Устройство для формирования сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник Советский патент 1988 года по МПК G01R23/20 

Фиг.1

I

Вылод

Изобретение относится к измери- тельной технике и может использоваться для поверки измерителей нелинейных искажений.

Цель изобретения - повышение точности формирования заданного коэффициента гармоник.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - графики йоясняющих характеристик.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 сигнала, блок 2 фильтров,формирователь 3 импульсов нуль-переходов и преобразователь 4 время-код,последовательно соединенные формирователь 5 угла отсечки, блок 6 разделения, переключатель 7 и формирователь 8 импульсов нуль-переходов, выход которого подключен к второму входу преобразователя 4 время-код, а также последовательно соединенные плавный фазовращатель 9, усилитель 10,переключатель 11 и сумматор 12, выход которого является выходом устройства. Входы формирователя 5 угла отсечки и плавного фазовращателя 9 объединены с выходом блока 2 фильтров, вход блока 6 разделения соединен с вторы входом сумматора 12, а второй выход усилителя 10 подключен к второму входу переключателя 7.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 сигналов формирует сигнал с заданными частотой F 1/Т и амплитудой, который поступает на блок 2 фильтров для подавления высших гармоник сигнала до значения, близкого к нулю. С выхода блока 2 фильтров сигнал подается на вход формирователя 5 угла отсечки и вход формирователя 3 импульсов нуль-переходов .

Выходной сигнал формирователя 5 угла отсечки имеет вид усеченной косинусоиды с углом отсечки б , коэффициент гармоник которого определяется как

А

ZIo.

20 - sin2e

где п - номер гармоники;

sin(n-1)0 . sin(n+1)9

2(п+1)

sinnQ cose

n

Из (1) видно, что коэффициент гармоник этого сигнала полностью определяется углом отсечки. Для установки необходимого угла отсечки используется зависимость величины сдвига момента нуль-перехода усеченного сигнала с отфильтрованной постоянной составляющей относительно одноименного нуль-перехода исходного сигнала, отнесенной к периоду исходного сигнала

V

.-360°,

где CQ - величина сдвига между мо- 20 ментами нуль-переходов.

Величина у связана с углом отсечки соотношением

25

arc sin Ц..( й-- 9 )cos0 -fsine (2)

Короткий выходной импульс формирователя импульсов нуль-переходов имеет фронт, совпадающий с момен30 том нуль-перехода исходного сигнала, и поступает на первый вход преобразователя 4 время-код. Одновременно гармонический сигнал с выхода блока 2 фильтров поступает на вход плав3g ного фазовращателя 9, который позволяет плавно изменять фазовый сдвиг в диапазоне 0-360 , не изменяя амплитуды сигнала. Этот сигнал подается через усилитель 10 с прецизионным

40 коэффициентом усиления на входы переключателей 7 и 11. На другой вход переключателя 7 поступает сигнал в виде усеченного косинуса с отфильтрованной постоянной составляющей с

45 выхода формирователя 5 угла отсечки через блок 6 разделения. В зависимости от положения переключателя 7 на входе формирователя 8 импульсов нуль-переходов присутствует либо сиг5Q нал с выхода усилителя 10, либо сигнал с выхода блока 6 разделения. Короткие импульсы, соответствующие положительным нуль-переходам входного сигнала, с выхода формироватеgg ля 8 импульсов нуль-переходов подаются на второй вход преобразователя 4 время-код. В первом случае преобразователь 4 время-код работает в режиме измерения разности фаз между

исходным сигналом и сигналом на выходе усилителя 10,при этом имеется возможность устанавливать калибро ванные значения разности фаз при помощи некалиброванного плавного фазовращателя 9. Во втором случае преобразователь 4 время-код работает в режиме измерения (f f(6 ) и позволяет устанавливать калиброванные зна чения угла отсечки. Переключатель 11 предназначен для подключения в режиме малых и больших значений коэффициента гармоник сигнала с выхода усилителя 10 к входу сумматора 12. Усилитель 10 имеет два калиброванных значения коэффициента передачи: К, - для работы в области малых

значений Кг, в области больших значений К. Устройство, таким образом, имеет три возможных режима работы. Первый режим: переключатель 11 разомкнут, а переключатель 7 соединяет выход блока 6 разделения с входом формирователя 8. В этом случае устройство аналогично известному. Второй режим: в усилителе 10 устанавливается коэффициент передачи К, при помощи переключателя 7 обеспечивается соединение выхода усилителя 10 с входом формирователя 8, затем плавным фазовращателем 9 по показаниям преобразователя 4 время-код устанавливается синфаз- ность сигнала с выхода усилителя 1 и исходного сигнала, затем переключатель 7 переводится в исходное со-- стояние, а переключатель 11 соеди

4

усилителя 10 с входом 12. Коэффициент гармоник сигнала определяется выра-

Кг

Л

к, + 29 - sin20

при этом диапазон задаваемых значений Kf. определяется величиной К,. Третий режим выполняется так же, как и второй, с теми отличиями, что в усилителе 10 устанавливается коэффициент передачи К и плавным фазовращателем 9 устанавливается пррти- вофазность сигнала с выхода усилителя 10 и исходного сигнала. Коэффициент гармоник при этом определяется как

К.

25

Таким образом, в устройстве путем подбора соответствующих значений К и Kj удается использовать формирователь 5 угла отсечки в диапазо- не значений б , обеспечивающих требуемую погрешность формирования.Кроме этого, наличие плавного фазовращателя 9, преобразователя 4 время-код и сумматора 12 позволяет формировать сигнал, калиброванный по среднеквадратичным значениям при разных уровнях высших гармоник, которые определяют как

Изобретение может быть использовано для поверки измерителей нелинейных искажений. Цель изобретения - повьшение точности формирования заданного коэффициента гармоник. Устройств.о содержит генератор 1 сигнала, блок 2 фильтров, формирователи 3 и 8 импульсов нуль-переходов, преобразователь 4 время-код, формирователь 5 угла отсечки, блок 6 разделения и переключатель 7. За счет введения усилителя 10, переключателя 11. и сумматора 12 величина погрешности практически не зависит от устанавливаемого угла отсечки и находится на уровне минимальной по- сти. 2 ил. § (Л

и + (26 -sin20 )2+2К,(2е -sin2e)cos icp+2 а

где utf - разность фаз между выходным сигналом усилителя 10 и исходным сигналом, т.е. наряду с повьш1ением точности имеет место расширение функ циональных возможностей.

Зависимость погрешности установки значения коэффициента гармоник (кривая I) от угла отсечки получена при помощи аппроксимации характеристики по производным.. Кривая II отображает зависимость, величины коэффициента гармоник от угла отсечки (фиг. 26). Недостатком известного устр ойства является низкая точность формирования в области малых (б 40 ) и больших (9 140 ) значений угла отсечки из-за нелинейности характеристики формирователя угла отсечки

sin2e)cos icp+2 а

п

ч i

(характеристика формирователя 5 в предлагаемом устройстве показана на фиг.2а). В предлагаемом устройстве величина погрешности практически не зависит от устанавливаемого угла отсечки и нахйдится на уровне минимальной погрешности.

Формула изобретения

Устройство для формирования сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник, содержащее последовательно соединенные генератор, сигнала, блок фильтров, формирователь импульсов нуль- переходов, преобразователь врег« мя-код и второй формирователь импульсов нуль.-переходов, а также формирователь угла отсечки, вход кото- рого соединен с выходом блока фильтров, а выход - с входом блока разделения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные плавный фазовращатель, усилитель, переключатель и сумматор, выход которого является выходом устройства, а также второй переключаивы)(

Фие.2

тель, первый вход которого подключен к второму выходу усилителя, второй вход - к выходу блока разделения, а выход второго переключателя подключен к входу второго формирователя импульсов нуль-переходов, причем вход плавного фазовращателя соединен с выходом блока фильтров, а второй вход сумматора подключен ;к входу блока разделения.

20 0 ffO 8О 70О fW Г6О