Калибратор сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник Советский патент 1990 года по МПК G01R23/20 

Ш.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования сигнала с заданными калиброванными значениями коэффициен- та гармоник.

Цель изобретения - расширение диапазона и уменьшение дискретности изменения коэффициента гармоник формируемого сигнала..

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого калибратора; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы; на фиг. 3 - блок управления; на фиг. 4 - временная диаграмма его ра- боты.

Калибратор Сфиг. 1) содержит блок 1 управления, блок 2 вычисления функции арксинус (БВФА), перестраиваемый генератор 3 импульсов (ПГИ), делитель 4 частоты, элемент 2И 5, блок 6 регистрации, сумматоры 7 и 8, вычитатель 9, счетчик 10, источник 11 образцового напряжения (ИОН), элементы 12 - 14 задержки, цифроаналоговый преобразо- ватель (ЦАП) 15, усилитель 16.

БВФА 2 собран на основе постоянных запоминающих устройств, у которых адресный вход является входом значений аргумента, а с выхода снимаются зна- чения функции, в частности арксинуса, от этого аргумента. У элемента 2И 5 второй вход инверсный.

Сумматоры 7 и 8 и вычитатель 9- являются накапливающими и содержат регистры, сумматоры, преобразователи в дополнительный код и селектор-мультиплексор .

Первый (управляющий) вход сумма- тора 7 подключен к выходу элемента 12 задержки, а выход через БВФА 2 соединен с первым (информационным) входом вычитателя . 9. Второй (управляющий) вход вычитателя 9 подключен к точке, объединяющей выход и вход соответственно элементов 13 и 12 задержки, а выход соединена с первым (информационным) входом счетчика 10. Второй (счет мый) вход счетчика 10 подключен к точке, объединяющей вход делителя 4 частоты и выход ПГИ 3. Третий (установочный) вход счетчика 10 объединен с входом и выходом соответственно элементов 13 и 14 задержки, а выход соеiдинен с точкой, объединяющей вход элемента 14 задержки, второй вход блока 1 управления и первый вход элемента 2И 5. Выход последнего подключен к первому (управляющему) входу сумматора 8, выход которого соединен с первым входом ЦАП 15. ИОН 11 подключен к второму входу ЦАП 15, выход которого последовательно через усилитель 16 соединен с выходным разъемом калибратора. Второй (информационный) вход сумматора 8 подключен к четвертому выходу блока 1 управления. Первый, второй, третий, пятый, шестой и седьмой выходы блока 1 управления соединены соответственно с вторым (информационным) входом сумматора 7, с первым входом (входом запуска) ПГИ 3, с вторым входом (входом установки частоты) ПГИ 3 и одновременно с первым входом блока 6 регистрации, вторым, третьим и четвертым входами блока 6 регистрации. Первый вход блока 1 управления подключен к точке, объединяющей выход делителя 4 частоты и второй вход элемента 2И 5.

Блок 1 управления (фиг. 3) содерг жит клавишное устройство 17, схему 18 сдвига, блок 19 деления, схему 20 анализа, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 21, преобразователи 22 и 23 в дополнительный код (ПДК), дешифратор 24, селекторы-мультиплексоры 25 и 26, счетчики 27 и 28, счетный триггер 29 и формирователи 30 и,31.

Первый и второй выходы клавишного устройства 17 являются вторым и третьим выходами блока 1 управления. Третий выход клавишного устройства 17 соединен с первым входом блока 19 деления и подключен к точке, объединяющей первые входы ПЗУ 21, счетчика 27 и третий вход схемы 20 анализа, четвертый выход служит пятым выходом блока 1 управления и соединен с вторыми входами блока 19 деления и схемы 20 анализа. Пятый выход клавишного устройства 17 является шестым выходом блока 1 управления и подключен к точке, объединяющей первый вход схемы 20 анализа и второй вход ПЗУ 21. Выход последнего соединен с первым входом схемы 18 сдвига, второй вход которой подключен к выходу дешифратора 24. Выход схемы 18 сдвига соединен непосредственно с вторым входом и через ПДК 23 с первым входом селектора- мультиплексора 26, выход которого служит первым -выходом блока 1 упр ав- ления. Выход блока 19 деления подключен к второму входу и через ПДК 22 к первому входу селектора-мультиплексора 25, выход которого является четвертым выходом блока 1 управления. Третий вход селектора-мультиплексора 25 подключен к выходу счетного триггера 29, соединенного по входу с выходом формирователя 30. Вход последнего подключен к точке, объединяющей третий вход селектора-мультиплексора 26 я первый выход счетчика 28, соединенного по второму выходу через формирователь 31 с установочными входами счетчика 27 сумматоров 7 и 8 и вычитателя 9. Вход счетчика 28 служит первым входом блока 1 управления, седьмой выход которого является выходом схемы 20 анализа. Второй вход блока 1 управления подключен к второму входу счетчика 27, соединенного по выходу с вторым входом дешифратора 24.

В предлагаемом калибраторе по исходным значениям Кг - коэффициента гармоник, р - числа участков аппроксимации на четверть периода, U, - амплитуды формируемого сигнала производится циклическое вычисление временных и амплитудных параметров сигнала согласно соотношениям coi; arcsi.np; arcsin{ju(2i-1)J ; (1) , +uU,(2)

35

о( и U| - значения 1-х момента

дискретизации и уровня квантования; , р - номер участка аппроксимации; - параметр, определяемый

значениями Кг и р; Q

& U - шаг изменения амплитуды.

Работа устройства начинается с подготовительного этапа, Ра этом этапе практически одновременно выполняются четыре операции.

Первая операция. На клавишном устройстве 17 блока 1 управления устанав- 0 ливаются необходимые значения коэффициента гармоник Кг, амплитуды Um, частоты f и количества участков аппроксимации р формируемого сигнала. Набранные значения Кг, Um и f отображаются на цифровом табло блока 6 регистрации.

Вторая операция. Одновременно с отображением информации заданные значения параметров сигнала анализируются в схеме 20 анализа. Если введенные значения параметров сигнала не соответствуют допустимому диапазону их изменения, то по седьмому выходу блока 1 управления в блоке 6 регистрации 5 включается транспарант Не норма ввода с указанием параметра, который неверно указан.

Третья операция. Для заданных значений Кг и р из ПЗУ 21 выбирается код

5

0

числа гц , который затем подается на схему 18 сдвига. Значения этих кодов предварительно вычисляются и записываются в ПЗУ 21. Коды числа (Ц определяются следующим образом. Задавшись числом р (исходя из быстродействия используемой элементной базы), вычисляют минимальное значение Kf, которое можно сформировать при данном количестве участков аппроксимации, согласно выражению

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для поверки измерителей нелинейных искажений. Цель изобретения - расширение диапазона и уменьшение дискретности изменения коэффициента гармоник формируемого сигнала. Калибратор содержит блок 1 управления, делитель 4 частоты, источник 11 образцового напряжения, цифроаналоговый преобразователь 15 и усилитель 16. Введение блока 2 вычисления функции арксинус, перестраиваемого генератора 3 импульсов, элемента 2И 5, блока 6 регистрации, сумматоров 7 и 8, вычитателя 9, счетчика 10 и элементов 12, 13, 14 задержки позволяет производить оперативное вычисление временных и амплитудных параметров формируемого сигнала для заданной сетки значений коэффициента гармоник. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Кг А

i мин

frP2-2Z(2;-1)arcsin(-i)l

r T-FIFT

Исходные значения параметра (U , сетки значений КГ((К) (Кг Кгмин) по ( 1) определяются для заданной формуле

Zl(2;-1)arcsin(2;-1.)|u

- - LJ - |

Р Рп

8 | 2Lcos arcsin(2; ( I iJ

Четвертая операция. Приращение формируемого сигнала по амплитуде №

(3)

(4)

вычисляется в блоке 19 деления по заданным значениям , и числа р.

Таким образом, по завершении подотовительного этапа в блоке 6 регитрации отображаются заданные значеия параметров формируемого сигнала, ,. необходимые для дальнейшей работы значения параметра (Ц и приращения амплитуды A U снимаются соответственно с выходов ПЗУ 21 и блока 19 деления..10

Непосредственное формирование выходного сигнала начинается с нажатия кнопки Пуск в клавишном устройстве 17. По этому сигналу с второго выхода блока 1 управления запускается 15 ПГИ 3 (фиг. 2а), значение частоты на выходе которого устанавливаются по третьему выходу блока 1 управления в зависимости от периода Т выходного сигнала. Счетные импульсы с выхода 20 ПГИ 3 поступают на входы счетчика 10 и делителя 4 частоты. Из исходной последовательности импульсов в делителе 4 частоты выделяются импульсы (фиг. 26 и 4а), соответствующие момен-25 там времени О, Т/4, 2Т/4 и ЗТ/4 формируемого сигнала. Эти импульсы подаются по первому входу блока 1 управления на вход счетчика 28, коэффициент пересчета которого равен четырем 30 (фиг. 4,6 - первый и в - второй выходы счетчика 27) и инверсный вход элемента 2И 5.

При каждом обнулении счетчика 28 в блоке 1 управления на выходе формиро- 35 вателя 31 организуется импульс на-г чальной установки (фиг. 2в или 4г), которым в сумматор 7 записывается код (Ц с его входа, в сумматор 8 вводится код, соответствующий нулевому уровню 40 напряжения выходного сигнала, вычита- тель 9 и счетчик 10 обнуляются, а в счетчик 27 заносится код числа р. В связи с этим дальнейшее пояснение работы калибратора целесообразно при- 45 водить начиная с момента окончания () или начала () формирования очередного периода выходного сигнала.

Таким образом, по окончании операций начальной установки на первый JQ вход вычитателя 9 подается код od, arcsin|U, который вычисляется в БВФА 2, а с его выхода снимается модуль разности содержимого внутреннего регистра, равного нулю для этого момен- « та времени, и входного кода оЈ, . При обнулении счетчика 10 на его выходе образуется импульс (фиг. 2г, первый импульс), который поступает на второй

вход блока 1 управления и входы элемента 2И 5 и-элемента 14 задержки. Первый и последующие импульсы обнуления с выхода счетчика 10 задерживаются на элементе 14 задержки на время Ј, (фиг. 2д), необходимое для проведения операций начальной установки. Задержанные импульсы с выхода элемента 14 задержки осуществляют запись входного кода в счетчик 10, который равен оЈ, для анализируемого момента времени. Эти же импульсы дополнительно сдвигаются на элементе 13 задержки на время г (фиг. 2е), в течение которого производится запись в счетчик 10. Импульсами с выхода элемента 13 задержки информация с входа вычитателя 9 переписывается в его внутренний регистр. Так для момента времени с задержкой Ј Ј, + в вычитатель 9 введен код о, . Очередное изменение содержимого сумматора 7 осуществляется при поступлении импульсов с выхода элемента 12 задержки через временной интервал Сэ (фиг. 2ж) по отношению к моменту времени + Ј1, который определяется временем записи информации во внутренний регистр вычитателя 9.

В этом время содержимое счетчика 10 с приходом каждого счетного импульса от ПГИ 3 последовательно уменьшается до нуля, чем обеспечивается преобразование кода cxf, длительности первого интервала времени непосредственно во временной интервал. При обнулении счетчика 10 на его выходе образуется импульс, которым стробируется проведение вычислительных операций в калибраторе, а именно запись кода длительности очередного интервала loi, - формируемого сигнала в счетчик 10, запоминание значения очередной точки дискретизации оЈ4 в вычитателе 9 и вычисление нового значения аргумента ft jli+2flj согласно выражению (1) в сумматоре 7. Формирование второго, третьего и последующих временных интервалов производится аналогичным образом.

Импульсы с выхода счетчика 10, соответствующие окончанию очередного временного интервала, подаются через элемент 2И 5 на стробирующий вход сумматора 8. Из этой последовательности в связи с тем, что второй вход элемента 2И 5 инверсный, удаляются импульсы в моменты времени ,

и (фиг. 2з). С приходом каждого импульса на первый вход сумматора 8 к его содержимому прибавляется код, присутствующий на втором 3x07 де. Значение кода суммы преобразуется ЦАП 15 в соответствующий уровень напряжения и через усилитель 16 передается на выход калибратора (фиг. 2и или Аз).

Последовательное увеличение кодов фазы Di и напряжения U, согласно выражениям (1) и (2) прекращается по окончании формирования первой четверти периода выходного сигнала. В этот момент времени () импульсом с выхода делителя 4 частоты изменяется состояние счетчика 28 в блоке 1 управления, первым выходом которого (фиг. 4б) непосредственно управляется селектор-мультиплексор 26 и через формирователь 30 (фиг. 4д) и счетный триггер 29 (фиг. 4е) задается режим работы селектора-мультиплексора 25. Причем нулевые потенциалы на первом выходе счетчика 28 (фиг. 46) и выходе счетного триггера 29 (фиг. 4е) соответствуют положительным приращениям аргумента ft и уровня напряжения формируемого сигнала. Поэтому в момент времени осуществляется подключение первых входов селекторов-мультиплексоров 25 и 26 к их выходам, а следовательно, значения приращений аргумента , и уробня напряжения AU подаются в сумматоры 7 и 8 соответственно в дополнительных кодах. Этим достигается уменьшение кодов фазы и напряжения U на второй четверти периода выходного сигнала.

Дальнейший алгоритм работы калибратора аналогичен описанному. Отличие состоит лишь в том, что знак приращения аргумента А| на первой и третьей

четвертях и амплитуды UJ- на первой и четвертой четвертях периода формируемого сигнала положителен, а в остальных случаях знак их приращения отрицателен.

1 Как указывалось, импульсы с выхода счетчика 10, соответствующие окончанию очередного участка формируемого сигнала, поступают по второму входу блока 1 управления на вычитающий вход счетчика 27. Коэффициент пересчета этого счетчика устанавливается по его первому входу и равен числу р. В связи с тем, что первое и последнее приращения аргумента и со

5b77

10

гласно выражению (1) равно значению параметра fa (в то время, как в остальных случаях оно равно удвоенному значению параметра fa) дешифратор 24

10

15

20

25

30

настроен на коды нуля и единицы. Поэтому появление кодов нуля и единицы на выходе счетчика 27 сопровождается формированием управляющего воздействия на выходе дешифратора 24 (фиг.4ж). Этим воздействием производится сдвиг вправо содержимого схемы 18 сдвига и значение кода V с ее входа поступает на выход без изменения. По окончании., управляющего воздействия с выхода дешифратора 24 в схеме 18 сдвига осуществляется сдвиг влево, чем достигается увеличение входного кода ft в два раза.

Таким образом, в калибраторе приращения аргумента /3; изменяется не только по знаку, но и по значению, чем достигается задание фазы oi; согласно формулы (1).

Для формирования сигнала, нормированного по коэффициенту гармоник с другими параметрами, достаточно набрать их значения на клавишном устройстве 17.

Использование предлагаемого калибратора сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник, обеспечивает расширение диапазона и уменьшение дискретности изменения коэффициента гар35 моник формируемого сигнала, так как для формирования одного и того же количества значений коэффициента гармоник объем запоминающих устройств по отношению к известному должен быть

40 в 2р раз меньше, т.е. при одинаковом объеме запоминающих устройств в предлагаемом калибраторе сетка значений коэффициента гармоник может быть увеличена в 2р раз; цифровое управление

45 амплитудой выходного сигнала, так как приращение амплитуды UU вычисляется в зависимости от требуемой амплитуды выходного сигнала, причем его значение определяется разрядностью исполь50 зуемого цифроаналогового преобразователя и может быть задано сколь угодно малым; более эффективное управление , частотой формируемого сигнала, так как частотный диапазон и дискретность изменения по частоте зависит от используемого перестраиваемого генератора импульсов и быстродействия элементной базы и не зависит от объема запоминающих устройств; повышение

55

достоверности измерений за счет контроля действий оператора оперативного отображения информации и индикации неправильных действий оператора.

Формула изобретения

держки, а выход соединен с-входом третьего элемента задержки, вторым входом блока управления и первым входом элемента 2И, подсоединенного выходом к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с нервым входом цифроанало- . гового преобразователя, а второй вход соединен с четвертым входом блока уп.равления, первый, второй, третий, пятый, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с вторым - входом первого сумматора, с первым входом перестраиваемого генератора импульсов, с вторым входом перестраиваемого генератора импульсов и одновременно с первым входом блока регистрации, вторым, третьим и четвертым входами блока регистрации, а первый вход соединен с выходом делителя час- тоты и вторым входом элемента 211.

:

.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

tot.