Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала Советский патент 1984 года по МПК G01R29/06 

СО

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения глубины модуляции амплитудно-модулированных сигналов, в системах автоматического контроля.

Известен преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала, содержащий преобразователь напряжение - временной интервал, усилитель входного сигнала, выход -которого соединен с сигнальными вxoдa й первого и второго синхронных детекторов и через формирователь управляюцего напряжения подключен к управляющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора выход которого соединен с управляющим входом второго синхронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены к входам первого дифференциального усилителя, второй и третий дифференциальные усилители, выпрямитель и функциональный генератор треугольного напряжения, причем один из входов второго дифференциального усилителя соединен с первым выходом первого синхронного детектора, а другой вход - с вторым выходом первого синхронного детектора, выход второго дифференциального усилителя через функциональный генератор связан с первым входом преобразователя напряжение временной интервал, первый и второй входы третьего дифференциального усилителя соединены с первым и вторым выходами выпрямителя, вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя, а выход третьего дифференциального усилителя подключен к второму входу преобразователя напряжение - временной интервал, управляющий вход синхронного выпрямителя соединен с источником опорного напряжения,прямой выход второго дифференциального усилителя связан с первым входом регулятора зоны нечувствительности и с первым входом первого компаратора, а инверсный - с вторым входом регулятора зоны нечувствительности и первым входом второго компаратора, выход регулятора зоны нечувствительности подключен к третье;му входу третьего дифференциального усилителя, второй вход первого компаратора соединен с первым выходом третьего дифференциального усилителя, а второй вход второго компаратора - с вторьо 1 выходом третьего дифференциального усилителя и первым входом второго преобразователя 5 напряжение - временной интервал, вторым входом связанного с инверсным выходом функционального генератора треугольного напряжения и выходом с первым управляющим входом первого

0 ключа, первый управляющий вход второго ключа подключен к выходу первого преобразователя напряжение временной интервал, вторые управляющие входы первого и второго ключей

5 соединены соответственно с выходами . первого и второго компараторов, сигнальные входы ключей - с выходом эталонного генератора, а выходы первого и второго ключей - с прямым и инверсным входами, интегрируии его блока соответственно Ci 3.

Недостатком этого устройства является значительная погрешность преобразования при изменениях уровней входного и опорного сигналов из-за возрастания составляющей погрешности, обусловленной внутренними шумами, напряжениями смещения компараторов и усилителей постоянного напряжения. Целью изобретения является уменьшение погрешности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудномодулированного сигнала введены второй выпрямитель, третий и четвертый компараторы и формирователь команд, при этом один из входов третьего компаратора соединен с первым выходом второго дифференциального усилителя, а выход - с третьими управляющийи входами первого и второго ключей и первым входом формирователя команд, второй вход которого подключен к четвертым управляющим входам первого и второго ключей и к выходу четвертого компаратора, входом соединенного с выходом второго выпрягштеля, вход последнего соединен с клеммой для подключения первого источника напряжения, вторые входы третьего и четвертого компараторов соединены с клеммами для подключения второго и третьего источников опорного напряжения соответственно.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 ; схема ключей на фиг. 3 - осциллограммы работы устройства. . Устройство содержит усилитель 1 входного сигнала) формирователь 2 управляющего напряжения подключен к входу инвертора 3, выходы синхронны детект.оров 4 и 5 подключены к входа первого дифференциального усилителя второй дифференциальный усилитель 7 синхронный выпрямитель 8, третий ди ференциальный усилитель 9, который содержит усилители первой 10, второй 11 и третьей 12 ступени соответственно, функциональный генератор 13 треугольного напряжения, пер вый и второй преобразователи 14. и 1 напряжение - временной интервал, ре гулятор 16 зойы нечувствительности, первый и второй компараторы 17 и 18, первый и второй ключи 19 и 20 -. управляющие входы которых соединены, выполнены на элементах И 21, 22 и ключе 23, эталонный генератор 24, интегрирующий блок 25, второй выпрямитель 26, третий и четвертый компараторы 27 и 28, формирователь команд 29, выполненный на элементе ИЛИ 30, коммутатор 31. Второй, третий и четвертый управляющие входы ключей 19 и 20 являются входами эле мента И 21, а первый управляющий вход и сигнальный вход этих ключей входами элемента И 22, первый вход элемента ИЛИ 30 соединен с выходом третьего компаратора 27 и третьими управляющими входами первого и второго ключей 19, 20, второй вход элемента ИЛИ 30 соединен с выходом четвертого компаратора 28 и четвертыми управляющими входами первого и второго ключей 19, 20, выход элемента ИЛИ 30 соединен с входом коммутатора 31. Устройство работает следующим образом. На вход усилителя 1 поступает амплитудно-модулированное (AM) напряжение вида U(t)V(1 rasinS2t)sinu;t), (1 амплитуда немодулированно несущего напряжения; угловая частота несущей; угловая частота огибающей коэффициент модуляции , С первого выхода синхронного детектора 4 на один вход дифференциального усилителя 6 поступает сигнал, содержащий огибающую входного M сигнала и постоянную составляющую, определяемую уровнем несущей U(t)K mVmsinS2t + V), (2) где К - коэффициент передачи тракта вход устройства - выход синхронного детектора 4. С второго выхода синхронного детектора 4 на второй BXoJD( дифференциального усилителя 7 поступает сигнал ) К mV... sinSZ t, Сигнал на выходе синхронного детектора 5 имеет вид и (t) -K mV sinSZt, где Kj- коэффициент передачи тракта вход устройства - выход синхронного детектора 5. На прямом выходе дифференциального усилителя 6 вьщеляется постоянное напряжение, пропорщюнальное уровню несущей .t)- V К,К V, (5) где К, - коэффициент передачи дифференциального усилителя 6, Если обеспечить равенство К К 2 ТО на выходе дифференциального усилителя 7 имеем U5j4t)-U, (t)2K K mV sinnt, (7) коэффициент передачи дифференциального усилителя 7. Напряжение уравнения (7) поступает на сигнальный вход синхронного выпрямителя 8, на управляющий вход которого подается опорный сигнал Uoj,(t)VoSin(Slt-nf), (8) где Н - фазовый сдвиг опорного сигнала по отнощению к огибающей входного AM сигнала, который может принимать значения О или .Tt . При этом на первом выходе синхронного выпрямителя 8 образуется напряжение .K5K,,U(t), где К е коэффициент передачи выпрямителя 8; переменная составляющая выпрямленного напряжения на втором выходе выпрямителя 8. При этом Vfi О при Ч О и V О при . Напряжение уравнения (9) подается на первый вход дифференциального усилителя 9, а его переменная соетавляющая - на второй вход. На выходе усилителя 10 первой ступени дифференциального усилителя 9 имеем V 2K «K5 Kb-mV ° На первый вход регулятора 16 зоны нечувствительности подается напряжение уравнения (5), а на его второйнапряжение с противополржным знаком полученное с инвертирующего выхода блока 6. В результате нА первые входы усилителей 11, 12 второго и третьего каскадов дифференциального усилителя 9 с выхода регулятора зон нечувствительности поступает напряжениеА- Э V,T,I - (10 где К - коэффициент передачи регулятора 16 зоны нечувствительности, peгyлиpye D IЙ в пределах (-4т ) - (-f/j т), Одновременно на первые входы усилителей 11 и 12 поступает напряжение уравнения (10). Если обеспечить равенство К К 2 2К4.К 5 Kg , то приХи 0 на выходе усилителя 11

V Vj (т ±4т), (13) а при 70 fla выходе усилителя 12

V К K.J 7(т±йт). . (U)

Функщюнальный генератор 13 формирует треугольное напряжение, амплитуда которого пропорциональна управлякщему напряжению уравнения (5), т.е.

(15)

4V К, К, К,,

где Kg - коэффициент пропорциональности меязду амплитудой р треугольного напряжения и управляю1цим напряжением.

Форма напряжения на прямом выходе генератора 13 показана на фиг. За, а на инверсном выходе - на фиг. 36.

Треугольное напряжение с прямого выхода генератора 13 поступает на первый вход преобразователя 14 на(18:

На третий и четвертый управляющие входы ключей 19 и 20 поступают выходные напряжения с третьего 27 и четвертого 28 компараторов соответственно. Ключи 19 и 20 открываются, если компараторы 27, 28 формируют управляющее напряжение, которое определяется для компаратора 27 условием ,

(19)

К -

ОП2 -

где UQP, , - постоянное напряжение пропорциональное максимально допустимому значению напряжения входного несущего колебания ,КУ„ „ (201

На первый вход компаратора 28 с выхода выпрямителя 26 поступает напряжение и и -К и {91 26 О Пряжение - временной интервал, а с инверсного - на первый вход преобразователя 15. На вторые входы преобразователей 14 и 15 подаются напряжения уравнений (14) и (13). При Уд 0 прямоугольные импульсы напряжения, длительность которых пропорциональна значению коэффициента модуляции, образуются на выходе преобразователей 14 и 15 (фиг. ЗВ и 31). Напряжения уравнений (13) и (14) одновременно поступают на первые входы компараторов 17 и 18. При этом на второй вход компаратора 17 поступает напряжение уравнения (5) - то же напряжение, но с противоположным знаком. Компаратор 17о формирует управляющее напряжение для ключа 19, а компаратор 18 - для ключа 20. При этом переключение компараторов 17 и 18 происходит при условии |КуКзУ„|т±ат| 1К9-К.,-Кз-V hj (16) где KQ - коэффициент передачи по входу сигнала уравнейия (5). Если обеспечить пороговое значение коэффициента модуляции К т, выражения (17), то выражение (16), характеризунщее условие формирования импульсов на выходе ключа 19 (при ) или ключа 20 (npHVg 0), имеет вид коэффициент передачи выпрямителя 26; оп- амплитудное значение опоркого напряжения -Uon Управлякицее напряжение для ключей 19 и 20, формируемое компаратором 2Й, определяется условием ..оп. ,,., напряжение, про - постоянное порциональное минимально допустимому значению входного опорного колебания. Если входные напряжения несущего или опорного напряжений меньше допустимых значений, то с выходов компараторов 27 или 28 формируется напряжение, закрывающее ключи 19 и 20 и поступаияцее на первый или другой входы элемента ИЛИ 30, входящего в состав формирователя команд 29. Выходное напряжение элемента ИЛИ 30 является управляющим напряжением для коммутатора 31. Выходные напряжения компараторов 17 или 18, 27, 28 поступают на вход элемента И 21, выходное напряжение которого управляет состоянием ключа 23. Ключ 23 открыт, если выполняются условия выражений (18), (19), (22), при этом на его выход поступает выхо ное напряжение элемента И 22. Для повьшения надежности преобразователя можно использовать выходные команды формирователя команд 29, например, для включения резервного преобразователя значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала или установки устройства, в котором указанный преобразоватЕЛь используется, в заранее,.предусмотренное для данной ситуации состояние, при котором устройство работает, несмотря на отсутствие информации с выхода преобразователя. Таким образом, в предлагаемом преобразователе уменьшена погрешность преобразования и повышена надежность преобразователя. Результат измерения в предлагаемом устройстве может быть представлен в аналоговом либо в цифровом виде. В первом случае в качестве эталонного генератора 24 должен использоваться источник постоянного напряжения. При этом на выходе интегрирукщего.блока 25 образуется напряжение, среднее значение которого пропорционально значению коэффициента модуляции, причем полярность напряжения определяется фазовым соотношением между огибающей входного AM напряжения выражения (1) и опорным сигналом выражения (8).При представлении результата измерения в цифровом виде в качестве эталонного генератора должен использоваться генератор импульсов эталонной частоты, а в качестве интегрирующего блока - реверсивный двоично-десятичный счетчик, регистрирующий количество импульсов, пропорциональное значению коэффициента модуляции. Преобразователь позволяет производить преобразование значений коэффициента модуляции с погрешностью не хуже ±15%.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗНАЧЕНИЯ .КОЭФФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ АМШШТУДНОМОДУЛИРОВАКНОГО СИГНАЛА по авт.св. № 96U667, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности преобразования, в него введены второй выпрямитель, третий и четвертый компараторы и формирователь команд, при этом один из входов. третьего компаратора соединен с первым выходом второго дифференциального усилителя, а выход - с третьими управляющими входами первого и второго ключей и первым входом формирователя команд, второй вход которого подключен к четвертым управляющим входам первого и второго ключей и к выходу четвертого компаратора, входом соединенного с выходом второго выпрямителя, вход последнего соединен с клеммой для подключения первого источника напряжения, вторые входы третьего и четвертого компараторов соединены с клеммами для подключения второго и третьего источников опорного напряжения соответственно.

S5

5

WV/i

u

o

M

i

жж

м

.1

(риг, I

(put.3