Калибратор фазы звуковых и инфразвуковых частот Советский патент 1977 года по МПК G01R25/04 

1

Haodptjenne может быть использовано для точного задания фазовых сдвигов при поверке фазометров инфразвуковых и звуковых частот.

Известно пифровое устройство для дискретного воспроизведения фазовых сдвигов 1, содержащее генератор тактовых импульсов, связанный через схемы совпадения с идентичными каналами переменной и опорной фазы, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные триггер, фильтр нижних частот и выходной усилитель с аттенюатором, кроме того, генератор тактовых импульсов через линию задержки, счетчик импульсов, дешифратор и переключатель подключен к второму входу схемы совпадения канала переменной фазы.

Однако такое устройство может работать только на фиксированных частотах, причем при переходе с одной рабочей частоты на другую необходимо менять фильтры, каждый из которых включает несколько режекторных звеньев; кроме того, трудно получить выходные сигналы с малым уровнем нелинейных искажений.

Цель изобретения - снижение уровня нелинейных искажений и расширение частотного диапазона в сторону инфранизких частот.

Это достигается тем, что в калибратор фазы звуковых и инфразвуковых частот, содержащий идентичиые каналы переменной и опорной фазы, каждый из которых содержит выходной усилитель с аттенюатором, причем вход канала опорной фазы подсоединен к генератору та,ктовЫХ имяульсов непосредственно, а канала переменной фазы - через схему совпадения, второй вход схемы совпадения через триггер подключен с одной стороны к схеме сброса, а с другой - через схему сравнения кодов к выходам задатчика фазы, в каналы опорной и переменной фазы введены последовательно соединенные две реверсивные счетные декады и два триггера, преобразователи код-напряжение, последовательно

соединенные сумматор, фильтр нижних частот, инвертор и электроиный коммутатор, а также введены нереключатель, согласующий каскад и источник опорного напряжения, соединенный с питающими входами из двух введенных преобразователей код-напряжение, а аналогичный вход третьего из вышеназванных преобразователей через переключатель и согласующий каскад связан с выходом первого из них, при этом выходы триггеров канала

опорной фазы соединены со схемой сравнения кодов, а шины сброса обоих каналов - со схемой сброса, информапионные выходы реверсивных счетных декад через преобразователи код-напряжение и последовательно соединенные сумматор, фильтр нижних частот, инвертор и электронный коммутатор подсое динены к выходному усилителю и не|Посредст венно к схеме сравнения кодов. На чертеже ноказана функциональная схема нредлагаемого калибратора фазы и инфразвуковых частот. Первый канал I калибратора фазы содержит фильтр 1 нижних частот, операционный усилитель (инвертор) 2, электронный коммутатор 3, выходной усилитель 4, аттенюатор 5, реверсивные счетные декады 6, 7, триггеры 8, 9, сумматор 10, согласующий каскад 11, преобразователи 12, 13, 14 код-напряжение, источник 15 опорного напряжения, переключатель 16. Кроме того, калибратор фазы содержит генератор 17 тактовых имцульсов, схему 18 совпадения, схему 19 сравнения кодов, задатчик 20 фазы, схему 21 сброса, триггер 22, второй канал П. Принцип действия калибратора фазы заключается в получении выходных напряжений, мгновенные значения которых являются функцией кодов. Пусть в каждом канале калибратора фазы последовательно включены две счетные реверсивные декады 6 и 7 и два триггера 8 и 9. Триггер 8 осуществляет реверсирование декад 6 и 7, а триггер 9 управляет работой электронного коммутатора 3 и тем самым подключает на вход усилителя 4 то положительный, то отрицательный полупериод напряжения. Выходы триггеров счетных декад 6 и 7 непосредственно или через дешифратор (на схеме не цоказан) подсоединены к электронным ключам преобразователей 12, 13 и 14 код- напряжение, а выходные сигналы преобразователей 12 и 13 через соответствующие весовые резисторы поступают на вход сумматора 10. Калибратор фазы может вырабатывать сигналы, изменяющиеся по синусоидальному, пилообразному и другим законам с дискретным фазовым сдвигом. Рассмотрим режим работы калибратора при формировании синусоидальных выходных сигналов. Преобразователи 13 и 14 код-напряжение питаются от источника 15 опорного напряжения и вырабатывают выходные ступенчатые сигналы, изменяющиеся соответственно по синусоидальному и косинусоидальному законам с дискретностью по фазе 10°. Вместо напряжения с источника 15 опорного напряжения на преобразователь 12 через согласующий каскад И и переключатель 16 подается выходное напряжение преобразователя 14 код-напряжение, которое определяет угол наклона сигнала сумматора 10. После поступления импульса схемы 21 сброса на счетные декады 6 и 7 и на триггеры 8 и 9 калибратор переводится в режим суммирования. При поступлении 90-го импульса с генератора 17 триггер 8 перебрасывается и переводит счетные декады в режим вычитания, а 180-й импульс возвращает триггер 8 в исходное состояние и одновременно взводит триггер 9. Выходной сигнал сумматора 10 сглаживается фильтром 1 нижних частот и инвертируется онерационным усилителем 2. Электронный коммутатор 3, управляемый триггером 9, вырабатывает из двух униполярных сигналов биполярный сигнал. Второй канал калибратора фазы имеет аналогичное построение. Требуемое значение фазового сдвига между выходными сигналами устанавливается при помощи задатчика 20 фазы, выходные напряжения которого в двоично-десятичном коде поступают на первые входы схемы 19 сравнения. При нажатии кнопки «Сброс схема 21 вырабатывает короткий импульс, при помощи которого все триггеры калибратора фазы устанавливаются в нулевое состояние. Схема 18 совпадения закрывается, и тактовые импульсы генератора 17 не поступают на счетчик второго канала. Как только код первого канала калибратора сравняется с кодом задатчика фазы, схема 19 вырабатывает импульс, который перебрасывает триггер 22 в рабочее состояние и снимает запрет со схемы 18 совпадения. С этого момента калибратор фазы вырабатывает уже два сигнала с требуемым фазовым сдвигом. Если переключатель 16 поставить в другое положение, то выходные сигналы будут изменяться по линейному закону. Метрологические характеристики калибратора фазы определяются быстродействием и точностью преобразователей 12, 13, 14, а также стабильностью частоты генератора 17. Выполнение последнего требования трудности не представляет, стабильность и точность задания частоты может -быть весьма высокой. Точность задания фазо;вого одвига в калибраторе повышена благодаря снижению коэффициента нелинейных искажений выходных напряжений, причем на более низких частотах это осуществить проще и требуется только увеличение числа счетных декад и связанных с ним преобразователей. Использование в калибраторе унифицированных узлов и интегральных схем позволяет повысить надежность и упростить его. Формула изобретения Калибратор фазы звуковых и инфразвуковых частот, содержащий идентичные каналы еременной и опорной фазы, каждый из котоых содержит выходной усилитель с аттенюатором, причем вход канала опорной фазы подсоединен к генератору тактовых импульсов епосредственно, а канала переменной фазы-- ерез схему совпадения, второй вход схемы овпадения через триггер подключен с одной тороны к схеме сброса, а с другой - через хему сравнения кодов к выходам задатчика азы, отличающийся тем, что, с целью нижения уровня нелинейных искажений и асширения частотного диапазона в сторону нфранизких частот, в каналы опорной и пееменной фазы введены последовательно соединенные две рсвсреивиые счетные декады и два триггера, преобразователи код-напряжение, последовательно соединенные сумматор, фильтр нижних частот, инвертор и электронный коммутатор, а также введены переключатель, согласующий каскад и источник опорного напряжения, соединенный с питающими входами двух из введенных преобразователей код-нанрял ение, а аналогичный вход третьего из выщеназванных преобразователей через переключатель и согласующий каскад связан с выходом первого из них, при этом выходы триггеров канала опорной фазы соединены со схемой сравнения кодов, а шины сброса обоих каналов - со схемой сброса, иьформациоиные выходы реверсивных счетных декад через преобразователи код-напряжение и последовательно соединенные сумматор, фильтр нижних частот, инвертор и электронный коммутатор подсоединены к выходному усилителю и непосредственно к схеме сравнения кодов.

Источники информации, принятые

во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 261573, кл. G 01R 25/04, 21.06.68.