Устройство стабилизации амплитуды инфранизкочастотного сигнала Советский патент 1982 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к импульсной технике. Известно устройство нормировки сигналов по амплитуде, содержащее схему выборки и фиксации, две схемы сравнения напряжений, порный источник питания, интегрирующий одновибратор, синхронизатор, два одновибра тора, логический элемент НЕ-ИЛИ, гистерезисный элемент 1. Данное устройство не обеспечивает достаточной точности в диапазоне инфранизких частот. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство стабилизации амплитуды инфранизкочастотного сигнала, содержащее усилитель мощности, выход которого соединен с выходом стабили затора, а вход подключен к выходу р гулирующего органа, соединенного с выходом усилителя, и электронный ключ, выход которого, шунтированный конденсатором, подключен к выходу упомянутого усилителя, а вход через дополнительный усилитель соединен с нагрузкой двухстороннего напряжения, подключенного к выходу устройства, при этом выход дополнительного усилителя подключен к управляюще му входу электронного ключа через включенные последовательно фазоинвертор, дифференцирующую цепь и вспомогательный электронный ключ 2. Указанное устройство характеризуется недостаточной точностью. Цель изобретения - повьшение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство стабилизации амплитуды инфранизкочастотного сигнала, , содержащее компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход подключен к выходу первого аттенюатора, а выход компаратора через последовательно включенные одновибратор и ключ соединены со входом второго аттенюатора, и фильтр нижних частот, введены второй одновибратор, блок формирования импульсов, задатчик коэффициента деления и сумматор, выход которого подключен ко входу фильтра нижних частот, первый вход соединен с выходом второго аттенюатора, а второй вход подключен к первому выходу блока формирования импульсов, второй вход которого подключен к первому входу первого аттенюатора, третий выход соединен со вторым входом ключа, а четвертый

и пятый выходы соединены с первым и вторым входами задатчика коэффициента деления, третий вход которого через второй одновибратор соединен с выходом первого обновибратора, а выход задатчика коэффициента деления соединены со вторыми входами аттенюаторов,причем вход блока формирования импульсов подключен к входной шине.

. Кроме того, блок формирования импульсов содерхшт два пиковых детектора, два запоминающих элемента, автоматический переключатель, два делителя напряжения, формирователь, два компаратора и дифференцирующую цепь, вход которой соединен с входом управления автоматического переключателя и первым выходом формирователя, второй выход которого через первый делитель напряжения соединен с третьим выходом блока формирования импульсов, второй выход которого подключен через второй делитель напряжения к одному входу первого компаратора и непосредственно - к выходу автоматического переключателя, входы которого через последовательно включенные пиковый детектор и запоминающий элемент соединены со входом блока формирования импульсов и вторым и первым входами соответственно первого и второго компараторов, выходы которых соединены с четвертым и пятым выходами блока, первый выход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, причем второй вход второго компаратора соединен с общей шиной, а era выход подключен ко входу формирователя.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока формирования импульсов.

Устройство содержит компаратор 1, первый 2 и второй 3 одновибраторы, ключ 4, первый 5 и второй 6 управляемые аттенюаторы, сумматор 7, фильтр 8 нижних частот, задатчик 9 коэффициента деления и блок 10 формирования импульсов. Входной сигнал подается на входную шину 11, выходной сигнал снимается с выхода 12.

Блок 10 формирования импульсов содержит два пиковых детектора 13 и 14 два заломин.ёиощих элемента 15 и 16, автоматический переключатель 17, первый 18 и второй 19 делителя, напряжения, формирователь 20, первый 21 и второй 22 дополнительные компараторы дифференцирующую цепь 23.

Устройство работает следующим образом.

На вход компаратора 1 и на вход блока 10 формирования импульсов поступает сигнал и (t)Ynn ;. В блоке 10 этот сигнал поступает на входы пиковых детекторов 13 и 14 и на вход компаратора 22, где осуществляется

формирование коротких импульсов в моменты перехода сигнала через нулевое значение. Эти импульсы поступают на вход задатчика 9 коэффициента деления и управляют его работой, устанавливая максимальный коэффициент деления аттенюаторов 5 и 6.

С выхода компаратора 22 короткие импульсы поступают также на вход формирователя 20, с помощью которого формируется двухполярное напряжение типа меандр с частотой (и фазой) следования, равной частоте (и фазе) вхоного сигнала. Это напряжение с амплитудой Vjj , достаточной для управления работой автоматического переклю чателя 17, поступает на вход последнего с выхода формирователя 20.

Двухполярное прямоугольное напряжние типа меандр с амплитудой Q поступает через делитель 19 напряжения с коэффициентом деления К на вход ключа 4. Изменением коэффициента деления Кд делителя 19 напряжения устанавливается требуемое (нормированное) значение амплитуды выходного сигнала.

С помощью пиковых детекторов 13 и 14 осуществляется выделение амплитудного значения сигнала в его положительные и отрицательные полупериод а с помощью запоминающих элементов 15 и 16 - запоминание этих амплитудных значений. В результате-иа выходе переключателя 17, управляемого напряжением той же частоты, что и выходно сигнал, формируется опорное двухполярное значение .типа меандр. Его амплитуда и амплитуда в положительные и отрицательные полупериоды равны между собой.

Полученное опорное напряжение поступает со второго выхода блока 10 на первый вход аттенюатора 5. На его другой вход с выхода задатчика 9 поступает управляющий сигнал, соответствующий определенному значению коэффициента деления аттенюатора 5. В качестве управляющего сигнала используют ступенчато изменяющееся напряжение (или код), формируемое задатчиком 9. В результате на второй вход компаратора 1 поступает напряжение, которое сравнивается с мгновенным значение входного сигнала.

В момент перехода сигнала через нуль устанавливают максимальное значение коэффициента деления. В момент равенства мгновенных значений сравниваемых сигналов на выходе компаратора 1 формируется тактовый импульс, который через одновибраторы 2 и 3 поступает на вход задатчика 9. Задним фронтом тактового импульса (с выхода одновибратора 3) устанавливают очередное значение коэффициента деления (очередное значение выходног ступенчатого напряжения или кода). Тактовые импульсы поступают на о новибратор 2, который формирует пря моугольные импульсы постоянной длительности, to . Последние поступают н вход ключа 4. В течение времени t ключ открыт и прямоугольное напряже ние типа меандр поступает на вход управляемого аттенюатора 6, коэффициент деления которого устанавливается равным коэффициенту деления ат тенюатора 5 с помощью выходного нап жения задатчика 9. В результате на вход сумматора поступают импульсы напряжения длительностью t и соответствующей амплитуды. На вход сумматора 7 в моменты перехода сигнала через нуль с выхода дифференцирующей цепи 23 поступа ют короткие импульсы соответствующей полярности. Коэффициент передач сумматора 7 устанавливается таким образом, чтобы обеспечить минимальн погрешность перехода через нуль (фа зового сдвига) выходного сигнала фильтра 8 нижних частот при подаче в него сигнала с выхода сумматора 7 Амплитуда выходного сигнала 8 нижних (при коэффициенте пере дачи, равном единице) равна стабили зированному значению амплитуды, а форма выходного сигнала повторяет форму входного сигнала. Изменение знака приращения управ ляющего напряжения (или кода) задат чика 9 в соответствии с изменением знака производной сигнала, а также получение убывающего дискретного ря да коэффициентов деления осуществля ются с помощью управляющего импульса, поступающего с пятого выхода блока 10 на второй вход (вход ревер са) задатчика 9. Указанный импульс формируется с помощью компаратора 21, на один из входов которого поступает входной сигнал, а на второй - сигнал с выхода переключателя 17, уменьшенный по амплитуде с помощью делителя 18 напряжения на небольшую величину, обьгспечивающую надежное срабатывание компаратора 21. Предлагаемое устройство обеспе чивает повышение точности за счет исключения влияния переходных проце сов и коммутационных помех ключа. Формула изобретения , 1. Устройство стабилизации ампли туды инфранизкочастотного сигнала, сЪдержащее компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход подключен к выходу перв го аттенюатора, а выход компаратора через последовательно включенные одновибратор и ключ соединены со входом второго аттенюатора, и фильтр нижних частот, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй одновибратор, блок формирования импульсов, задатчик коэффициента деления и сумматор, выход которого подключен ко входу фильтра нижних частот, первый вход соединен с выходом второго аттенюатора, а второй вход подключен к первому выходу блока формирования импульсов, второй выход которого подключен к первому входу первого аттенюатора, третий выход соединен со вторым входом ключа, а четвертый и пятый выходы соединены с первым и вторым входами Зсщатчика коэффициента деления, третий вход которого через второй одновибратор соединен с выходом первого одновибратора, а выход эадатчика коэффициента деления соединен со вторыми входами аттенюаторов, причем вход блока формирования импульсов подключен к входной шине. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования импульсов содержит два пиковых детектора, два запоминающих элемента, автоматический переключатель, два делителя напряжения, формирователь, два компаратора и дифференцирующую цепь, вход которой соединен со входом управления автоматического переключателя и первым выходом фор чирователя, второй вьлход которого через первый делитель напряжения соединен с третьим выходом блока формирования импульсов, второй выход которого подключен через второй делитель напряжения к одному входу первого компаратора и непосредственно - к выходу автоматического переключателя, входы которого через последовательно включенные пиковый детектор и запоминающий элемент соединены со входом блока формирования импульсов и вторым и первым входами соответственно первого и второго компараторов, выходы которых соединены с четвертым и пятым выходами блока, первый выход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, причем второй вход второго компаратора соединен с общей шиной, а его выход подключен ко входу формирователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3784921, кл. 328-135, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 469119, кл. G 05 F 1/44, 1973.