Цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений Советский патент 1980 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к области цифровой измep тeльнoй техники и может быть исио1 ьзозано для измерения коэффициента нелинейных искажений (к.н.и.) периодических сигна-пОБ .для .Е1иапазона частот от 0,0001 до 50000 Гц. По осноБно г/ авт . ев , известен цифровой из.меритель к.н.и. содержащий входной формирователь импульсов, умножитель частоты,электронный ключ, блок управления, зада чики ортогональных функций, множительные устройства, аналого-цифрово преобразователь, схемы переноса, реверсивные счетчики, квадратор реверсивный счетчик постоянной составляющей, реверсивный счетчик-сумматор, схему извлечения квадратного корня и цифровой логометр (блок .цел ния) 5 причегл вход цифрового умножителя связан с выходом входного формирователя и входом блока управлени а выход через ключ с первым входом аналого-цифрового преобразователя и входами задатчиков ортогональных функций, выхо,цы которых соединены с входами множительных устройств,вторые входы которых соединены с выходом преобразователя, входом реверсн ного постоянно;- состан. кюшей и перзьЕ-.-: входоь- кэадратора , зторой вход которого соединен с Рг:ходом рез ере и в ног о счетчика постоякно составляющей, а третий и четвертый 3X0дь: ква,цратора через cxeMtj переноса связаны с Bbixo.naMii счетчиков , входы которых с Бкхода.-;к мно : ительных устройств, при этом яыход квадратора через поел е.ЕСЕат ельно соединенные счетчик-сумматор , сх.е-му переноса, блок извлечения квадратного корня соединен со входом блока деления, второй вход аналого-цифрового преобразонателя и вход входного формирователя соединены со входной кле.-юй, при этом выход блока управления соединек со в.ходамк схем переноса, вторылет входами счет 1икасумматора, блока извлечения квадрагного корня., блока деления н вторым входом реверсивного счетчккс; постоя кной составляющей. Недостатком такого измерителя является невозможность его применения для измерения к.к.н. при частотах исслгпуемого сигнала выле 204-50 Герд, поскольку измерение; мгновенкых значений ситнала (U с;) i 1,. 2 , 3 . . . г) и вычкслекие к.н.и. выполняются за один период исследуемого сигнала. Этот недостаток объяс няется тем, что высокоточный ангшого цифроЕОй преобразователь имеет время преобразования одного мгновенного значения сигнала в код порядка 100 МКС, а за период нужно выполнить п таких преобразований и после каждо преобразования произвести вычислител -ные операции. Если учесть, что .для точного измерения величины к.н.и необходимо выбирать число преобразований п от 100 до 200 и более, то минимальный период сигнала составляет величину порядка 2-10 т 5-10 с а максимальная частота 20 т 50 Герц Целью изобретения является расширение рабочего диапазона, измерений частоты исследуемого сигнала при сохранении высокой точности измерения ,к,н.и.- на всем диапазоне частот от 0,0001 до 50000 Гц. Поставленная цель достигается теМг что в предлагаемый цифровой измерите.пь к. и. и. введены последовательно соединенные вычислитель, дополнительный блок переноса, вычитающий счетчик, вспомогательный формирователь, а также переключатель, причем другой вход вычитающего счетчика через перек/гйчатель сое.цинен с :аь|ХОдом входного формирозп-т-йля и с др;;1 км входом Бспомогатсль ого формиро:оателя, выход которого соединен со вторыми входами умножителя часTf.jTi- и блока упра.вления, первый вход «OTQi-iOPo соеди 1ен с выходом 7зхо,;дного Орг..кро;ва7;еля, а выход блока управле ппч соединен с другим входогл дополнительного блока переноса. Нк. фиг, 1 показана блок-схема пр1:,Г1лагс1емо1о из ернтели к.н,и. пер юдичеслсих сигналов для ;;1,иапазон ча--тот от 0,0001 до 50000 Гц; на . 2 к фт1г,3 призедеир; иллюстрации аояскягсщие .ткПг обпспо-п-гззлощий возможность распирйния рабг -его диа пазопа частот измерите тя , Устройство сс,-;ержнг B::;.-jj.Kofi формирователь 1, Сбй::печк аающик формнрованке импульсов каждого периода T исследуемого сиппала, умножитель ча TOiLi 2, обеспачивающий формирование последовательности импульсов с периодом Т,р , электронный ключ. 3 . аналого-цифровой преобразователь 4, об печиыа с 5ий преобразование мгновенны значений сигна.па в цифровой код в п точках равь:омерно распределенных по периоду Т, цифровые задатчики 5 и б ортогональных функций sin t и cos t,. цифровые мгюжительные уст ройства 7 н 8, реверсивные счетчк.ки 9 и 10,. ре.йерсрзвкый счетчик-сумзлатор 11,, схемы переноса кодов 12, блоки извлечения квадратного корня 15 f деления 16, управления 17, KBaj.i; ратор 18,, реверсивный счетчик посто ной составляющей 19, вычитающий сче чик 20, вспомогательный формирователь 21, вычислитель 22, схему пере-, носа 23 и переключатель 24, который служит для переключения входного формирователя непосредственно на вход умножителя 2, если сигнал низких и инфранизких частот, или на вход вычитающего счетчика для работы на высоких частотах. Предложенное устройство обеспечивает повьпление верхнего диапазона рабочих частот измерителя за счет того, что измерение мгновенных значений сигнала U() в точках t - (i 1,2,3...п), аналогоцифровь.1 преобразователем проводится не за один период исследуемого сигнале Т., с интервалами At; t , а за время Т, с интервалами ;.. At при условИИ, что и( t ) U(t;- ) , i 1,2,3,- . .n , (1) Это условие будет выполняться при IT - Т - , если за период сигнала Т, производится одно преобразование, -,. если одно преобрапри т,,, зование пpoизвoдIiтcя за два периода Т ; при Ту - ЗТ --, если за три периода T производится одно преобразование, при Ту - kT --, если за к периодов Т производится одно п р е обр аз о 3 а ь- и е . Следовательно между периодом иссле.цуемого сигнала Т, числом точек п преобразования мгновенных значений л-1гнала в код, периодом работы преобразователя Tj и длительностью преобразования всех п точек в код су дестBveT соотношение (kn + 1 )Т,. (2) TS 2 Б предлагаемом устройстве период Т задается выходными импульса /1и входного формирователя 1, период Tg задается выходными импульсами умножителя частоты 2, и время преобразования Tg, (nk + DT задается предварительным ввопом числа (nk + 1) Б формирователь.-21. При выборе параметров Tg и Т из (2), при заданных значениях п, k, J , будет выполняться условие (1), т.е. последовательность выходных импульсов умножителя частоты с периодом Trt Згздает последовательность точек преобразования мгновенных значений исслед /емого сигнала t- Т .соответствующих точка 4 t. f п (i - 1,2,3,,..п) . На фиг.2 иллюстрируется положение точек (t , t , tg, tV , t) преобраэования мгновенных значений сигнала 4(t) в код при , ана фиг.З показана последовательность тех же моментов преобразования при п 5 и k 2.

Рассмотрим работу устройства на высоких частотах. Предварительно в вычислитель 22 величины (nk + 1) вводятся числа п и k. Исследуемый сигнал поступает на вход формирователя 1. Выход формирователя 1 через переключатель 24 подключается ко входу вычитающего счетчика 20 и .формирователя 21. Формирователь 1 формирует короткие прямоугольные импульсы с интервалом следования Т.По переднему фронту этого импульса блок управления 17 вырабатывает команду, по которой происходит перенос кода числа (nk + 1) из вычислителя 22 через схему переноса 23 в вычйтагаций счетчик 20. По зaднe IУ фронту этого импульса в счетчике 20 образуется код числа (nk + 1) - 1 nk и одновременно в формирователе 21 нанется формирование периода T2(nk+l) По заднему фронту импульса второго периода Т в счетчике 20 образуется код числа nk - 1. Таким образом, каждый поступающий импульс с периодом Т уменьшает показания счетчика 20 на единицу, при этом состояние формирователя 21 в течение всего периода Т,, остается неизменным. По заднему фронту последнего импульса из числа (nk + 1) периода Т счетчик 20 обнуляется и на его выходе появляется импульс, который переводит формирователь 21 в исходное состояние. Вспомогательный период Т закончен. Период Т. является предварительным периодом для умножителя 2 работа которого аналогична работе умножителя прототипа. Блок управления 17 по переднему фронту очередного импульса формирователя 1 формирует команду, по которой из вычислителя 22 через схему переноса 23, в счетчик 20 вторично заносится код числа (nk +1). По заднему фронту этого импульса в счетчике 20 образуется число (nk + 1) - 1 nk и во второй раз запускается вспомогательный формирователь 21, который начинает формировать второй период длительностью T.j. С начала второго периода Т. и до его конца на выходе умножителя 2 появляется последовательность импульсов с периодом следования.,. Эти импульсы через электронный ключ 3, за время T-j пропускаются на вход аналого-цифрового преобразователя 4 и на входы задатчиков ортогональных функций 5 и 6. При втором обнулении счетчика 20 формирователь 21 заканчивает формирование второго периода Тд, ключ 3 закрывается и работа прибора заканчивается. За второй период T.j, пока

э открыт электронный ключ 3, работа умножителя и всех последующих блоков устройства анс1логична работе этих блоков прототипа.

При измерении к.н.и. на инфраниз0 ких частотах переключателем 24 выход формирователя 1 подключается непосредственно к первому входу умножителя 2 и работа устройства аналогична прототипу.

5 Таким- образом, введение новых .узлов в цифровой измеритель к.н.и. позволило увеличить верхний дт5апазон исследуемых сигналов от 50 до 50000 Гц.

30

Форкг5.ла изобретения

Цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений по авт.св. № 618695, отличающийся

тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него введены последовательно соединенные вычислитель, дополнительный блок переноса, вычитающий счетчик, вспомогательный формирователь, а так.же переключатель,

причем .другой вход вычитающего счетчика через переключатель соединен с -ёыходом входного формирователя И с другим входом вспомогательного формирователя, выход которого соединей со вторыми входами умножителя частоты и блока.управления, первый вход которого соединен с выходом входного формирователя, а выход блока управления соединен с другим вко

дом дополнительного блока переноса.