Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот Советский патент 1989 года по МПК G01R23/20 

i4 4 СО

ю

Од

разователь 7. Введение блока 8 регистров, регистра 9, реверсивного счетчика 10, сумматора 11, управляемого генератора 12 частоты, блоков 13-15 элементов И, блоков 16-18 сравнения кодов, блоков 19, 20 переключателей и блоков 2j, 22 коррекции

позволяет в процессе развертывания синтезируемого сигнала находить критические точки, по которым оперативно осуществляется коррекция аналоговых узлов, формирующих выходное напряжение при его линейно-ступенчатой аппроксимации, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования сигналов с заданными значениями коэффициентов гармоник. Цель изобретения - повышение точности. Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот содержит задатчик 1 кода, состоящий из вычислителя 2 и алфавитно-цифрового дисплея 3, оперативное запоминающее устройство 4, формирователь 5 сетки частот, цифроаналоговый преобразователь 6 и выходной масштабный преоб

1

Изобретение относится к тельной технике и может быть использовано для формирования сигналов с заданными значениями коэффициентов гармоник.

Цель изобретения - повьшение точности формирования выходного сигнала.

На фиг.1 представлена структурная схема калибратора; на фиг.2 - временные диаграммы его работы; на фиг.3-5 примеры выполнения отдельных блоков устройства.

Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот содержит задат- чик 1 кода, состоящий из вычислителя 2 и алфавитно-цифрового дисплея 3, оперативное запоминающее устройство 4

(ОЗУ), формирователь 5 сетки частот, цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП), выходной масштабньш преобразователь 7, блок 8 регистров, регистр 9, реверсивный счетчик 10, сумматор 11, управляемый генератор 12 частоты, блоки 13-15 элементов И, блоки 16-18 сравнения кодов, блоки 19-20 переключателей, блоки 21 и 22 коррекции.

Вход вычислителя 2 подключен к алфавитно-цифровому дисплею 3, а выход соединен с первым входом ОЗУ 4. Выход ДАЛ 6 соединен с первым входом выходного масштабного преобразователя 7, а вход блока 8 регистров соединен с выходом вычислителя 2. Первый выход блока 8 регистров подключен к второ- му входу выходного масштабного преобразователя 7, а второй выход объединен с первым входом управляемого генератора 12 частоты и входом формирователя 5 сетки частот, Первьш вход регистра 9 подключен к выходу ОЗУ 4 и к первому входу реверсивного счетчика 10, выход которого объединен с

5

0

первыми входами сумматора 1I, блоков 16-18 сравнения кодов и ЦАП 6, второй и третий входы реверсивного счетчика 10 соединены соответственно с выходами первого и второго блоков 13 и 14 элементов И, первые входы которых объединены с выходом управляемого генератора 12 частоты, а вторые входы соединены с первьм и вторым выходами блока 16 сравнения кодов. Вто- рСй вход блока 16 сравнения кодов объединен с вторым входом сумматора 11 и выходом регистра 9, а третий выход подключен к первому входу блока 15 элементов И, второй вход которого соединен с выходом формирователя 5 сетки частот. Выход блока 15 элементов И объединен с вторыми входами ОЗУ 4 и регистра 9,вторые входы блоков 17 и 18 сравнения кодов соединены соответственно с выходами блоков 19 и 20 переключателей, а выходы соответственно с первыми входами блоков 21 и 22 коррекции и с вторым входом блока 21 коррекции, третий вход .которого подключен к выходу ЦАП 6, а выход соединен с вторым входом ЦАП 6. Второй вход блока 22 коррекции соедршен с выходом выходного масштабного преобразователя 7, третий вход которого подключен к выходу блока 22 коррекции, выход сумматора 11 соединен с вторым входом управляемого генератора 12 частоты.

Блок 21 коррекции (фиг.З) содержит источники 23 и 24 образцовых напряжений, компараторы 25 и 26, резис- тивные матрицы 27 и 28, блоки 29 и 30 ключей, реверсивные счетчики 31 и 32, генератор 33 тактовых импульсов, логические элементы НЕ 34 и 35 и логические элементы И 36-39, при3

15

20

чем выход блока 21 коррекщш соединен с выходом источника 23 образцовых напряжен™, Первый вход компаратора 25 подключен к нулевой шине, второй вход - к второму входу компаратора 26, выходу резистивной матрицы 28 и третьему входу блока 21 коррекции, а выход компаратора 25 объединен ,

с входом элемента НЕ 34 и первым вхо- ю а второй вход соединен дом элемента И 37, второй вход которого объединен с вторыми входами эле- -ментов И36, 38и39и вькодом генератора 33 тактовых импульсов. Первый вход элемента И 36 соединен с выходом элемента НЕ 34, а третий вход объединен с третьим входом элемента И 37 и с первым входом блока 21 коррекции. Выходы элементов И 36 и 37 подключены к входам реверсивного счетчика 31, выход, которого через блок 29 ключей и резистивную матрицу 27 соединен с входом источника 23 образцовых напряжений. Выход источника 24 образцовых напряжений подклю- 25 чен к первому входу компаратора 26, выход которого объединен с входом элемента НЕ 35 и первым входом элемента И 39. Третий вход элемента Н 39 подключен к третьему входу элемента И 38 и является вторым входом блока 21 коррекции. Выход элемента НЕ 35 сое, динен с первым входом элемента И 38, выходы элементов И 38 и 39 соединены с входами реверсивного счетчика 32, выход которого через блок 30 ключей подключен к входу резистивной матри- цы 28. Второй выход источника 23 образцовых напряжений соединен с вторым входом блока 29 ключей, третий вход которого подключен к нулевой шине. Второй выход источника 24 образцовых напряжений соед1шен с вторым входом блока 30 ключей, третий вход которого подключен к нулевой шине.

30

вый вход которого япля входом угфаапяемого ге частоты, второй вход с ходом резистивной матр ход подключен к первом ляемого мультивибратор мультивибратора 45 явл управляемого генератор

эистивной матрицы 46, через регистр 48 подкл входу управляемого ген частоты.

Калибратор работает разом.

Вычислитель 2 задат горитмам форьмрует посл тшфровых ординат синте нала, например, с помощ теза и использования ря

f(x) А + S,sinx + + SjSin3x + ... + C,co + Cjcos3x + ,,,

где A - постоянная сост S - амплитуда синус ляющей;

С - амплитуда косин ляющей ,

Ввод коэффициентов А

35

40

45

числитель 2 задатчика ся с помощью алфавитноплея 3. Ординаты синтез сигнала нормируются по вычислителе 2 и их цифр вательность, являющаяся дом формируемого напряж вается в ОЗУ 4,

Число ординат синтез сигнала сложной формы о величиной погрешности в выходного напряжения ус ступенчатом восстановле погрешность Р связана динат п

Блок 22 коррекции (фиг.4) содержит последовательно соединенные интегратор 40, усилитель 41, ключ 42, аналоговый запоминающий блок 43 и делитель 44, выход которого является выходом блока 22 коррекции, причем вход интегратора 40 является вторым входом блока 22 коррекции, а первым его входом является второй вход ключа 42,

Управляемый генератор 12 частоты (фиг. 5) соде ржит управляемый мультивибратор 45, резистивные матрицы 46 и 47, регистр 4В и кo мyтлтop 4У, перН 992в

5

,

а второй вход соединен 5

0

вый вход которого япляется первьгч входом угфаапяемого генератора 12 частоты, второй вход соединен с выходом резистивной матрицы 47, а выход подключен к первому входу управляемого мультивибратора 45, Вьгход мультивибратора 45 является выходом управляемого генератора 12 частоты,

с выходом реэистивной матрицы 46, вход которой через регистр 48 подключен к второму входу управляемого генератора 12 частоты.

Калибратор работает следуюпцм образом.

Вычислитель 2 задатчика I по алгоритмам форьмрует последовательность тшфровых ординат синтезируемого сигнала, например, с помощью Фурье синтеза и использования ряда по формуле

f(x) А + S,sinx + S.jcin2x + + SjSin3x + ... + C,cosx + + Cjcos3x + ,,,

где A - постоянная составляюшая; S - амплитуда синусной составляющей;

С - амплитуда косинусной составляющей ,

в вмC2cos2x

Ввод коэффициентов А,

с

5

0

5

числитель 2 задатчика 1 осущестапяет- ся с помощью алфавитноцифрового дисплея 3. Ординаты синтезированного сигнала нормируются по амплитуде в вычислителе 2 и их цифровая последовательность, являющаяся одним периодом формируемого напряжения, записывается в ОЗУ 4,

Число ординат синтезированного сигнала сложной формы определяется величиной погрешности восстановления выходного напряжения устройства. При ступенчатом восстановлении сигнала погрешность Р связана с числом ординат п

ст

:оотношением

п /

.- -100%, - Il2-n

50

а При линейно-ступенчатом восстановлении

I Л ос- fl

100%.

л.ст 720 Таким образом, для достижения вы- 5g сокой точности при CTyriefwaTOM восстановлении для хранения большог-о числа ординат необходим значителып.ш объем оперативной памяти. Например, при Р 0,1% для i j. требуется п 2000,, а для . п 500. Испольиьшульсов значизование линейно-ступенчатого восстановления позволяет уменьшить число ординат и с большей точностью определить особые точки сигнала для коррекции аналоговых узлов.

После считывания ординат в ОЗУ 4 в блок 8 регистров иг задатчика 1 записываются код, пропорциональный необходимой частоте воспроизведения синтезированного сигнала,, и код, пропорциональный пределу выходного масштабного преобразователя 7. Код из блока 8 регистров, пропорциональный необходимой частоте воспроизведения, поступает в формирователь 5 сетки частот, в котором определяется рери- од Т импульсов развертки синтезировремя установления тельно меньше it .

Изменение кода реверсивного счетчика 10 от N, до Hjj, осуществляется . импульсами с периодом u.t, по суммирующему входу через блок 14 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, когда ,, и по вьшитающему входу 10 через блок 13 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, когда N,N,. При достия;ении равенства кодов реверсивного счетчика 10 и регистра 9 (N N, ) блок 16 сравнения 15 кодов открывает блок 15 элементов И для прохождения следующего тактового импульса от формирователя 5 сетки частот. При этом в регистр 9 записывается третье кодовое значение Ы

од i и UMllyjlJPl-UD jjt jfj -fl. - w..--.с--rirl T /

ванного сигнала. Пример развертки че- 20 синтезированного сигнала из ОЗУ 4 и

т-.л.т-..тхптгг /- О ТЛ Г а1.ТИ,Ю nT-.UII О ГТ Р ПЯ ТТИИ

тырех ординат (N,-N4) синтезированного сигнала из ОЗУ 4 показан на фиг.2. Тактовые и fflyльcы с периодом Т., с выхода формирователя 5 сетки частот поступают в ОЗУ 4 и блок 8 регистров через блок 15 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, так как первоначально регистр 9 и реверсивный счетчик 10 обнулены и их

коды равны.

Развертывание синтезированного сигнала осуществляется следующим образом (фиг.2).

Первый цифровой код N, из ОЗУ 4 записывается в реверсивный счетчик 10, а второй цифровой код Nj - в рр.- гистр 9. Б сумматоре 11 определяется разность кодов т, , , которая

повторяются описанные выше операции. В сумматоре 11 определяется текущая разность т; N;, - N; , а управляемый генератор 12 частоты вырабатьгоа- 25 ет текущие импульсы заполнения реверсивного счетчика 10 с периодом

, - - ш;

При достижении цифровыми последо30 вательностями синтезированного сигнала, поступающими с реверсивного счетчика 10, критических точек, которыми являются нуль, фиксируемый блоком 17 сравнения кодов, и максималь35 ное значение, фиксируемое блоком 18 сравнения кодов, последними вырабатываются сигналы разрешения на блоки 21 и 22 коррекции, причем нулевое значение кодов задается блоком 19 переклюР О. У ми С 1 13 ,VJ J- lit IУ. IJ - - -j: ---i is- ,ta-,- - -Г-1 поступает на управляемый генератор 1240 чателей, а максимальное значение кода частоты, на другой вход которого по-задается блоком 20 переключателей,

дается код, пропорциональный периодуБлок 21 коррекции осуществляет коррекцию нуля и масштаба ЦАП 6, а блок

гистров. КодУпропорциональный 22 коррекции корректирует нуль выход(фиг.5), включает через коммутатор 49 45 ного масштабного преобразователя 7.

соответствующий резистор с резистив-„„ ;,

Коррекция нуля в блоке 21 коррек

ции происходит следугацим образом. Блок 17 сравнения кодов выдает сигнал на коррекцию нуля, который поступает на элементы И 36 и 37. Высчитывания Т), с выхода блока 8 реыой матрицы 47 на управляемый мультивибратор 45. Код т, поступающий

---.-I

с сумматора 11, запоминается в регистре 48 и также включает резистив- ную матрицу 46. Отношение резисторов.

50

Т« пропорциональное отношению кодов --,

позволяет управляемому мультивибратору 45 формировать импульсы с перио IJS

El,

янпяюдом следования ut, щиеся выходными импульсами управляемого генератора 12 частоты, причем

ходной сигнал ЦАП 6 сравнивается на первом компараторе 25 с напряжением нуля. Если это напряжение не равно нулю, то напряжение источника 23 образцовых напряжений, являющегося одним из источников ПАП 6, корректируется с помощью резистивной матрицы 27 и блока 29 ключей, управляемых коиьшульсов значи9926

время установления тельно меньше it .

Изменение кода реверсивного счетчика 10 от N, до Hjj, осуществляется . импульсами с периодом u.t, по суммирующему входу через блок 14 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, когда ,, и по вьшитающему входу 10 через блок 13 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, когда N,N,. При достия;ении равенства кодов реверсивного счетчика 10 и регистра 9 (N N, ) блок 16 сравнения 15 кодов открывает блок 15 элементов И для прохождения следующего тактового импульса от формирователя 5 сетки частот. При этом в регистр 9 записывается третье кодовое значение Ы

/

20 синтезированного сигнала из ОЗУ 4 и

синтезированного сигнала из ОЗУ 4 и

т-.л.т-..тхптгг /- О ТЛ Г а1.ТИ,Ю nT-.UII О ГТ Р ПЯ ТТИИ

повторяются описанные выше операции. В сумматоре 11 определяется текущая разность т; N;, - N; , а управляемый генератор 12 частоты вырабатьгоа- ет текущие импульсы заполнения реверсивного счетчика 10 с периодом

, - - ш;

При достижении цифровыми последовательностями синтезированного сигнала, поступающими с реверсивного счетчика 10, критических точек, которыми являются нуль, фиксируемый блоком 17 сравнения кодов, и максимальное значение, фиксируемое блоком 18 сравнения кодов, последними вырабатываются сигналы разрешения на блоки 21 и 22 коррекции, причем нулевое значение кодов задается блоком 19 переклюi is- ,ta-,- - -Г-1 ции происходит следугацим образом. Блок 17 сравнения кодов выдает сигнал на коррекцию нуля, который поступает на элементы И 36 и 37. Выходной сигнал ЦАП 6 сравнивается на первом компараторе 25 с напряжением нуля. Если это напряжение не равно нулю, то напряжение источника 23 образцовых напряжений, являющегося одним из источников ПАП 6, корректируется с помощью резистивной матрицы 27 и блока 29 ключей, управляемых ко7I

дом реверсивного счетчика 31. Код реверсивного счетчика 31 изменяется по суммирующему входу через элемент И 37, если сО, и по вычитающему входу через элемент И 36, открытый элементом НЕ 34 и компаратором 25, если ицди 0, импульсами с генерато- ра 33 тактовых импульсов. Когда блок 18 сравнения кодов выдает сигнал на коррекцию масштаба калибратора, то открываются элементы И 38 и 39. Выходное напряжение , ЦАП 6 сравнивается на компараторе 26 с образцовым напряжением , поступающим с источника 24 образцрвых напряжений и с помощью резистивной матрицы 28, блока 30 ключей, управляемых кодом реверсивного счетчика 32, устанавливается масштабньш коэффициент ЦАП 6. Код реверсивного счетчика 32 изменяется по суммирующему входу через элемент И 39, если ° читакщему входу через элементы И 38, НЕ 35, если , импульсами с генератора 33 тактовых импульсов.

Коррекция нуля в выходном масштабном преобразователе 7 происходит следующим образом (фиг.4).

Блок 17 сравнения кодов выдает сигнал разрешения коррекции на ключ 42. Необходимое условие, что нуль ЦАП 6 скорректирован раньше. Выходное напряжение масштабного преобразователя 7, отличное от нуля, усредняется интегратором 40, усиливается усилителем 4I для подачи на аналоговый запоминающий блок 43 большей величины и через ключ 42 запоминается в аналоговом запоминающем блоке . Это напряжение в противофазе через делитель 44 подается в выходной масштабный преобразователь 7.

Таким образом, в процессе развертывания синтезируемого сигнала находятся критические точки, по которым оперативно осуществляется коррекция аналоговых узлов, формирующих выходное напряжение калибратора, что позволяет повысить точность в 2-3 раза. Точность повьшается, кроме того, за счет ввеления линейно-ступенчатой аппроксимации, которая позволяет определить крит яеские точки синтезируемого сигнала.

Формула изобретения

Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот, содержащий по4499268

следовательно соединенные задатчик кода и оперативное запоминающее устройство, последовательно соединенные цифроанапоговьш преобразователь и выходной масштабный преобразователь, выход которого является выходом калибратора, а также формирователь сетки частот,

отлич ающийся

тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок регистров, реверсивный счетчик, сумматор, регистр, управляемый генератор частоты, три блока элементов И, три блока сравнеНИН кодов, два блока переключателей, два блока коррекции, причем вход блока регистров соедгшен с выходом за- датчика кода, первый выход блока регистров подключен к второму входу выходного масштабного преобразователя, а второй выход объединен с первым входом управляемого генератора частоты и входом формирователя сетки частот, первый вход регистра подключен

к выходу оперативного запоминающего устройства и к первому входу реверсивного счетчика, выход которого объединен с первыми входами сумматора, первого, второго и третьего блоков сравнения кодов и цифроаналогово- го преобразователя, а второй и тре- с тий входы реверсивного счетчика соединены соответственно с выходами первого и второго блоков элементов И,

первые входы которых подключены к выходу управляемого генератора частоты, а вторые входы соединены с первым и вторым выходами первого блока сравнения кодов, второй вход и третий выход первого блока сравнения кодов подключены соответственно к второму входу сумматора, выходу ре- гистра и к первому входу третьего блока элементов И, второй вход которого соединен с выходом формирователя сетки частот, а выход соединен с вторыми входами оперативного запоминающего устройства и регистра, вторые входы второго и третьего блоков

сравнения кодов соединены с выходами, соответственно, первого и второго блоков переключателей, а выходы соединены, соответственно, с первыми входами первого и второго блоков коррекции и с вторым входом первого блока коррекции, третий вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, выход первого блока коррекции подключен к второму входу

91449926

цифроаналогового преобразователя, а которого соединен с выходом второго второй вход второго блока коррекции блока коррекции, выход сумматора подсоединен с выходом выходного масштаб- ключей к второму входу управляемого ного преобразователя, третий вход генератора частоты.

Фаз.2