Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования сигналов с заданными значениями коэффициентов гармоник. Цель изобретения - повышение точности. Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот содержит задатчик 1 кода, состоящий из вычислителя 2 и алфавитно-цифрового дисплея 3, оперативное запоминающее устройство 4, формирователь 5 сетки частот, цифроаналоговый преобразователь 6 и выходной масштабный преоб

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РШВБЛИН (5g 4 С 01 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

- (21) 4200950/24-21 (22) 24.02.8 7 (46) 07. О1. 89. Бюл. К 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Г.Г, Живилов, Н.M. Сметанин и А.А. Фремке (53) 621.317.353 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1322177, кл. G О1 R 23/20, .1987.

Метрологическое обеспечение информационно-измерительных систем и их компонентов. — М.: ВНИИФТРИ, 1978, с. 84-92.

„ЛК„144992 А1 (54) КАЛИБРАТОР ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ИНФРАЗВУКОВЫХ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования сигнапов с заданными значениями коэффициентов гармоник. Цель изобретения - повышение точности. Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот содержит задатчик 1 кода, состоящий иэ вычислителя 2 и алфавитно-цифрового дисплея 3, оперативное запоминакщее устройство 4, формирователь 5 сетки частот, цифроаналоговый преобразователь 6 и выходной масштабный преоб1449926 разователь 7. Введение блока 8 регистров, регистра 9, реверсивного счетчика 10, сумматора 11, управляемого генератора 12 частоты, блоков

13-15 элементов И, блоков 16-1 8 сравнения кодов, блоков 19, 20 переключателей и блоков 21 22 коррекции

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования сигналов с ! заданными значениями коэффициентов гармоник.

Цель изобретения — повышение точности формирования выходного сигнала.

На фиг.l представлена структурная схема калибратора; на фиг.2 — времен- 10 ные диаграммы его работы; на фиг.3-5— примеры выполнения отдельных блоков устройства.

Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот содержит задатчик 1 кода, состоящий из вычислителя

2 и алфавитно-цифрового дисплея 3, оперативное запоминающее устройство 4 (ОЗУ)„ формирователь 5 сетки частот, цифроаналоговый преобразователь 6 20 (ЦАП), выходной масштабный преобразователь 7, блок 8 регистров, регистр

9 реверсивный счетчик 10, сумматор

11, управляемый генератор 12 частоты, блоки 13-15 элементов И, блоки 16-18

25 сравнения кодов, блоки 19-20 переключателей, блоки 21 и 22 коррекции.

Вход вычислителя 2 подключен к алфавитно-цифровому дисплею 3Ä а выход соединен с первым входом ОЗУ 4. Выход 30

ЦАП 6 соединен с первым входом выходного масштабного преобразователя 7, а вход блока 8 регистров соединен с выходом вычислителя 2. Первый выход блока 8 регистров подключен к второ- 35 му входу выходного масштабного преобразователя 7, а второй выход обьединен с первым входом управляемого генератора 12 частоты и входом формирователя 5 сетки частот. Первый вход 40 регистра 9 подключен к выходу ОЗУ 4 и к первому входу реверсивного счетчика 10, выход которого обьединен с позволяет в процессе развертывания синтезируемого сигнала находить критические точки, по которым оперативно осуществляется коррекция аналоговых узлов, формирующих выходное напряжение при его линейно-ступенчатой аппроксимации. 5 ил. первыми входами сумматора 1!, блоков

16-18 сравнения кодов и ЦАП 6, второй и третий входы реверсивного счетчика 10 соединены соответственно с выходами первого и второго блоков 13 и 14 элементов И, первые входы которых объединены с выходом управляемого генератора 1 2 частоты, а вторые входы соединены с первым и вторым выходами блока 16 сравнения кодов ° Второй вход блока 16 сравнения кодов объединен с вторым входом сумматора

11 и выходом регистра 9, а третий выход подключен к первому входу блока 15 элементов И, второй вход которого соединен с выходом формирователя

5 сетки частот. Выход блока 15 элементов И объединен с вторыми входами

ОЗУ 4 и регистра 9,вторые входы блоков 1 7 и 1 8 сравнения кодов соединены соответственно с выходами блоков

19 и 20 переключателей, а выходы соответственно с первыми входами блоков 21 и 22 коррекции и с вторым входом блока 21 коррекции, третий вход которого подключен к выходу ЦАП 6, а выход соединен с вторым входом ЦАП

6. Второй вход блока 22 коррекции соединен с выходом выходного масштабного преобразователя 7, третий вход которого подключен к выходу блока 22 коррекции, выход сумматора 11 соединен с вторым входом управляемого генератора 12 частоты.

Блок 21 коррекции (фиг.3) содержит источники 23 и 24 образцовых напряжений, компараторы 25 и 26, резистивные матрицы 2 7 и 28, блоки 29 и

30 ключей, реверсивные счетчики 31 и 32, генератор 33 тактовых импульсов, логические элементы HF, 34 и 35 и логические элементы И 36-39, приз

144 чем выход блока 21 коррекции соединен с вьгходом источника 23 образцовых напряжений, Первый вход компаратора 25 подключен к нулевой шине, второй вход - к второму входу компаратора 26, выходу резистивной матрицы

28 и третьему входу блока 21 коррекции, а выход компаратора 25 объединен с входом элемента НЕ 34 и первым входом элемента И 37, второй вход которого объединен с вторыми входами эле.ментов И 36, 38 и 39 и выходом генератора 33 тактовых импульсов, Первый вход элемента И 36 соединен с выходом элемента НЕ 34, а третий вход объединен с третьим входом элемента

И 37 и с первым входом блока 21 коррекции. Выходы элементов И 36 и 37 подключены к входам реверсивного счетчика 31, выход. которого через блок 29 ключей и резистивную матрицу

27 соединен с входом источника 23 образцовых напряжений. Выход источника 24 образцовых напряжений подключен к первому входу компаратора 26, выход которого объединен с входом элемента НЕ 35 и первым входом элемента И 39. Третий вход элемента И 39 подключен к третьему входу элемента И

38 и является вторым входом блока 21 коррекции. Выход элемента НЕ 35 сое динен с первым входом элемента И 38, выходы элементов И 38 и 39 соединены с входами реверсивного счетчика 32, выход которого через блок 30 ключей подключен к входу резистивной матрицы 28. Второй выход источника 23 образцовых напряжений соединен с вто- рым входом блока 29 ключей, .третий вход которого подключен к нулевой шине. Второй выход источника 24 образцовых напряжений соединен с вторым входом блока 30 ключей, третий вход которого подключен к нулевой шине.

Блок 22 коррекции (фиг.4) содержит последовательно соединенные интегратор 40, усилитель 41, ключ 42, аналоговый запоминающий блок 43 и делитель 44, выход которого является выходом блока 22 коррекции, причем вход интегратора 40 является вторым входом блока 22 коррекции, а первым его входом является второй вход ключа 42.

Управляемый генератор 12 частоты (фиг.5) содержит управляемый мультивибратор 45, резистивные матрицы 46 и

47, регистр 48 и коммутатор 49, перf(х) = А + $,sinx + Szcin2x +

+ S>sin3x + ... + С,cosx + С соз2х +

+ С cos3x + где А — постоянная составляющая;

S; — амплитуда синусной составляющей; — амплитуда косинусной составляющей.

Ввод коэффициентов А, Я;, С; в вычислитель 2 задатчика 1 осуществляется с помощью алфавитно-цифрового дисплея 3. Ординаты синтезированного сигнала нормируются по амплитуде В вычислителе 2 и их цифровая последовательность, являющаяся одним периодом формируемого напряжения, записывается в ОЗУ 4.

40 Число ординат синтезированного сигнала сложной формы определяется величиной погрешности восстановления выходного напряжения устройства. При ступенчатом восстановлении сигнала

45 погрешность P связана с числом ординат и соотношением

2ll

P = — — — — 10OX ст

С;

50 а прп линейно-ступенчатом восстановлен ии

4 2ь

Р(-- †) 100X.

720 и

Таким образом, для достижения вы— сокой точности при ступенчатом восстановлении для хрансния большого числа ординат необходим зцачителт.|ll.lll объем оперативной памяти. Например, при P = О,IX для 1, требуется и

9926

1 выи вход которого является nepsI,Il входом управляемого генератора 12 частоты, второй вход соединен с выходом резистивной матрицы 47, а Bhl ход подключен к первому входу управляемого мультивибратора 45. Выход мультивибратора 45 является выходом управляемого генератора 12 частоты, а второй вход соединен с выходом резистивной матрицы 46, вход которой через регистр 48 подключен к второму входу управляемого генератора 12 частоты.

1б Калибратор работает следующим об— разом.

Вычислитель 2 задатчика 1 по алгоритмам формирует последовательность цифровых ординат синтезируемого сиг20 нала, например, с помощью Фурье синтеза и использования ряда по формуле

1449926 — 2000, а для Р„ n =- 500. Использование линейно-ступенчатого восстановления позволяет уменьшить число ординат и с большей точностью определить особые точки сигнала для коррекции аналоговых узлов.

После считывания ординат в ОЗУ 4 в ,, блок 8 регистров из задатчика I записываются код, пропорциональный необ- 10 ходимой частоте воспроизведения с1п1тезированного сигнала, и код, пропорциональный пределу выходного масштабного преобразователя 7, Код из блока 8 регистров, пропорциональный не- 15 обходимой частоте воспроизведения, поступает в формирователь 5 сетки частот, в котором определяется период Т импульсов развертки синтезирок ванного сигнала. Пример развертки че- 20 тырех ординат (N,-N<) синтезированного сигнала из ОЗУ 4 показан на фиг.2. Тактовые импульсы с периодом

Т с выхода формирователя 5 сетки частот поступают в ОЗУ 4 и блок 8

М

25 регистров через блок 15 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, так как первоначально регистр 9 и реверсивный счетчик 10 обнулены и их коды р а вны.

Развертывание синтезированного сигнала осуществляется следующим образом (фиг.2).

Первый цифровой код N, из ОЗУ 4 записывается в реверсивный счетчик

10, а второй цифровой код N — в регистр 9. В сумматоре 11 определяется разность кодов m, = N<-N1, которая поступает на управляемый генератор 12 40 частоты, на другой вход которого подается код, пропорциональный периоду считывания Тк, с выхода блока 8 регистров. Код, пропорциональный Т (фиг. 5), включает через коммутатор 49 45 соответствующий резистор с резистивной матрицы 47 на управляемый мультивибратор 45. Код тп„, поступающий с сумматора 11, запоминается в регистре 48 и также включает резистивную матрицу 46. Отношение резисторов, тк пропорциональное отношению кодов

mg позволяет управляемому мультивибратору 45 формировать импульсы с периоТ дом следования 5t = — --, являюш

1 щиеся выходными импульсами управляемого генератора 12 частоты, причем время установления импульсов значительно меньше 11t °

Изменение кода реверсивного счетчика 10 от N до 1> осуществляется импульсами с периодом Д1, по суммирующему входу через блок 14 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, когда Ng > N< и по вычитающему входу через блок 13 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, когда

11 -И,. При достижении равенства кодов реверсивного счетчика 10 и регистра 9 (Ы = N, ) блок 16 сравнения кодов открывает блок 15 элементов И для прохождения следующего тактового импульса от формирователя 5 сетки частот. При этом в регистр 9 записывается третье кодовое значение N> синтезированного сигнала из ОЗУ 4 и повторяются описанные выше операции.

В сумматоре 11 определяется текущая разность m, = NI+I — N;, а управляемый генератор 12 частоты вырабатывает текущие импульсы заполнения реверсивного счетчика 10 с периодом йТк о (11 1

При достижении цифровыми последовательностями синтезированного сигнала, поступающими с реверсивного счетчика 10, критических точек, которыми являются нуль, фиксируемый блоком 17 сравнения кодов, и максимальное значение, фиксируемое блоком 1 8 сравнения кодов, последними вырабатываются сигналы разрешения на блоки 21 и 22 коррекции, причем нулевое значение кодов задается блоком 19 переключателей, а максимальное значение кода задается блоком 20 переключателей.

Блок 21 коррекции осуществляет коррекцию нуля и масштаба ЦАП 6, а блок

22 коррекции корректирует нуль выходного масштабного преобразователя 7.

Коррекция нуля в блоке 21 коррекции происходит следующим образом.

Блок 17 сравнения кодов выдает сигнал на коррекцию нуля, который поступает на элементы И 36 и 37. Выходной сигнал ЦАП 6 сравнивается на первом компараторе 25 с напряжением нуля. Если это напряжение не равно нулю, то напряжение источника 23 образцовых напряжений, являющегося одним из источников ЦАП 6, корректируется с помощью резистивной матрицы

27 и блока 29 ключей, управляемых ко7 1449926 8 дом реверсивного счетчика 31. Код реверсивного счетчика 31 изменяется по суммирующему входу через элемент И

37, если U „(0, и по вычитающему входу через элемент И 36, открытый

5 элементом НЕ 34 и компаратором 25, если Ццд„ О, импульсами с генератора 33 тактовых импульсов. Когда блок

18 сравнения кодов выдает сигнал на коррекцию масштаба калибратора, то открываются элементы И 38 и 39. Выходное напряжение Пцдл ЦАП 6 сравнивается на компараторе 26 с образцовым напряжением П, поступающим с источника 24 образцовых напряжений и с помощью резистивной матрицы 28, блока 30 ключей, управляемых кодом реверсивного счетчика 32, устанавливается масштабный коэффициент ЦАП 6 .

Код реверсивного счетчика 32 изменяется по суммирующему входу через элемент И 39, если U@> 4 U» и по вычитающему входу через элементы И 38, НЕ 35, если Upped) П, импульсами с генератора 33 тактовых импульсов.

Коррекция нуля в выходном масштабном преобразователе 7 происходит следующим образом (фиг.4).

Блок 17 сравнения кодов выдает сигнал разрешения коррекции на ключ

42. Необходимое условие, что нуль

ЦАП 6 скорректирован раньше. Выходное напряжение масштабного преобразователя 7, отличное от нуля, усредняется интегратором 40, усиливается усилителем 41 для подачи на аналоговый запоминающий блок 43 большей величины и через ключ 42 запоминается в аналоговом запоминающем блоке 43.

Это напряжение в противофазе через делитель 44 подается в выходной масштабный преобразователь 7.

Таким образом, в процессе развертывания синтезируемого сигнала находятся критические точки, по которым оперативно осуществляется коррекция аналоговых узлов, формирующих выходное напряжение калибратора, что позволяет повысить точность в 2-3 раза.

Точность повышается, кроме того, за счет ввеления линейно-ступенчатой аппроксимации, которая позволяет определить критические точки синтезируемого сигнала.

Формула изобретения

Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот, содержащий по10

55 следовательно соединенные задатчик кода и оперативное запоминающее;стройство, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и выходной масштабный преобразователь, выход которого является выходои калибратора, а также формирователь сетки частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок регистров, реверсивный счетчик, сумматор, регистр, управляемый генератор частоты, трн блока элементов И, три блока сравнения кодов, два блока переключателей, два блока коррекции, причем вход блока регистров соединен с выходом задатчика кода, первый выход блока регистров подключен к второму входу выходного масштабного преобразователя, а второй выход объединен с первым входом управляемого генератора частоты и входом формирователя сетки частот, первый вход регистра подключен к выходу оперативного запоминающего устройства и к первому входу реверсивного счетчика, выход которого объединен с первыми входами сумматора, первого, второго и третьего блоков сравнения кодов и цифроаналогового преобразователя, а второй и тре- тий входы реверсивного счетчика соединены соответственно с выходами первого и второго блоков элементов И, первые входы которых подключены к выходу управляемого генератора частоты, а вторые входы соединены с первым и вторым выходами первого блока сравнения кодов, второй вход и третий выход первого блока сравнения кодов подключены соответственно к второму входу сумматора, выходу регистра и к первому входу третьего блока элементов И, второй вход которого соединен с выходом формирователя сетки частот, а выход соединен с вторыми входами оперативного залоиинающего устройства и регистра, вторые входы второго и третьего блоков сравнения кодов соединены с выходаии, соответственно, первого и второго блоков переключателей, а выходы соединены, соответственно, с первыми входами первого и второго блоков коррекции и с вторым входом первого блока коррекции, третий вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, выход первого блока коррекции подключен к второму входу

9 1449926

10 цифроаналогового преобразователя, а которого соединен с выходом второго второй вход второго блока коррекции блока коррекции, выход сумматора подсоединен с выходом выходного масштаб- ключен к второму входу управляемого ного преобразователя, третий вход генератора частоты.

1449926

Составитель Н.Федоров

Техред М,.1ипык

Корректор О.Кравцова

Редактор E.Ïàïï

Прои водственн; †полиграфическ предприятие, r. Ужгород, ул . Проектная, Заказ 6963/45 Тираж 772 Подписное

ВНИНПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 /5