Устройство для регулирования коэффициента передачи измерительного канала Советский патент 1981 года по МПК H04B3/46 

Изобретение относится к измерител.ь ной технике и может использоваться в системах сбора и обработки экспериментальных данных при преобразовании сигнала, изменяющегося в широком амплитудном диапазоне, например, при вибрационных и.ударных исйытаниях. Известно устройство для регулиров ния коэффициента передачи измеритель ного канала, содержащее блок задержки, выход которого подключен ко входу усилителя, другой вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора, и ключ 1. „ Однако известное устройство харак теризуется невысокой точностью регул рования коэффициента передачи. Цель изобретения - повышение точности регулирования. Для достижения поставленной цели устройство для регулирования коэффициента передачи измерительного канал содержащее блок задержки, выход кото рого подключен ко входу усилителя, другой вход которого соединен е выходом амплитудного дискриминатора, и ключ, введены выпрямитель, пиковый детектор, блок формирования, стробирующего импульса, компаратор, первый и второй запоминающие элементы и блок синхронизации, при этом вход выпрямителя объединен со входом блока задержки, выход выпрямителя подключен ко входу пикового детектора, входу ключа и входу первогозапоминающего элемента, выход которого подключен ко входу компаратора и входу второго запоминающего элемента, другой вход которого соединен с выходом блока синхронизации, другой выход которого подключен ко второму входу первого запоминающего элемента, выход компаратора, другой вход которого соединен с выходом второго запоминаклцего элемента, через блок формирования стробирующего им- , пульса подключен к другому входу ключа, выход которого, объединенный с ,38 выходом пикового детектора, подключен ко входу амплитудного дискриминатора. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг..2 - временные диarpaMivbi, поясняющие его работу. Устройство содержит, блок 1 задержки, усилитель 2, выпрямитель 3, пиковый детектор 4, амплитудный дискриминатор 5, ключ 6, блок 7 формирования стробирующего импульса, компаратор 8, запоминаюпще элементы 9, 10 и блок П синхронизации. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Рассмотрим работу устройства на примере конкретного сигнала, характер ный вид которого приведен на фиг. 2а. Выпрямитель 3 осуществляет выпрямлени входного сигнала и на его выходе он имеет вид Цвыпр. (фиг. 2б) . На интервале времени (to, tj) на выходе выпрямителя 3 присутствует нулевой сигнал, который одновременно по ступает на входы пикового детектора 4 ключа 6 и запоминающего элемента 9. В соответствии с этим сигнал на выход пикового детектора 4, а следовательно и на входе амплитудного дискриминатора 5 также равен нулю, на данном интер вале времени. При этом на выходе ампл тудного дискриминатора 5 сформирован сигнал, соответствующий максимальному коэффициенту передачи усилителя 2. В запоминающий элемент 9 сигнал с .выхода выпрямителя 3 заносится только при поступлении тактового импульса с выхода блока 11 синхронизации на вход управления запоминающего элемента 9, который выполняет функцию дискретизатора сигнала Ugj,inp.. Запоминающий элемент 10 работает анапогичнь1м образом, воспринимая информацию с выхода запоминающего элемента 9 только при поступлении на его вход управления тактового импульса с выхода блока 11.синхронизации. Блок 11 синхронизации формирует тактовые импульсы, частота повторения которых значительно превьшает частоту наибс пее высокочастотной гармоники в спектре входного сигнала. Причем тактовые импульсы на входы управления запоминающи.х элементов 9 и 10-поступа ют поочередно, т. е. в первом гакте информация заносится с выхода выпрями теля 3 в запомиЕ1аюшич элемент 9, а в следующем такте эта информация с выхо 0 да запоминающего элемента 9 переносится .в запоминающий элемент 10. Таким образом, периодически происходит запоминание .значения амплитуды входного сигнала в запоминающем элементе 9 и его последовательный сдвиг в запоминающий элемент 10. На интервале времени (t ,t, ) на выходе запоминающих элементов 9 и 10 присутствует нулевой сигнал, так как сигнал . имеет нулевую величину. Поэтому на входы компаратора 8 поступает нулевой сигнал. Однако за счет начального смещения по входу компаратор 8 находится в исходном состоянии и на его выходе присутствует нулевой потенциал, который поступает на вход блока 7 формирования стробирующего , причем на выходе его также присутствует нулевой потенциал, за счет которого ключ б находится в закрытом состоянии. С поступлением в момент времени t с выхода выпрямителя 3 первой полуволны сигнала Ugypp. происходит заряд пикового детектора 4 до величины, равной максимуму этой полуволны. Одновременно с этим сигнал и Bbiпр. с выхода выпрямителя 3, как было показано выше, поступает на вход запоминакяцего элемента 9. заносится в него в виде дискретных значений амплитуды и продвигается в запоминающий элемент 10 в соответствии с поступлением тактовых импульсов с выхода блока 11 синхронизации. Очевидно, что при возрастании сигнала на выходе запоминающего элемента 9 сигнала всегда больше, чем величина сигнала на выходе запоминающего элемента 10, следовательно, срабатывания компаратора 8 не происходит и на его выходе сохраняется исход1Я 1й потенциал. В момент времени t, когда сигнал выпр. достигнув максимума, начинает убывать, на выходе запоминающего элемента 9 величина сигнала становится меньше, чем величина сигнала на выходе запоминающего элемента 10. При этом компаратор 8 срабатывает и на его выходе формируется положительный перепад напряжения, по которому на выходе блока формирования стробирующего импульса 7 формируется стробимпульс малой длительности (фиг. 2б) и поступает на вход управления ключа 6. На время действия стробимпульса ключ 6 открывается, шунтируя при этом выход пикового детектора 4 с его входом и обеспечивает снижение сигнала на выходе пикового детектора 4 до величины сигнала на его входе. Однако в момент BpeMeiffl tj величины сигналов на входе и выходе пикового детектора 4 практически одинаковы, т. е. величина сигнала на его выходе остается неизменно. По окончании действия стробимпульса с выхода блока формирования строби руюшего импульса, ключ 6 закрывается Очевидно, что чем вьше частота тактовык импульсов блока синхронизации 1 1, тем точнее к моменту времени t,, (положительного экстремума) формируется стробимпульс. В момент времени перехода сигналом и выпр. точки отрицательного экстремума tj на выходе запоминающего элемента 3 величина сигнала вновь становится больше, чем величина сигнала на выходе запоминакицего. элемента 10. Компаратор 8 срабатывает, формируя на своем выходе отрицательный перепад напряжения. Однако в этом случае формирования стробимпульса не происходит, ключ 6 остается закрытым и величина напряжения на выходе пикового детектора 4 не изменяется. Далее с поступлением с выхода выпрямителя 3 очередных полуволн сигнала (кривая и выпр. на фиг. 2tf) устройство работает аналогичным образом. В момент времени t, величина напряжения на выходе пикового детектора 4 (кривая ипд. на фиг. 2б)превышает пороговый уровень и пор амплитудного дискриминатора 5. При этом на выходе амплитудного дискриминатора 5 формируется новый сигнал, по которому усилитель 2 переключается на более низкий коэффициент передачи. В момент времени tg, когда амплитуда очередной полуволны сигнала Ugynpi становится меньше, чем амплитуда предьщуще. полуволны, вновь срабатывает компаратор 8, блок формирования -стробирующего импульса 7 формирует очередной стробимпульс, по которому ключ 6 шунтирует пиковый детектор 4. При этом происходит быстрый разряд напряжения на выходе пикового детектора 4 через малое выходное сопротивление выпрямителя 3 до величины, равной- максимуму полуволн сигнала Uвьшр в момент времени tg (фиг. 2б). Аналогичным образом через ключ 6 происходит разряд напряжения на гзыходе пикового детектора 4 в момент времени tg В этот мо80t мент времени сигнал Unj вновь становится меньше уровня U пор (фиг. 2б) , т. е. на выходе амплитудного AHCKPHMH натора 5 формируется сигнал, по которому усилитель 2 вновь переключается на более высокий коэффициент передачи, Таким образом, на интервале времени (ti,, tg) Всоответствии с характером входного сигнала устройство рабо тает с пониженным коэффициентом передачи. Далее устройство аналогичным образом функционирует на интервале времени (t, tg), переключаясь на пониженный коэффициент передачи, но уже для более высокочастотного процесса (фиг. 2) . Заметим, что в моменты времени t и t. осуществляется безынерционное переключение устройства на более низкий коэффициент передачи, а в моменты времени tg и tg осуществляется инерционное обратное переключение устройства на более высокий коэффициент передачи (фиг. 2г) . Время инерционной задержки обратного переключения адаптивно изменяется с изменением частотных свойств входного сигнала. При этом величина инерционной задержки обратного переключения IT. е. время работы с заниженным коэффициентом передачи) не превышает длительности полупериода входного сигнала. Применение предлагаемого устройства позволяет заметно повысить точность регулирования коэффициента передачи за. счет адаптивного изменения времени инерционной задержки в соответствии с-параметрами входного сигнала. В результате погрешность измерения сигналов, изменяющихся в широком, динамическом диапазоне, удается снизить в 2-3 раза, Формула изобретения Устройство для регулирования коэффициента передачи измерительного канала, содержащее блок задержки, выход которого подключен ко входу усилителя, другой вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора, и ключ, отлич ающе е ся тем, что, с целью повышения точности регу- в него введены выпрямитель, лирования пиковый детектор, блок формирования стробирующего импульса, компаратор, первый и второй запоминающие элементы и блок синхронизации, при этом вход выпрямителя объединен со входом .блока задержки, выход выпрямителя подключен ко входу пикового детектора входу ключа и входу первого запоминающего элемента, выход которого подключен ко входу компаратора и входу второго запоминающего элемента, другой вход которого соединен с выходом блока синхронизации, другой выход которого подключен ко второму входу пер вого запоминающего элемента, выход компаратора, другой вход которого сое 8 0S динен с выходом второго запоминающего элемента, через блок формирования стробирующего импульса подключен к другому входу ключа, выход которого, объединенный с выходом пикового детектора, подключен ко входу амплитудного дискриминатора. Источники информации, принять е во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 477441, кл. G 08 С 19/02, 1975 (прототип) .

л.

-fr