Широкополосный калибратор переменного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/44 

со ю

N9

СО О)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении высокоточных много- значньк мер переменного напряжения.

Цель изобретения - повьшение точности и расширение функциональньк возможностей калибратора.

На фиг.1 представлена структурная, схема широкополосного калибратора переменного напряжения; на фиг.2 - блок-схема алгоритма работы блока управления.

Широкополосный калибратор переменного напряжения содержит последова- тельно соединенные задающий генератор 1, регулятор 2 переменного напряжения, усилитель 3 мощности, аттенюатор 4, подключенный к выходу устройства, а последовательно соединенные согласующий узел 5, измерительный преобразователь 6 переменного напряжения, последовательно включенные источник 7 опорного напряжения, корректирующий аттенюатор 8, опорный преобразователь 9 переменного напряжения, узел 1Й сравнения, выход которого соединен с входом коммутатора 11, первым выходом соединенного с усилителем 12, нуль-орган 13, дифференциальный источник 14 тока, блок 15 yпpaiJ aния, выходы которого подключены к управляющим входам источника 7 опорного напряжения, корректирующего аттенюатора 8, комму гатора 11, дифференциального источника 14 тока, причем выход усилителя 3 мощности соединен с первым входом согласующего узла 5, дифференциальный источник 14 тока вькодами подключен к входам смещения измери- тельного 6 и опорного 9 преобразователей, выходы которых соединены с входами узла 10 сравнения, второй выход коммутатора 11 соединен с входом нуль-органа 13, выходом подключенного к информационному входу блока 15 управления, второй выход источника 7 опорного напряжения соединен с вторым входом согласующего узла 5, а выход усилителя 12 подключен к управляющему входу регулятора 2 переменного напряжения.

Согласующий узел 5 предназначен для ослабления влияния измерительного преобразователя 6 на высокочастотный тракт калибратора и, следовательно, препятствует появлению нелинейных искажений в его выходном сигнале. Он может быть выполнен как на активных.

0 5 0 с Q ,

0

5

так и на пассивных элементах, и представляет собой согласованный делитель напряжения, например Г-образную или П-образную ячейку аттенюатора, выполненную на точных резисторах. Коммутатор 11 может быть выполнен на двух электромагнитных реле, нуль-орган 13 представляет собой серийный компаратор, срдбатьшающий по нулевому выходному напряжению узла 10 сравнения. Дифференциальный источник 14 тока можно выполнить на основе интегрального цифроаналогового преобразовате ля с дифференциальным токовым выходом. Блок 15 управления может быть реализован на микропроцессоре. Корректирующий аттенюатор 8 может быть выполнен в виде набора ключей и набора резисторов.

Широкополосный калибратор переменного напряжения работает следующим образом.

Периодически при изменении кода управления выходным напряжением калибратора или при изменении параметров блока осуществляется коррекция передаточньсх характеристик измерительного и опорного преобразователей. Периодичность коррекции задается внутренним таймером блока 15 управления . По сигналу управления коммутатор 11 через усилитель 12 устанавливает регулятор 2 переменного напряжения в режим максимального затухания. При этом на выходе усилителя 3 мощности сигнал практически полностью отсутствует. После этого от источника 7 опорного напряжения по сигналу с блока 15 управления подаются сигналы на согласующий узел 5 и на корректирующий аттенюатор 8. Коэффициенты передачи согласующего узла 5 по входу от усилителя 3 мощности и по корректирующему входу от ист.очника 7 опорного напряжения к измерительному преобразователю 6 при настройке устанавливаются одинаковыми путем соответствующего выбора резисторов.

Настройка измерительного 6 и опорного 9 преобразователей производится при одинаковых входных напряжениях. Для этого на корректирующий вход согласующего узла подается сигнал U от источника 7 опорного напряжения, равный

и У

К,

где U - номинальное значение напряжения источника 7 опорного напряжения, численно равное максимальному выходному напряжению калибратора, например, по амплитудному значению;

К - коэффициент передачи согласующего узла 5 по корректи- рующему входу,

а на вход корректирующего аттенюатор подается напряжение U,, . Сигнал рассогласования с узла 10 сравнения через коммутатор 11 поступает на нуль-орган 13, по сигналу которого блок 15 управления принимает решение о проведении коррекции. Если этот сигнал не равен нулю, то блок 15 управления изменяет коэффициент передачи корректирующего аттенюатора 8 путем коммутации набора резисторов через набор ключей. Процедура заканчивается при достижении равенства выходных постоянных напряжений преобразователей 6 и 9.

В данном такте коррекции устраняется неидентичность преобразователей 6 и 9 при входном сигнале, численно равном максимальному выходному напряжению калибратора. Во втором такте коррекции при входном сигнале, соответствующем нижней границе требуемого динамического диапазона автоматической регулировки уровня, выходное напряжение источника 7 опорного напряжения по сигналу от блока 15 управления устанавливается равным этому нижнему значению и устранение неидён- тичности преобразователей 6 и 9 про- изводится путем изменения токов смещения от дифференциального источника 14 тока по сигналам от блока 15 управления. После этого снова устанавливается выходное напряжение источ- ника 7 опорного напряжения, равное номинальному U,, и процедура повторяется до тех пор, пока выходное напряжение узла Ю сравнения не будет равным нулю при переключениях блока 7.

При проведении коррекции в выходной тракт устройства поступает сигнал источника опорного напряжения, уровень которого определяется выраже

нием

.X.VM //R

В.атт

i. . «

где к)., - коэффициент передачи согласующего устройства с выход на вход (для активных схем К„ «, для пассивных К 0,1-0,5);

etiv.,« выходное сопротивление усилителя 3 мощности (Rjji, , ;;1-5 Ом);

R/ - входное сопротивление аттенюатора, равное обычно Z 50; 75 Ом;

R J, (.у - входное сопротивление согласующего устройства, равное 2Z.

Для указанных значений общий коэффициент передачи помехи К „ не превышает 0,01 (или менее 40 дБ), что обеспечивает достаточную защиту выходного тракта устройства.

Аналитически процесс коррекции преобразователей 6 и 9 можно описать следующим образом.

Для простоты выкладок аппроксию - руют характеристику преобразования устройства, совпадающую с дифференциальной характеристикой преобразователей 6 и 9, линейной зависимостью, Тогда можно записать выражение, описывающее передаточную характеристику

USM, KyUon+4U,«,(1)

где и - выходное напряжение калиб6ti

ратора;

- значение напряжения источника опорного напряжения; К - реальный коэффициент преобразования устройства дл заданного кода N; л и си - смещение характеристики

преобразования, определяемое начальным смещением дифференциальной характеристики преобразователейо Идеальная характеристика преобразования калибратора определяется идеальным коэффициентом преобразования К р

и Ьих о Uon В процессе коррекции К , стремится

к Ко.

Рассмотрим первый цикл коррекции, со ;тоящий из двух тактов. В первом такте достигается идентичность характеристик преобразования при верхнем значении диапазона изменения выходного сигнала U

bkit

Для этого на соот-

ветствукхцие входы подается напряжение

опорного источника V

Изменение характеристики преобразования производится посредством изменения коэффициента передачи корректирующего аттенюатора до достижения равенства нулю сигнала на выходе устройства сравнения: f „, „„,, -к ;U ,, ,„,, ,, 0 , где К, - коэффициент передачи устройства после первого такта коррекции. Откуда

к -к - л. ,-к о г;

и СП макс

Уравнение (1) можно переписать следующем виде:

и,

(к -)ив,

-SUcj;

вы 6 iT

ол

Во втором такте цикла коррекции компенсируется смещение характериски в нижней точке диапазона, т.е. при Ucn л1ии и находится аддитивная поправка М

(

llUc.

)Uor м. ,-W,

M04 IcC K.o - on. VUH

u.

4U,

lUcM- Ucv

0 П MUH

Уравнение (l) после первого такта рекции имеет вид

dUc« ч ., . UcM

IX,

(к„и,

-) и„

и

00. МПКС

и

СП

Проделав аналогичные вьжладки, получаем уравнение передаточной характеристики после второго цикла коррекции

г

(Ко+аи

.LI.-..

Uon. длмкс

an.

()2

VjT

и on ддакс

и

Р Л.миК

-)ио„

on макс

Обозначим через Q отношение

J о р. MU и

vJ on. макс

тогда после п-го такта коррекции можно

и

д)и„п-ьш,, Q

записать

ГК - --HL-.

Uon „а.с

Очевидно, что всегда IQI : 1 , т.е. процесс сходящийся. В пределе при п - 00 значение К, равно Ко, а началь

ное смешение aU принимает нулевое

т.е. :

:жачение,

и

Ри

к. и,

Член

0

5

0

5

0

5

0

45

50

4Ur

,п55

Г 0---О

on (МО I с

определяет мультипликативную погрешность передаточной характеристики, а член /iUcMQ - аддитивную погрешность.

Эффективность коррекции весьма высока. Например, при ,3 ., / /Upn мсчсс 0,1 общая погрешность уменьшается до 1% максимум за три периода коррекции.

Таким образом, процесс коррекции погрешности преобразователей позволяет достичь практически идеальной передаточной характеристики всего калибратора.

После цикла коррекции коммутатор 11 отключает выход узла сравнения 10 от нуль-органа 13 и подключает его к входу усилителя 12. Калибратор переходит в режим стабилизации уровня выходного напряжения.

Формула изобретения

Широкополосный калибратор переменного напряжения, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, регулятор переменного,напряжения, усилитель мощности, аттенюатор, подключенный к выходным выводам, а также узел сравнения, усилитель, выход которого подключен к управляющему входу регулятора переменного напряжения, опорный и измерительный преобразователи переменного напряжения, выходы которых подключены к входам узла сравнения, источник опорного напряжения, подключенный через корректирующий аттенюатор к входу опорного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены согласующий узел, включенный между выходом усилителя мощности и измерительным преобразователем, дифференциальный источник тока, подключенный выходами к входам смещения измерительного и опорного преобразователей, коммутатор, вход которого соединен с выходом узла сравнения, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом коммутатора, блок управления, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам источника опорного напряжения, корректирующего аттенюатора.

7137

дифференциального источника тока, коммутатора, причем второй выход коммутатора подключен к входу усилителя, выход нуль-органа соединен с Т1ИОННЫМ входом блока упрапления, а

8

второй выход источника опорного напряжения подключен к второму входу согласующего узла, при этом блок управления функционирует в соответствии

с алгоритмом.

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности и расширение функци ональных возможностей. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор 1, регулятор 2, усилитель 3 мощности и аттенюатор 4, а также узел 10 сравнения, усилитель 12, опорньй преобразователь 9 и измерительный преобразователь 6, введены дополнительные узлы с блоком 15 управления. Блок 15 функционирует по определенному алгоритму. Это позволя ет реализовать такой способ коррекции погрешностей, который исключает попадание помех в вькодной тракт уст ройства, не снижая его быстродействия. 2 ил. - с (Л

Начало норренции

устонобна манси мальм, го заг(/кани8 регулятора

опарноео саг нала i/off /fUonnoffc)

УненьиениеНп норркн 7ирующеъо оттенюат(

подача опорного сигнала

Г Уменьшение тона смещена/

Конец норренции

Сигнал от таймера

Ла

yBe/iut eHue moffn смещения

сра-гг