second key is connected to the output of the first voltage-time converter, the second control inputs of the first and second cells The switches are connected to the outputs of the first and second comparators, respectively, the signal inputs of the keys are connected to the output of the reference generator, and the outputs of the first and second keys are connected with the direct and inverse inputs of the integrating unit, respectively. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR No. 610296, cl. G 01 R 29/06, 19752. Author's certificate of the USSR №, кп. G 01 R 29/06, 1977 (prototype).
;;
Фиг. 2FIG. 2