Т в. в. Смеляков Советский патент 1973 года по МПК H03K5/156 

1

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при высокоточных измерениях, поверке инфран«зкочастотной аппаратуры, а также при экспериментальном определении динамических характеристик систем автоматического контроля, регулирования и управления.

Известен линейный аппроксиматор генератора синусоидальных колебаний инфраниз ой частоты, содержащий интегратор, инвертор, коммутатор, сумматор и усилитель постоянного тока.

Известные аппроксиматоры не обеспечивают аппроксимацию ступенчатой синусоиды в диапазоне частот. В ступевчатом аппроксиматоре величина ступеньки k остается неизменной при всех частотах. Поэтому известные схемы аппроксиматоров в диапазоне частот использовать невозможно, так как наклон кривой выходного напряжения линейного аппроксиматора ва данном участке с ростом частоты выходного напряжения увеличивается.

Цель изобретения - уменьшение коэффициента нелинейных искажений выходного напряжения генератора в широком диалазоне инфранизких частот.

Для достижения этой цели на входе интегратора включен преобразователь код - напряжение. Выход коммутатора подключен ко

входу усилителя постоянного тока генератора.

На фиг. 1 изображена схема аппроксиматора; на фиг. 2 показаны кривая / ступенчатой

аппроксимации при равномерном квантовании по времени и кривая 2 линейной, аппроксимации при числе ступенек р на период формируемой синусоиды равном 36. Аппроксиматор / содержит интегратор 2,

инвертор 3, коммутатор 4, реверсивный счетчик 5 коммутатора с триггером реверса 6 и схемой совпадения 7, логическую схему 8 и дешифратор 9. На входе интегратора включен преобразователь 10 код - напряжение.

Выход коммутатора 4 подключен ко входу усилителя постоянного тока (УПТ) // генератор.а 12.

Другой вход инвертора 3 соединен, с одним из выходов триггера знака 13 реверсивного

счетчика 14 генератора.

На фиг. 2 цифрами О , Г, 2, 3, ... 46, ... обозначены импульсы, поступаюшие на вход реверсивного счетчика 14, а цифрами О, 1,2, 3 ... 18 отмечены его показания при формировапии первой половины ступенчатой синусоиды при работе счетчика в режиме суммирования. Точками 18, 17, 16 ... 3, 2, 1, О отмечены показания реверсивного счетчика 14 при формировании второй половины ступенчатой

синусоиды при работе счетчика в режиме вычитания. Следовательно, при поступлении в счетчик 14 первых 18 импульсов он переключается на вычитание, а при -поступлении 36 импульсов (при нулевых показаниях) счетчик опять переключается ва суммирование. и, - напряжение постоянной составляющей формируемой кривой; t/O, Ь 2, ... и, напряжение отдельных ступенек на выходе преобразователя код- аналог 15 лри ступенчатой аппроксимации; i(0. (О - линейно изменяющиеся напряжения между точками 1, 2, 3, ... 18 при линейной аппроксимации;р - число ступенек на период (р 36); Г период формирования кривой. Когда напряжение на выходе преобразователя код-а-валог (ПКА) 15 генератора между точками О, 1, 2, 3, 4 ... 18, 17, 16 ... 2, 1, О изменяется ступеньками, а на. выходе линейного аппроксиматора / линейно, выходное напряжение генератора на выходе суммирующего УПТ // изменяется по кривой /. Напряжения на отдельных ступеньках и величины ступенек можно выразить уравнением-f/ -COS| и, -и (W°i), i 1,2,3. ... 18; . При t -i+i . Например, . Ступеньки от 1-й до 9-й последовательно возрастают, а от 10-й до 18-й убывают в обратной последовательности. Линейно изменяющиеся, напряжения н.а участках определяются уравнениями г/,(,(). Ui.(()U°i.kOit, о U1. , где / - 10 - частота синусоидальных колебаний на выходе генератора, градуированного в единицах частоты при условии, что fio Pqn-Qn, k - коэффициент умножения умножителя частоты; л - число включенных декад делителя частоты; t - время интегрирования в пределах каждой ступени, иЗМеняющееся от О до Aif; А - длительность одной ступени;fio - частота на выходе делителя 16; 9i7, 918 - коэффициенты деления делителей 17 и 18; Ui,k(t) -выходное напряжение ва выходе ЛИН1ейного аппроксиматора;i.k - постоянное напряжение ,на входе интегратора 2, формируемое в соответСТВ.ИИ с номером t-ступеяи, установленным коэффициентом умножения k умножителя 19 и коэффициентом делевия qzu декадного делителя 20. Из (2) и (3) видно, что для получения линейно изменяющегося напряжения на произвольном участке i необходимо к напряжению ступеньки Ui добавить линейно изменяющееся напряжение Ui,i(0 линейного аппроксиматора /, полученное интегр-ированием напряжения U°,k AUip-lO- -k. Значение р в выражении фиксировано. Величина k задается декадным делителем 21 умножителя 19, а п-числом включенных декад делителя 20. Величины k и п при форсированной частоте f остаются неизменными. Постоянные величины At/t, которые определяют из уравнения 1, заранее известны и повторяются в процессе формирования IB определенной последовательности. Поэтому выходное напряжение линейного аппроксиматора данной ступеньки можно представить в виде t//.( At/, I Ul,n t Wi-Uk.n({), где f/ft,n p-k. входное напряжение интегратора 2 цри , а величины At/i можно рассматривать как постоянные множители при выходном напряжении интегратора Uk,n(t) на каждой ступени. Такое разделение величин удобно с точки зрения построения интегратора. В этом случае при формировании колебаний заданной частоты f. на вход интегратора 2 периодически, с периодом А , подается постоянное напряжение величиной Uk,n p. на время интегрирования -tb, где 4 промежутки времени между импульсами. Для приведения интегратора в исходное состояние за время 4, он на это время щувтируется малым сопротивлением. Импульсы входного напряжения ивтегратора 2 с периодом Л длительностью т величиной i/ft,n формируются отдельным декадным преобразователем код - аналог 10 параллельного типа,, управляемым триггерами декадного делителя 21 в умножителе частоты 19. При этом соответствующие ключи первой декады ПКА 10 управляются триггерами -первой декады делителя 21, ключи второй декады ПКА 10 управляются соответствующими триггерами второй декады и т. д. На вход интегратора 2 необходимо подавать напряжение U,n p-10- -fe. Для этого нужно, чтобы вапряжен-ие источНика питания ПКА 10 было . Здесь р - число ступенек на период формируемой кривой-величина постоянная (р 36); я - число включенных декад декадЕого делителя 20 устанавливается переключателем в соответствии с требуемой частотой фор-мированием (, 1, 2, 3). На каждой ступени выход интегратора, 2 подключается к УПТ // через свое входное сопротивление, определяемое для каждой стурпени , где RQ - сопротивление обратной связи усилителя,. При р 36 таких ступеней различных сопротивлений будет 9 (2,i; ,2; ... Ra.g). Включение сопротивлений в необходимой последовательности обеспечивается ключами коммутатора 4, управляемыми отдельным реверсивным счетчиком 5 через дешифратор 9 на 9 выходов. Из кривой фиг. 2 видно, что в точках переключения реверсивного счетчика 5 с режима суммирования на режим вычитания (после поступления на вход реверсивного счетчика 14 восьми импульсов, при показаниях счетчика, равных 8) и в точках переключения, реверсивного счетчика 14 с режима вычитания на режим суммирования (после поступления на вход 17 импульсов, при нулевых показаниях счетчика 5) две соседние ступеньки по величине один1аковы. Поэтому необходимая очередность, следования ступенек, как в возр астающем порядке (при р аботе счетчика в режиме суммирования), так и в убывающем порядке (в режиме вычитания счетчика 5) соблюдается только тогда, когда, 9-й, 18-й, 27-й и т. д. входные импульсы счетчика блокированы. Эту задачу можно рещить, например, путем установки на входе реверсивного счетчика 5 логической схемы 8. Схема 8 содержит вентиль, управляемый отдельным триггером, первый вход которого соединен со входом вентиля, а второй вход через схему «ИЛИ соединен с отдельн-ыми входами триггера знака 6. Следовательно, 9-й, 118-й, 27-й и т. д. импульсы не проходят через вентиль на вход счетчика 5 и в промежутках между импульсами: 8-10; 17-19; 26-28 и т. д. входные сопротивления коммутатора 4 остаются неизменными. УПТ // представляет собой совокупность суммирующей схемы с операционным усилителем. Из кривых фиг. 2 видно, что наиряжения всех ступенек подаются на вход УПТ 11 со своими знаками, а линейно изменяющиеся напряжения каждой ступени U, (t) на выходе интегратора всегда положительны. Из фиг. 2 та,кже видно, что на участке формирования первой половины ступенчатой синусоиды, когда реверсивный счетчик 14 работает н;а суммирование, знаки на.пряжения ступенек Ui п линейно изменяющихся напряжений на участках ift.k (О положительны. Поскольку (меньше нуля), то lfi,k(t) должны быть положительны. Следовательно, п,ри работе реверсивного счетчика 14 на суммирование на,пряжения с выхода интегратора должны подаваться на вход УПТ 11 без изменения знака. На участке формирования второй полуволны ступенчатой синусоиды, когда реверсивный счетчик 14 работает на вычитание, знаки напряжений ступен;ек t/, и линейно изменяющихся напряжений на участках Vl,b (t) совпадают. Поскольку , то (7,ft (t) тоже отрицательны. Следовательно, при р,а:боте реверсивного счетчика 14 на вычитание напряжения с выхода коммутатора 4 подаются на вход УПТ 11 с изменением знака. Известно, что эту задачу можно решить различными способами. Например, применением инвертора 5 с операционным усилителем, коэффициент усиления которого равен единице. Таким образом, при работе реверсивного счетчика 14 на суммирование выход интегратора 2 соединен со входом УПТ 11 непосредственно через коммутатор 4, а при работе реверсивного счетчика 14 ва вычитание выход интегратора 2 соединен со входом УПТ 11 через инвертор 3 и коммутатор 4. Операция переключения инвертора. 3 осуществляется электронным ключом на два .прложения, управляемым триггером знака реверсивного счетчика 14. Кроме указанных напряжений на вход УПТ 11 подается н апряжение смещения f/см для устранения постоянной составляющей в выходном напряжении генератора или для изменения ее в нужных пределах. Предмет изобретения Линейный аппроксиматор генератора синусоидальных колебаний инфранизкой частоты, содержащий последовательно соединенные интегратор, инвертор, другой вход которого соединен с одним из выходов триггера знака, реверсивного счетчика генератор а,, коммутатор, второй вход которого подсоединен ко входу реверсивного счетчика генератора через логическую схему, реверсивный счетчик со схемой совпадений и триггером реверса, и дешифратор, отличающийся тем, что, с целью