Формирователь сигнала с заданными значениями коэффициента нелинейных искажений Советский патент 1993 года по МПК G01L23/20 

и

Изобретение относится к технике радиотехнических измерений, в частности к устройствам формирования сигналов с заданными значениями коэффициента нелинейных искажений (или коэффициента гармоник).

Целью изобретения является повышение точности калибровки и получения .линейной (равномерной) шкалы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит входной повторитель 1 (на операционном усилителе), ограничитель 2 (операционный усилитель, диоды Д1, Д2, резисторы Ri, Ra, Рз) резисторный образцовый делитель 3, повторитель 4 (на операционном усилителе), инвертирующий сумматор 5 (на операционном усилителе и резисторах RA, Rs, Re, R).

Функциональные узлы соединены еле- дующим образом: выход повторителя 1 соединен со входом ограничителя 2, к выходу которого подключены крайние выводы образцового делителя 3, а средний вывод делителя 3 подключен ко входу повторителя 4, выход которого соединен с первым входом инвертирующего сумматора 5, второй вход сумматора 5 соединен с выходом входного повторителя 1, причем входом устройства является вход повторителя 1, а выходом устройства - выход сумматора 5. .

Устройство работает следующим образом.-.....

Синусоидальный входной сигнал через повторитель 1 поступает на вход ограничи- теля 2 и на вход инвертирующего сумматора

5.

На выходе ограничителя (имеющего постоянный угол отсечки )сигнал имеет вид инвертированных синусоидальных пол- упериодных импульсов, которые поступают на вход образцового делителя 3, с выхода которого эти импульсы поступают на второй вход сумматора 5. : Математическое обоснование работы устройства состоит в следующем. При единичной амплитуде входного напряжения и при угле отсечки ограничителя в 90° выходное напряжение ограничителя 2 описы- вается выражением:

и.„,„гр-(-Ј) sin г„,-|(М5| +

+ CS42U....

Коэффициент нелинейных искажений сигнала на выходе ограничителя равен:

+- ,±

ЧБ

+... +

(1)

10

15

20 .2.5 30

35

40. 45 50

Напряжение на выходе устройства 11Вых. устр. представляет собой сумму синусоидального напряжения U выходного напряжения ограничителя, ослабленного

RO

делителем в п раз (п

где Ro и Rx Rx+Ro

соответственно сопротивления частей делителя):

п „,„,.,. L е . RO

ивых.устр.

R5 R.o + Rx cos 4 an

15

+

Y Ra A ,2 fcos2 a)l .

xe-Cj on-- -- - +

-+.-.). . : При крайнем положении движка делителя, соответствующего коэффициенту деления п 1 (при Rx 0, п.

RR

-р °Р Р °п 1) в предлагаемом устКо г Кх г (J

ройстве напряжения.(синусоидальное и выходное напряжение ограничителя) суммируются в соотношении один к двум. Это обеспечивается выбором сопротивлений ограничителя Ri R2 и сопротивлений сумматора RS Re и R4 2 Re (сопротивления задают отношение коэффициентов передачи напряжений равное один к двум).

Такой подбор сопротивлений нетрудно выполнить с высокой точностью, т.к. с наименьшей погрешностью можно подобрать равные сопротивления R, а последовательным соединением двух таких сопротивлений образовать сопротивление 2 R.

Для высокоточной индикации отношения коэффициентов передачи напряжений (равного один к двум) может также служить и отсутствие первой гармоники на выходе устройства при установке в левое положение движка образцового делителя (Rx 0;

Ro + Rx FL n -

. . К;

Ro

Ro

, - 1) и при

;x + Ro0 + Ro

обеспечен ном угле отсечки огра ничителя 9- 90°. Обращение в нуль первой гармоники может контролироваться практически с какой угодно высокой чувствительностью посредством селективного прибора, например, анализатора.спектра.

Обозначив коэффициент деления дели- R

теля п -g--2- , и учитывая, что Ri RJ и

Кх т Но

Rs RG и что R/J 2 Re, получим выходное напряжение устройства:

19

ивых.устр. 2 (1 - n) Sin M t + П X

Л

/cosSftJt , cos4wt , ч (--т +- - + ...)

3

15

Коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения формирователя равен

2 4v,Ti , ™ w +) +л

(1-п)

1

2

Учитывая выражение (1) получим

предлагаемого устройства, что доказывается нижеследующим.

Для прототипа уравнение калибровки описывается выражением: J

Kf,--- .юо

2-(11

ГТГ

Л R личины Kfi и равна 2 -g- во всем диапазоне

г- задаваемых К от 0 до ос . По сравнению с

прототипом это является преимуществом, поскольку у прототипа эта погрешность существенно возрастает с увеличением Kf|.

В таблице представлены значения погрешностей за счет делителя для прототипа и предлагаемого устройства, полученные по формулам (4) и (5) при одном и том же знаЛ R

чении 0,05% для различных значений К

Kf1.

Из полученных численных значений видно, что предлагаемое устройство имеет меньшую погрешность, а значит использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность, что является преимуществом предлагаемого устройства.

Кроме того, дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является наличие линейной или равномерной

шкалы калиброванных значений коэффициента нелинейных искажений.

Формула изобретения

Формирователь сигнала с заданными значениями коэффициента нелинейных искажений, содержащий первый повторитель, выход которого соединен с входом ограничителя и резистивный делитель, средний вывод которого подключен к входу второго повторителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и получения линейной шкалы, в него введен инвертирующий сумматор, причем выход рграничителя соединен с первым выводом резистивного делителя, а второй вывод ре- зистивного делителя соединен с общей шиной, кроме того, выход первого повторителя подключен к первому входу инвертирующего сумматора, а выход второго повторителя - к второму входу инвертирующего сумматора.

Изобретение касается радиотехнических измерений. Цель изобретения -- повышение точности и получение линейной шкалы. С этой целью в формирователь, содержащий первый повторитель 1, выход которого соединен со входом ограничителя 2, и резистивный делитель 3, средний вывод которого подключен ко входу второго повторителя 4, введен инвертирующий сумматор 5, причем выход ограничителя 2 соединен с первым выводом резистивного делителя 3, а второй вывод резистивного делителя 3 со- единен с общей шиной, кроме того, выход первого повторителя 1 подключен к первому входу инвертирующего сумматора 5, а выход второго повторителя 4 ко второму входу инвертирующего сумматора. 1 ил.