Устройство регулировки выходного уровня сигнала Советский патент 1992 года по МПК H03L1/00 

Ч

О

о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля. Цель изобретения - повышение точности регулировки выходного уровня сигнала за счет компенсации погрешностей блоков устройства. Для достижения цели в устройство, содержащее источник 1 сигнала, блок 2 цифроаналогового регулирования, блок 4 преобразования напряжения, компаратор 6, реверсивный счетчик 7 импульсов, источник 9 опорного напряжения, генератор 12 импульсов, введены переключатель 3, сумматор 5, реверсивный счетчик 8 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 10 делитель 11 напряжения, формирователь 13 управляющих импульсов. Переключатель 3 поочередно подключает к входу блока 4 напряжение с выходной шины 14 и от источника 9. При этом соответственно подстраиваются коэффициент передачи блока 2 и компенсирующее напряжение на выходе цифроанэлогового преобразователя 10, которое позволяет скорректировать погрешности, возникающие в блоке 4, сумматоре 5 и компараторе б. 3 ил.

CJ 00

фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля.

Цель изобретения - повышение точности регулировки выходного уровня сигнала за счет компенсации погрешностей блоков устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема предложенного устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы; на фиг.З - передаточные характеристики устройства.

Устройство содержит последоватерьно соединенные источник 1 сигнала, блок 2 циф- роаналогового регулирования, переключатель 3, блок 4 преобразования напряжения, сумматор 5 и компаратор 6, а также первый и второй реверсивные счетчики 7, 8 импульсов, источник 9 опорного напряжения, циф- роамалоговый преобразователь 10, делитель 11 напряжения, генератор 12 импульсов, формирователь 13 управляющих импульсов, выходную шину 14.

Выход блока 2 соединен с выходной шиной 14. Выход источника 9 соединен с вторыми входами переключателя 3 и сумматора 5. Выход компаратора 6 соединен с входами реверса первого и второго реверсивных счетчиков 7, 8. Выход первого реверсивного счетчика 7 соединен с управляющим входом блока 2, выход второго реверсивного счетчика 8 через цифроанало- говый преобразователь 10 и делитель 11 соединен с вторым входом компаратора 6. Выход генератора 12 соединен с входом формирователя 13, первый и второй выходы которого соединены со счетными .входами первого и второго реверсивных счетчиков 7, 8 соответственно, а третий выход подключен к управляющему входу переключателя 3.

Блок 2 представляет собой усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Блок 4 содержит детектор среднего или амплитудного значения, инвертор и фильтр нижних частот. Формирователь 13 содержит делитель частоты, выход которого соединен с входами элемента НЕ и элемента задержки.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал переменного тока с выхода источника 1, поступает на вход блока 2. В режиме регулировки цифровой код, поступающий на управляющий вход блока 2 с выхода первого реверсивного счетчика 7, изменяется таким образом, чтобы скомпенсировать влияние дестабилизирующих факторов на выходной уровень источника 1, и установить на выходе блока 2 номинальную величину выходного уровня сигнала. Номинальная величина выходного уровня сигнала определяется величиной опорного напряжения, вырабатываемого источником 9. Это опорное напряжение поступает на вход

сумматора 5 и сравнивается с помощью компаратора 6 с выходным напряжением блока 4, которое поступает на другой вход сумматора 5. Напряжение переменного тока, поступившее с выходной шины 14 через

0 переключатель 3 на вход блока 4. преобразуется последним в напряжение постоянного тока.

По результату сравнения этого напряжения с опорным напряжением источника 9

5 компаратор 6 вырабатывает сигнал управления реверсом реверсивного счетчика 7. Тактовая частота на счетный вход последнего поступает с формирователя 13. Если выходное напряжение блока 4 больше

0 опорного напряжения источника 9. величина управляющего кода на выходе реверсивного счетчика 7 уменьшается. Это приводит к уменьшению коэффициента передачи блока 2, и выходное напряжение блока 4

5 уменьшается. Этот процесс заканчивается при достижении равенства выходного напряжения блока 4 с опорным напряжением источника 9.

Если выходное напряжение блока 4

0 меньше опорного напряжения источника 9, величина управляющего кода на выходе реверсивного счетчика 7 увеличивается. Это приводит к увеличению коэффициента передачи блока 2, и выходное напряжение блока

5 4 увеличивается. Этот процесс заканчивается также при достижении равенства выходного напряжения блока 4 с опорным напряжением источника 9. При этом на выходе устройства устанавливается номиналь0 ная величина выходного уровня сигнала.

В режиме калибровки переключатель 3 отключает вход блока 4 от выходной шины 14 и подключает его к выходу источника 9. Инвертированное опорное напряжение с

5 выхода блока 4 поступает на первый вход сумматора 5, а опорное напряжение с выхода источника 9 поступает на его второй вход. Компаратор 6 по результату сравнения напряжения на выходе сумматора 5 с

0 напряжением на выходе делителя 11 вырабатывает сигнал управления реверсом реверсивного счетчика ,8. Тактовая частота на счетный вход последнего поступает с формирователя 13. Если напряжение на

5 выходе сумматора 5 выше напряжения на выходе делителя 11. цифровой код на выходе реверсивного счетчика 8 увеличивается.:

При этом выходное напряжение цифро- аналогового преобразователя 10 изменяется таким образом, что напряжение на выходе делителя 11 повышается и приближается к напряжению на выходе сумматора 5, а напряжение между входами компаратора 6 стремится к нулю. Если напряжение на выходе сумматора 5 ниже напряжения на выходе делителя 11, цифровой код на выходе реверсивного счетчика 8 уменьшается, при этом выходное напряжение цифроаналого- вого преобразователя 10 изменяется таким образом, что напряжение на выходе делителя 11 понижается и приближается х напряжению на выходе сумматора 5, а напряжение между входами компаратора 6 стремится к нулю. В обоих случаях в результате на выходе делителя 11 устанавливается компенсирующее напряжение.

В устройстве описанные режимы работы чередуются во времени. Их чередование обеспечивается с помощью сигнала (фиг.2г), который поступает с выхода формирователя 13 на управляющий вход переключателя 3. Когда указанный сигнал принимает значение, соответствующее О, переключатель 3 подключает выход источника 9 к входу блока 4. Переключатель 3 находится в этом положении в течение времени, необходимого для установления переходного процесса в фильтре низкой частоты в блоке 4 с заданной точностью и для обеспечения прохождения переднего Фронта импульса тактовой частоты (фиг.2в) на счетный вход реверсивного счетчика 8. Когда сигнал (фиг.2г) принимает значение, соответствующее 1, переключатель 3 подключает выходную шину 14 к входу блока 4. Переключатель 3 находится в этом положении в течение времени, необходимого для установления переходного процесса в фильтре низкой частоты в блоке 4 с заданной точностью и для обеспечения прохождения переднего Фронта импульса тактовой частоты (фиг.26) на счетный вход реверсивного счетчика 7.

По переднему фронту соответствующих импульсов тактовой частоты состояние реверсивных счетчиков 7, 8 изменяется на один бит. Изменение наклона передаточной характеристики БЦАР 2 (фиг.За) происходит в зависимости от изменения уровня сигнала на выходе источника 1 сигнала (Uin - верхнее значение уровня сигнала, lhn - нижнее значение уровня сигнала), а также от температурного и временного дрейфа составляющих погрешности блока 4, сумматора 5, компаратора 6. Процесс компенсации погрешностей блока 4, сумматора 5. компаратора 6 заключается в сдвиге приведенной передаточной характеристики блока (с учетом погрешностей сумматора 5 и компаратора 6). При этом приведенная передаточная характеристика БПН4 (фиг.Зб) сдвигается до пересечения с идеальной передаточной характеристикой блока 4 при входном напряжении Uon9. Указанный сдвиг

происходит за счет установления чомпенси- рующего напряжения UK на выходе делителя 11.

Таким образом, процесс формирования напряжения на выходе устройства идет параллельно с процессом формирования компенсирующего напряжения.

Благодаря этому в устройстве компенсируются составляющие погрешности, связанные с. температурным и временным

дрейфом и погрешностью коэффициента передачи блока 4.сумматора 5 и компаратора 6.Поэтому устройство позволяет стабилизировать амплитуду выходного сигнала в широком температурном диапазоне, не

требует периодической подстройки и представляет облегченные требования к элементам.

25

Формула изобретения

Устройство регулировки выходного уровня сигнала, содержащее источник сигнала, первый реверсивный счетчик импульсов, блок цифроаналогового регулирования,

0 блок преобразования напряжения, tennpa- тор импульсов, источник опорного напряжения и компаратор, причем выход источника сигнала соединен с входом блока цифроана- логового регулирования, управляющий вход

5 которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика импульсов, вход реверса которого соединен с выходом компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулировки

0 выходного уровня сигнала, в него введены переключатель, второй реверсивный счетчик импульсов, цифроаналоговый поеобра- зователь, формирователь управляющих импульсов, делитель напряжения и сумма5 гор, причем выход блока цифрсаналогового регулирования подключен к выходной шине и к первому входу переключателя, выход которого подключается к входу блока преобразования напряжения, выход которого со0 единен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к входу реверса второго реверсивного счетчика импульсов, а второй вход соединен с выходом

5 делителя напряжения, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом второго реверсивного счетчика импульсов, при этом выход генератора импульсов подключен к входу формирователя

управляющих импульсов, первый и второй выходы которого соединены со счетными входами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов соответственно, а тре

in

тий выход подключен к управляющему входу переключателя, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом переключателя и вторым входом сумматора.

t

Фиг. 2

Увы

0/73

Јиг.З