АНАЛИЗАТОР СИГНАЛА Советский патент 1970 года по МПК G05B13/02 

Изобретение может найти применение в области систем автоматического управления.

Известны анализаторы сигнала, содержапдие два идентичных управляемы/ колебательных контура с демодулятором, управляемой индуктивностью и независимым конгуром управления каждыр

Известные устройства сложны и неудобны в эксплуатации.

В предложенном устройстве установлен трехконтурный управляемый генератор синусоидальных колебания на ферродиодных элементах с двумя транзисторами и управляемый симметрич.ный корректор, рабочие обмотки которого включены последовательно с обмотками второго контура обратной связи управляемого генератора. Оба управляемых колебательных контура включены параллельно друг другу и параллельно с выходом управляемого генератора ,а резистор нагрузки подсоединен к выходам демодуляторов, включенных по дифференциальной схеме. Кроме того, для обеспечения стабилизации амплитуды выходного сигнала с управляемого генератора нри изменении его частоты гв коллекторах транзисторов управляемого генератора усгаиовлень последовательно соединенные связанные колебательные контуры, один из которых является контуром последовательного, а другой - параллельного резонанса, прячем обмотки этих контуров индуктивно связаны с обмотками обратной связи.

Эти отличия обеспечивают синхронное выделение зависимого частотного спектра сигнала, установление зависимого коэффициенга усиления и постоянной времени элемента с ограниченной зоной линейности от анализируемого сигнала и коррекции основных характеристик элемента по динамической ошибке.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема анализатора сигналов, собранного на феррондальных элементах; на фиг. 2 - принципиальная схема управляемого генератора

синусоидальных колебаний, собранная на ферротранзнсторных элементах.

Параметрический анализатор сигналов (фиг. 1), выполненный по симметрической схеме, состоит из управляемого генератора 1

синусоидальных колебаний, двух пар бропевых ферритовых сердечников 5j, BZ и з, 4 с расположенными на них обмотками. Емкости Ci и Сг с индуктивностями Li, LZ и Ls, L составляют два последовательных колебательных контура, настроенных на одинаковую резонансную частоту. Диоды Д,,Д2, резисторы RI, RZ, RS, обмотки Wi, W ферритовых сердечников 2, 4 и обмотки , Ki управляемого генератора образуют корректирующий

пиках Б и БЗ намотЭНЫ выводные обмотки W3, W4, и входные обмотки Гз, Ге, Wi, WB. Последние включены попарно-встречяо для уменьшения шунтирующего влияния на управляемые нараметры колебательных контуров. Для развязки входных сигналов в схему анализатора включены два независимых контура управления / и //. Последние состоят из двух пар обмоток Wz, We, WT, W, диодов Да, Д4, Да, Дб и соответствуюш,их резисторов 4, , , 7, , RJ, включенных для уменьшения асимметрии вольт-амнерных характеристик рабочих диодов. Такое выполнение независимых входов обеопечивает коматен-сацию обратного тока диодов, развязку входных сигналов и удовлетворительную работу параметрического анализатора при знакопеременных воздействиях. Элементы Д и Да составляют два демодулятора. Выход анализатора собран но дифференциальной схеме, состоящей из резистора нагрузки /.„ и двух резисторов RW, , включенных в соответствующие диагонали демодуляторов.

Основным источником питания парамегрического преобразователя сигналов является управляемый генератор 1, генерирующий синусоидальные колебания постоянной амплитуды (фиг. 2). Он состоит из батареи 2, двух полунроводниковых триодов TI и , двух иар ферритовых колец Ф, Ф и Фз, Ф с расположенными на них обмотками. Емкости Сил, СаП, CiK, Сак с индуктивностями обмоток W, WM, IFiK, . составляют две пары контуров, одна из которых CiO, Win и С2П, W2U. образует последовательные контуры, вторая CiK, WlK и С2К, IFsK - параллельные. Кроме того, обмотки Wz, Wi и Жб, 2 образуют первый контур обратной связи управления 1к, обмотки WT, Ws и , - второй контур го, а обмоткн W, Wa и Wa, б - третий контур ie В свою очередь, элементы R,, Сз схемы образуют дифференциальный контур.

Схемы параметрического преобразователя и управляемого генератора являются симметричным и состоят из двух идентичных конгуров. Поэтому работа устройства описывается применительно к одному из нихПри подаче входного сигнала i У на вход контура 1 управления в ферритовом сердечнике Б новышается степень насыщения. Вследствие этого уменьшается его динамическая магнитная проницаемость и, следовательно, индуктивность L. С уменьшением индуктивности ток в цепи демодулятора (диод Дт) будет также уменьшаться, так как нарушается условие резонанса колебательного контура LI, LZ, С. В свою очередь, в схеме анализатора ироисходит падение добротности колебательного контура как за счет уменьшения индуктивности, так и за счет роста потерь в самом сердечнике. Последние приводят к уменьшению коэффициента усиления контура для низкочастотных составляющих и расширению относительной полосы пропускания для высокочастотных составляющих. При

этом симметричность статических характеристик колебательного контура остается прежней. Это позволяет рассматривать параметрическое воздействие на колебательный контур как меру воздействия входного сигнала по амплитуде и частоте. Па выходе анализатора эта мера проявляется в виде относительного разбаланса по напряжению, спектр которого находится в некоторой зависимости

от спектра анализируемого сигнала.

Для смещения экстремальной величины варьируемого коэффициента усиления и предварительной расстройки колебательного колтура в схеме анализатора осуществляется зависимая вариация частоты управляемого генератора. Последняя зависит от величины анализируемого сигнала и достигается пугем изменения тока, поступающего в контур обратной связи управляемого генератора. Согласно работе генератора на его выходе генерируются синусоидальные колебания с постоянной амплитудой, частота которых зависит от величины входного сигнала. Поскольку управляемый генератор в схеме анализатора является основным источником питания, то это позволяет установить параметрическую зависимость коэффициента усиления и постоянной времени колебательного контура от частогы колебаний. Кроме того, это способствует усилению параметрического эффекта и приводит к тому, что в процессе функционирования анализатора нроисходит вариация коэффициенга усиления как для низких, так и для высоких частот сигнала. Здесь усилительный эффект

анализатора находится в прямой зависимости от добротности контура и варьируемой частоты генератора. Для сигналов низких частот он нроявляется в области резонанса, а для сигналов высоких частот он находится в зависимости от величины параметрического воздействия и диапазона варьируемых частот генератора.

Таким образом, при изменении величины анализируемого сигнала или проявлении гаких возмущающих воздействий, как изменение параметра контура, автоматически обеспечивается предварительная расстройка колебательного контура и смещение экстремальной величины коэффициента усиления анализатора.

При одновременной работе двух взаимосвязанных подсистем в анализаторе осуществляется относительная настройка или расстройка колебательных контуров от двух информационных источников- Последними являются управляемый генератор, генерирующий синусоидальные колебания с постоянной амплитудой, и неза:висимый контур / или // управления, формирующий закон параметрического воздействия на колебательный лсонтур. Это способствует усилию или ослаблению нелинейного эффекта в анализаторе и появлению характерной зависимости коэффициента усиления и постоянной времени от периода

чины анализируемого сигнала. Периодическое усиление нелинейного эффекта в одной подсистеме и ослабление его в другой позволяют анализатору периодически поддерживать повышенную чувствительность к внешнему воздействию. Кроме того, в анализаторе с повышенной чувствительностью эта зависимость используется для оценки динамики двух взаимосвязанных подсистем, каждая из которых находится под определенным воздейстанем анализируемых сигналов.

Управляемый генератор работает следуюШ.ИМ образом.

При подаче напряжения на коллекторные цепи двух транзисторов TI и Гг в симметрияной схеме генератора возникает разбаланс, вызываемый различием динамических характеристик элементов схемы. Если через коллектор триода 7 проходит больший ток, чем через коллектор триода TZ, то напряжение, наведенное, на базовой обмотке , усиливает запирание триода Т. Напряжение, наведенное на базовой обмотке еи;е в большей степени отпирает триод f|, что вызывает дальнейший рост тока коллектора этого триода. В этом случае ток коллектора триода TI увеличивается до тех пор, пока не наступит насыщение ферритовых колец Ф и При этом магнитное сопротивление колец резко уменьшается, и напряжение на коллекторной нагрузке триода Т снова возвращается к первоначальному значению. Напряжение на базовой обмотке падает до нуля, и триод Г закрывается. Таким образом, когда управляемые сердечники Фь Фг триода TI достигают насыщения, сердечники Фз, Ф4 триода Т переводятся в исходное состояниеВыделение гармонических колебаний осуществляется системой связанных контуров, один из которых является контуром токоз, второй - напряжеиий. Последние в цепи коллекторов соединяются последоватально и выделяют гар.монические колебания с постоянной амплитудой и изменяемой частотой.

Предмет изобретения

1. Анализатор сигнала, содержащий два идентичных управляемых колебательных контура с демодулятором, управляемой индуктивностью и независимым контуром управления каждый, отличающийся тем, что с целью синхронного выделения зависимого частотного спектра сигнала, установления зависимости коэффициента усиления и постоянной времени элемента с ограниченной зоной линейности от анализируемого сигнала и коррекции основных характеристик элемента по динамической ошибке, в нем установлен трехконтурный управляемый генератор синусоидальных колебаний на ферродиодных элементах с двумя транзисторами и управляемый симметричный корректор, рабочие обмотки которого включены последовательно с обмотками вт-эрого контура обратной связи управляемого генератора, причем оба управляемых колебательных контура включены параллельно друг другу и параллельно с выходом управляемого генератора, а резистор нагрузки подсоединен к выходам домодуляторов, включенных по дифференциальной схеме.

2. Анализатор по и- 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабилизации амплитуды выходного сигнала с управляемого генератора при изменении его частоты, в коллекторах транзисторов управляемого генератора установлены последовательно соединенные связанные колебательные контуры, один из которых является контуром последовательного, а другой - параллельного резонанса, причем обмотки этих контуров индуктивно связаны с обмотками контуров обратной связи.