Устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений Советский патент 1985 года по МПК G01R23/20 

1 Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения нелинейных искажений синусоидальных сигналов. .Целью изобретения является повы шение быстродействия до 10 раз и точности измерений до 0,23% коэффициента нелинейных искажений за счет интегрирования исследуемого сигнала за время одного периода. На фиг. i представлена блок-схе ма устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его рабо ту. I . . .. Устройство (фиг, 1} содержит полосовой фильтр 1, квадраторы 2 и 3, интеграторы 4 и 5, дифференциальный усилитель 6, электронные ключи 7-9, апериодические цепочки 10-12/ элементы 13 и 14 сравнения, триггер 15, формирователь 16 сигналов, аналого-цифровой преобразователь 17, входные 18-20 и выходну 21 клеммы устройства. В устройстве полосовой фильтр 1 через последовательно соединенные первый квадратор 2, первый интегра тор 4, первьш электронный ключ 7, первую апериодическую цепочку 10 и первый злем.нт 13 сравнения подключен к первому :входу триггера 15 и к управляющему входу аналогоцифрового преобразователя 17. Второй квадратор 3 через последовател но соединенные второй интегратор 5, дифференциальный усилитель 6, второй вход которого подключен к выходу первого интегратора 4, втор электронный ключ 8, вторую апериодическую цепочку 1I, второй элемен 14 сравнения подключен к второму входу триггера 15, выход которого подключен к управляющему входу тре тьего электронного ключа 9. Выход формирователя 16 соединен с управл щими входами первого 4 и второго 5 интеграторов и с управляющими вход ми первого 7 и второго 8 электронных ключей, а входы формирователя 16, второго квадратора 3 и полосов го фильтра 1 подключены к исследуемому напряжению {Jg . Вторые входы первого 13 и второго 14 элементов сравнения подключены к опорному на пряжению У . Аналого-цифровой пре образователь 17 по второму входу п ключен через последовательно соединенные третью апериодическую це90гпочку 12 и третий электронный ключ 9 к эталонному напряжению Uj . Апериодические цепочки 10-12 через электринные ключи 7-9 подключены к корпусу устройства. Выход аналого-цифрового преобразователя 17 является выходом устройства. Устройство работает следующим образом. Исследуемое напряжение (фиг. 2) поступает на формирователь 16, квадратор 3 и через полосовой фильтр 1 на квадратор 2. Напряжение с выхода ква,цратора 2, равное квадрату напряжения первой гармоники, поступает на вход интегратора 4. Напряжение с выхода квадратора 3, равное квадрату исследуемого напряжения, поступает на вход интегратора 5. На выходе формирователя 16 появляются короткие импульсы U „, (фиг. 2), соответствующие моментам перехода исследуемого напряжения через нулевое значение от отрицательных значений к положительным. Период следования этих импульсов Т равен периоду исследуемого напряжения, они подаются на управляющие входы интеграторов 4, 5 и включают их на интегрирование входных напряжений в течение периода Т. По окончании периода Т в интеграторе 4.фиксируется квадрат действующего значения напряжения первой гармоники U (фиг. 2), а в интеграторе 5 - квадрат действующего значения исследуемого напряжения. Эти напряжения поступают на вход дифференциального усилителя 6, напряжение на выходе которого равно квадрату действующих значений высших гармоник . При поступлении первого управляющего импульса из формирователя 16 на управляющие входы электронных ключей 7 и 8 электронный ключ 7 подключает апериодическую цепочку 10 к выходу интегратора 4, а электронный ключ 8 подключает апериодическую цепочку 11 к выходу дифференциального усилителя 6, К моменту прихода на электронные ключи 7 и 8 второго управляющего импульса из формирователя 16 апериодическая цепочка 10 заряжается до напряжения U, , а апериодическая цепочка 11 до .напряжения U,-U. Второй управляющий импульс прекращает процесс заряда и подключает апериодические цепочки через электронные ключи к нулевому потенциалу. Происходит разряд апериодических цепочек (ац) по экспоненциальному закону ,

ц.ои.ц,,

где Т - постоянные времени апериодических цепочек (выбраны одинаковыми.

Напряжение апериодической цепочки 10 Уд поступает на первый вход элемента 13 сравнения, на второй вход которой подается опорное напряжение Ugj, .

Напряжение апериодической цепоч1200190

Разность времени (фиг. 2 k.t )

достижения напряжения U 10 и UO,M

11 уровня и равна

on и,

,-T,.en---. (3)

К 2.

В момент времени tj срабатывает элемент 14 сравнения и устанавливает триггер 15 в единое состояние. При этом через электронный ключ 9 начинает разряжаться апериодическая цепочка 12, заряженная до уровня эталонного напряжения

t

.и,

и,

аци ) где и - эталонное напряжение,

Tj- постоянная времени апериодической цепочки 12. В момент времени t, срабатывает элемент 14 сравнения, который возвращает триггер 15 в исходное состояние и запускает аналого-цифровой преобразователь 17 напряжения U 12 в цифровой код. Напряжение на выходе

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФадЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, содержащее полосовой фильтр, вход которого соединен с входной клеммой устройства, первый интегратор, формирователь сигналов и два ключа, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, в него введены два квадратора, второй интегратор, дифференциальный усилитель, три апериодических цепочки, третий ключ, два элемента сравнения и триггер, при этом первый вход триггера через последовательно соединенные первые квадратор, интегратор, ключ, апериодическую цепочку и элемент сравнения подключен к выходу полосового фильтра, второй вход триггера Г ШСЕСОЮЗНИ .« ,л ГПГО. 13 7k:X i it«:KA« БИБЛИОТЕКА через последовательно соединенные вторые ключ,.апериодическую цепочку и элемент сравнения подключен к выходу дифференциального усилителя, первьй вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй вход через последовательно соединенные вторые квадратор и .первый интегратор соединен с входной клеммой устройства и с входом формирователя сигналов, выход ко- торого соединен с управляющими входами обоих интеграторов и первого и второго ключей, третьи входы последних соединены с корпусом устг ройства и с одним из входов третьего ключа, второй вход которого (Л соединен с второй входной клеммой устройства, а выход - с входом третьей апериодической цепочки, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом триггера, вторые входы обоих элементов сравнения подключены к третьей входной клемме устройства, 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что выход третьей апериодической цепочки ;о соединен с входом аналого-хщфрового преобразователя, управлякяций вход которого подключен к первому входу триггера, а выход - к выходной клемме устройства.

/