Устройство для формирования испытательных сигналов Советский патент 1986 года по МПК H04B3/46 H04J3/14 

12 пассивных двухполюсников, где осуществляется преобразование напряжения в эквивалентный по величине заряд. Этот заряд протекает через нагрузку блока I5 преобразования и регистрации, а также через блок 13 согласования сигналов на инвертирующий вход ДУ 14. ДУ 14 отслеживает напряжение, изменение которого определяет заряд, протекающий в цепи нагрузки блока 15 пре- образования и регистрации. Его на- пряжение поступает на блок 11 суммирования для регулирования напряИзобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в многоканальньк системах связи и передачи данных, многоканальных системах измерения и регистраци переходных и нестационарных процессов при их контроле и испытаниях.

Цель изобретения - повьшение точности формирования путем обеспечения независимости формируемых сигналов от сопротивления нагрузки.

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема устройства для формирования испытательных сигналов; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема блока суммирования напряжений.

Устройство для формирования испытательных сигналов содержит генератор 1 синусоидальных сигналов, блок 2 формирования опорного напряжения, компаратор 3, регулятор 4 порогового уровня, первый блок 5 согласования сигналов, мультивибратор 6, интегратор 7, блок 8 формирования импульсов, формирователь

9переходных процессов, генератор

10шумовых сигналов, блок П.сум- мирования напряжений, блок 12 пас- сивных двухполюсников, второй блок 13 согласования сигналов, дифференциальный усилитель 14, блок 15 преобразования и регистрации.

БЛОК 1I суммирования напряжений содержит операционный усилитель

жения на пассивных двухполюсниках блока 12; Мультивибратор 6 выраба- тьшает синхроимпульсы для блока 15, а также импульсы, которые через интегратор 7,-компаратор 3 и блок 8 формирования импульсов поступают на формирователь 9 переходных процессов с задержкой. Время задержки определяется порогом, устанавливаемым для компаратора 3 регулятором 4 порогового уровня из напряжения блока 2 формирования опорного напряжения. Изобретение дополнительное к авт. св. № 978369. 3 з.п. , 2 ил.

16, пассивный двухполюсник 17, резис тор 18.

Устройство работает следующим образом.

5 Мультивибратор 6 вырабатывает синхроимпульс (в ждущем режиме работы) или периодически следующие один за другим синхроимпульсы (в автоколебательном режиме), являющие0 ся запускающим Для блока 15 преобразования и регистрации контролируемой (испытуемой) системы. В частности, импульсы могут служить для запуска развертки осциллографа или

5 старта .аналого-цифрового преобразователя и электронного регистратора переходных процессов. С другой стороны, импульс мультивибратора 6 через интегратор 7 подается на один

0 из входов компаратора 3 для сравнения с опорньш напряжением, поступающим на другой вход компаратора 3 через регулятор 4 порогового уровня из блока 2 формирования опорного

5 напряжения. Момент превьшения уровня сигнала н а выходе интегратора 7 над уровнем опорного сигнала определяет время задержки импульса, которое зависит от параметров интегратора 7 и величины порогового уров- ня. Изменением порогового уровня с помощью -регулятора 4 можно в широких пределах (на 1-2 порядка) регу- ; лировать время задержки tj.. В большинстве случаев задержка сигнала необходима для обеспечения возможности контроля числа циклов и начальной точки каждого возбуждаемого переходного процесса, а также для записи предыстории процесса. В момент равенства напряжения на его входах компаратор 3 вырабатывает импульс, отстагащий на время t, от импульса мультивибратора 6. Выходной импульс компаратора 3 формируется по уровню и крутизне фронта в блоке 8, Сформированный импульс подается на вход формирователя 9 переходных процессов, состоящего, например,из набора фильтров с различными переходными (передаточ ,ными) характеристиками. Возбуждая импульсом блока 8 выбранный априори фильтр (RC, RLC и др.) формирователя 9, на его выходе получаем выбранный переходный процесс.

На выбранный с помощью формирователя 9 переходный процесс может быть наложен любой сигнал с выхода блока 8, генераторов синусоидального 1 и шумового 10 сигналов, а также комбинация этих сигналов. Суммирование сигналов осуществляется в блоке 11 с помощью операционного. усилителя 16, причем соотношение между уровнями суммируемых напряжений устанавливается с помощью регулируемых (подбираемых) сопротивлений резисторов 18 блока I1. Таким образом, на выходе блока 11 суммирования напряжений формируются испытательные сигналы (напряжения различной формы: прямоугольные, синусоидальные, шумовые, переходные и имитирующие реальные переходные процессы контролируемых динамически объектов и систем преобразования и регистрации.

Сигнал с выхода блока 11 через первый блок 5 согласования сигналов (например, эмиттерный повторитель) поступает на вход блока 12 пассивных двухполюсников, в котором напряжение преобразуется в эквивалент- 1НЫЙ по величине заряд, причем масштаб преобразования определяется выбором соответствующего пассивного двухполюсника в блоке 12. Заряд, .перезаряжающий емкость в пассивном (Двухполюснике блока 12, протекает через нагрузку блока 15, выбираемую посредством селектора каналов блока 15. Второй блок 13 согласо218477

вания сигналов (повторитель напряжения) предотвращает утечки заряда через инвертирующий вход дифференциального усилителя 14, который контро- 5 лирует отслеживает) напр5Екение между полюсами пассивного элемента блока 12, изменение которого и определяет заряд, протекающий в цепи нагрузки блока 15. Операционный

10 усилитель 16 блока II суммирования напряжений регулируе Т напряжение на пассивных двухполюсниках блока 12 в соответствии с суммой подаваемых на резисторы 18 напряжений.

15 Отрицательная обратная связь обеспечивается пассивными двухполюсниками блока 12 и 17, соотношение полных сопротивлений.-.(Zjj и Zj) которых определяет передаточные

20 функции преобразования напряжения в заряд.

Рассмотрим процесс преобразования сигнала генератора 1 в заряд, формируемый на нагрузке в блоке

25 15. Условимся, что , сопротивления или передаточная функ- ция блока обозначается 9, , где 9- характеристика, а i - номер блока в соответствии с фиг. I и 2.

30 Напряжение на выходе блока 5 выражается через напряжение на входе операционного усилителя 16 блока II и совокупную передаточную фзгнкцию блоков 11 и 5 следующим образом:

35 , ii5li « ,

u,(iw1z«(,)

-. (i)

,8(,7(ja)

40

45

с другой стороны, выражение для и. (Jco) можно записать с учетом высокого входного сопротивления повторителя в блоке 13 в виде

,1 (. . Z,5UuVZ,a(iM) „ , . (}- z,(jco)),

где сопротивление нагрузки

(блока 15), а напряжениеjU,2 соответствует напряжению на нагрузке, так 50 как в селекторе каналов блока 15 (вход блока 15) падение напряжения отсутствует. Сравнивая выражения (l) и (2) и учитывая, что

55 ,li,4lib)(joilv; ,(,,(ju)vv,,(ju Vv;Uo)

где W,(jw), W7(jw) - передаточные функции дифференциального усилителя

по неинвертирующему и инвертирующему входам соответственно, получаем напряжение для (jw)

и .(3)

« ВЩУ .

где УЛы1 . .t(i«).Z,nic). . ,

Кй V

,sUb)V4Z,,(iM) Z,a(icob,,(ico| )NU(iul eljul.

,,,(iu).(5uVv(, (ju)j

218477 .6

что эквивалентно формированию заряда .)

B(jw

2u()

10

Q,,(3«

Ji ill

igbcJl ,

jco (UjuT,2)((,,)

Выбор параметров Т, и Т

(/2)

в знаменателе выражения (12) позволяет ограничить сверху частотный диапазон работы устройства и обеспечить тем самым устойчивость его работы к высокочастотному возбуждению.

Передаточная функция устройства, таким образом, не зависит от сопро- 15 тивлания (Z Z) нагрузки в отличие от передаточной функции известного устройства. Погрешность от влияния нагрузки, определяемая первым слагаемым в знаменателе вьфажения (З), составляет около 0,01% от отношения Zw/Z,2 с учетом выражения f4), в то время как в известном устройстве при тех же условиях погрешность от влияния нагрузки составляет десятки процентов.

При следукицих типовых значениях параметров современных операционных усилителей

.., ,, . ,„5 V HCitJl Wt Jto).4,,

ь- -гц мо -8оаБ)

,w,j(oi«ufo и;

..

двумя первыми слагаемыми знаменателя выражения (5) можно пренебречь и Uj (jco) представляется в виде

J -liilicjI t U l sUbJ

,,(jtoiz,g(3ui N:aiur: 7;

Отсюда следует, что на -выходе блока 12 и входе контролируемого блока (системы генерируется ток, величи-г на которого не зависит от нагрузки

; .. , 4.(iM)n(i« . « «lia gUuiwr.cico) ... - -у

При этом нетрудно обеспечить следу- ющие величины комплексных сопротивлений двухполюсников:

.л 7 С iiL

1 п озй„с„ UjuT,, д

fc помощью параллельно включенньос сопротивлений R и емкости С,,)

2) Z,,R;

3| :2,,()R,,C,,.HJcoTj

V(.о)

прн последовательном включении сопротивления R,, и емкости , Тогда ток в нагрузке равен

. ,. .UiCJMl . R,,

tUicoT,Ul-icoT,,)V«,;(ico) -i7

(и)

что эквивалентно формированию заряда .)

Q

5

Q,,(3«

Ji ill

igbcJl ,

jco (UjuT,2)((,,)

Выбор параметров Т, и Т

(/2)

в знаменателе выражения (12) позволяет ограничить сверху частотный диапазон работы устройства и обеспечить тем самым устойчивость его работы к высокочастотному возбуждению.

Передаточная функция устройства, таким образом, не зависит от сопро- 5 тивлания (Z Z) нагрузки в отличие от передаточной функции известного устройства. Погрешность от влияния нагрузки, определяемая первым слагаемым в знаменателе вьфажения (З), составляет около 0,01% от отношения Zw/Z,2 с учетом выражения f4), в то время как в известном устройстве при тех же условиях погрешность от влияния нагрузки составляет десятки процентов.

Форму ла изобретения

1.Устройство для формирования испытательных сигналов по авт.св.

№ 978369, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности формирования путем обеспечения независимости формируемых сигналов от сопротивления нагрузки, в него введены последовательно-соединенные блок пассивных двухполюсников, включенньш между выходом первого блока согласования сигналов и входом блока преобразования и регистрации, второй блок согласовани сигналов и дифференциальный усилитель, другой вход которого соединен с выходом первого блока согласования сигналов, а выход подклю- чен к четвертому входу блока суммирования напряжений, пятый вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов.

2.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что блок суммирования напряжений состоит из операционного усилителя, неинвертирующий вход которого заземлен, а инвертирующий вход через соответствующие резисторы соединен с первым, вторым, третьи и пятым входами блока суммирования напряжений и через пассивный двухполюсник - с четверть1м входом блока суммирования напряжений.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок пассивных двухполюсников выполнен в виде переключаемого набора двухполюсНИКОВ, состоящих из последовательно соединенных конденсатора и резистора.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что пассивный двухполюсник выполнен в виде параллельно соединенных конденсатора и резистора.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в многоканальных системах связи при их контроле и испытаниях. Цель изобретения - повышение точности формирования испытательных сигналов за счет исключения влияния, сопротивления нагрузки. Испытательные сигналы формируются в блоке 11 суммирования напряжений, куда поступают сигналы с генераторов 1 синусоидальных сигналов и 10 шумовых сигналов и сигналы, выбранные с помощью формирователя 9 переходных процессов. Испытательный сигнал с блока 11 через блок 5 согласования сигналов поступает на дифференциальный усилитель (ДУ) 14 и на блок

1

18

и

л

J8

Л

tdhlj

вых.

-h-

Составитель А. Сеселкин Редактор Н.Швьщкая Техред Т.Тулик Корректор А.Зимокосов

Заказ 1.139/61 Тираж 624Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4