Способ преобразования пилообразного напряжения в отрезки синусоиды Советский патент 1979 года по МПК H02M5/18 

измерения производят с переменной скоростью сканпрования, причем текущий результат R(t) отличается в этом случае от результата R(t--t), соответствующего предыдущему моменту времени, на величину, пропорциональную изменению скорости сканирования. Величина разностного сигнала б J(/)-R(t-т) характеризует чувствительность снстемы, и повыщение б возможно лишь увеличением крутизны нарастания скорости или увеличением интервала т. Ни то, ни другое не желательно: первое - нескольку сканирующая система механическая и при повышенных скоростях не обеспечивает надежности, второе - из-за недостоверности сравнения результатов измерения далеко отстоящих участков нолотна. Отсюда следует, что чувствительность снстемы чрезвычайно мала, и для ее эффективного использования необходима строгая функциональность сканирования. Наибольщая достоверность определения функциональности присуща гармоническим сигналам (среди нелинейных сигналов). Максимум чувствительности для разных размеров соринок может соответствовать различной крутизне изменения скорости сканирования, поэтому отрезки гармонического сигнала, определяющие крутизну изменения скорости, должны «перемещаться электрическим путем. А иментю эти признаки не присущи известным способам. По техиической сущности из известных способов наиболее близким к г кмчожспнему является устройство 2j. Недостатком известного способа является невозможность преобразования пилообразиого на11ряжения в отрезки синусоиды с электрически управляемыми границами. Целью изобретеиия является преобразование пилообразного напряжения в отрезки синусоиды с электрически управляемыми границами. Поставленная цель достигается тем, что в способе преобразования пилообразного напряжения в отрезки синусоиды путем выборки мгновенных значений периодического сигнала формируют два опорных сигнала, частоты которых много выше частоты преобразуемого напряжепия, причем один из формируемых сигналов синусоидальный, изменяют сдвиг фаз между опорными сигналами иронорционально амилитуде преобразуемого напряжения в пределах, ограничивающих заданные отрезки синусоиды, и запоминают мгновенные значения синусоидального опорного сигнала, соответствующие нулевым значениям другого опорного сигнала и сохраняют эти значения в интервалах между указанными моментами. В предложенном способе происходит понижение частоты опорного сигнала, определяюн1,его форму выходного напряжения. Преобразуемое же пилообразное напряжение определяет частоту выходного напряжения. Причем преобразование может начинаться с любой фазы опорного сигнала, а не только с нулевой, как это происходит в известном способе. Тогда выходное напряжепие будет предетавлять периодическую последовательность отрезков синусоиды, лежащих в интервале фаз В частном случае, когда ф1 0, а ф2 2я, выходное напрял ;ение представляет собой непрерывный синусоидальный сигнал частоты пилообразного наиряжения. Поскольку же величина фазового сдвига легко управляется пропорционально напряжению, то поставленная цель легко достижима. На фиг. 1 показан процесс преобразования; на фиг. 2 - преобразование в отрезки синусоиды; на фиг. 3 - пример реализации способа. При линейном изменении фазового сдвига нулевое начальное напряжение «пилы будет соответствовать нулевому фазовому сдвигу. Сдвигу фаз 360° будет соответствовать максимальное значение пилообразного напряжения. Поскольку и напряжение «пилы и фазовый сдвиг мгновенно меняют максимальные свои значения на нулевые значения следующего периода, то цикличеекое изменение фазы между двумя опорными сигналами от О до 350° равноценно неирерывному бееконечиому увеличению фазового сдвига. Тогда синусоидальный опорный сигнал будет отличаться от второго онорного сигнала по частоте на величину /1 частоты преобразуемого напряжения, и фазовый сдвиг между опорными сигналами с частотой /2 будет увеличиваться на (/1//2) -360° за каждый период опорного сигнала. Следовательно, запоминая мгновенные значения синуеоидального опорного сигнала, запоминаются все точки синусоиды, отстоящие друг от друга на (/i//2) 360°. ТаКИМ образом, на выходе образуется ступенчатая аппроксимация синусоидального напряжения с количеством «ступенек в периоде m f2lf. Увеличивая отношение /2//ь можно добиться допустимого значения погрешности анироксимации At/ fif/oVf2, где W -амплитудное значение опорного синусоидального сигнала. Режим процесса, изображенного на фиг. 1, соответствует. сдвигу фаз меладу синусоидальным опорным сигналом Uo и вторым сигналом в пределах О-360° синхронно с входным напряжением частоты fi. Выходное напряжение /вых на фиг. 1 условно изображено-без ступенек аппроксимации. Моменты запоминания мгновенных значений напряжения W соответствуют фронтам опорного напряжения W. Период (Увых равен периоду UE, а амплитуда и форма соответствуют W. Значение чаетоты /а не критично и может колебаться в широких пределах.-При изменении фазового сдвига между сигналами W и /7и в иределах 0-180 (фиг. 2) за период преобразуемого сигнала выходное напряжение будет иредставлять собой выпрямленное напряжение. Такой режим преобразования может быть назван режимом детектирования. Фактически же режим детектирования является в данном способе частным случаем режима преобразования «пилы в отрезки синусоиды. В этом случае синхронно с преобразуемым напряжением t/Bx сдвиг фаз между опорными сигналами изменяют в тех иределах, которые соответствуют требуемым отрезкам синусоиды входного напряжения. На фиг. 2 для примера показано преобразование «пилы в отрезки синусоиды от 90 до 270°.

Как явствует из описания и чертежа, погрешность преобразования зависит от отношения частоты /2 опорных сигналов к частоте fi «пилы, и снижение частоты /2 однозначно определяет рациональную область применения способа - инфранизкие частоты.

Искажения выходного сигнала могут быть сведены к минимуму, так как синусоидальное напряжение W относительно высокой частоты нетрудно получить с малыми нелинейными искажениями. Поскольку же к стабильности этой частоты нет никаких требований, то для этой цели могут быть исиользоваиы большинство LC-генераторов. Следовательно, искажения синусоидального сигнала будут в основном определяться количеством ступенек аппроксимации, которое зависит лишь от выбора соотношения fz/fiУстройство для реализации предлагаемого способа преобразования пилообразного напряжения в синусоидальное (фиг. 3) содержит источник 1 пилообразного напря кения, делитель 2 напряжения, фазовращатель 3, содержащий управляющую цепь, детектор 4 фронтов, запоминающее устройство 5.

Выход источника 1 пилообразного напряжения через делитель 2 напряжения соединен с управляющей цепью фазовращателя 3, нагруж:енного через детектор 4 фронтов на управляющий вход запоминающего устройства 5, выход которого является выходом устройства, а к рабочему входу, соединенному с рабочим входом фазовращателя 3, подключен источник синусоидального опорного напряжения t/o.

Преобразуемое напряжение делится с помощью делителя 2 иапряжения таким образом, чтобы максимальное значение напряжения «пилы, снимаемого с делителя 2, в точности соответствовало управляющему напряжению фазовращателя 3, обеспечивающему 360°-й фазовый сдвиг опорного напряжения Uo. Детектор 4 фронтов формирует короткие импульсы, соответствующие фронтам сдвинутого по фазе напряжения U(. Эти импульсы периодически включают запоминающее устройство 5, фиксируюи ;ее

мгновенные значения опорного синусоидального напряжения.

Совокупность мгновенных значений, отстоящих друг от друга на величину фазового сдвига 360°-(/1//2), образует на выходе синусоидальное напряжение частоты преобразуемого пилообразного напряжения /i.

Предложенный способ преобразования напряжения с выборкой мгновенных значеНИИ опорного синусоидального сигнала выгодно отличается от известных способов тем, что позволяет преобразовывать пилообразное напряжение и в непрерывное синусоидальное напряжение и в произвольные периодические отрезки синусоиды. При этом точность способа определяется практически лищь соотнощением частот /2 и fi. К стабильности частоты опорного синусоидального сигнала не предъявляется строгих требований, поскольку моменты запоминания определяются линейно нарастающим фазовым сдвигом.

Предложенный способ может быть исиользован для формирования синхронных-

пилообразного и синусоидального - напряжений в измерительных генераторах, для формирования периодических отрезков синусоиды (в произвольных пределах) в устройствах аналогового моделирования ироцессов, а также в устройствах фазовой модуляции ннфранизких частот. Практическое использование предложенного способа может не только расширить функциональные возможиости существующих устройств, но

позволяет проводить принципиально новые виды преобразований.

Формула изобретения

Способ прсобразова1И1я пилообразного напряжения в отрезки синзсонды путем выборки мгновенных значений периодического сигнала, о т л п ч а ю щ и и с я тем, что, с целью регулирования длительности отрезков, формируют два опорных сигнала, частота которых выше частоты преобразуемого напряжения, и один из них является синусоидальным, изменяют сдвиг фаз между опорными сигналами, пропорционально амплитуде преобразуемого напряжения в пределах, ограничивающих заданные отрезки синусоиды, и запоминают мгновенные значения синусоидального опорного сигнала, соответствующие момеитам нулевого зиачеиия другого опорного сигнала, причем в интервалах между указанными л омеитами эти значения также запоминают.

Псточникп информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Лебедев А. Н. Счетно-решающие устройства. 1958, гл. Vni, IX.

2.Патент Великобритании ЛЬ 1334523 кл. G 01R 13/34, 1974.

/

У-;

% f(ui)

Usbix (f o-jso)

u,,

(f 30-120)