Калибратор сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для поверки измерителей нелинейных искажений. Цель изобретения - расширение диапазона и уменьшение дискретности изменения коэффициента гармоник формируемого сигнала. Калибратор содержит блок 1 управления, делитель 4 частоты, источник 11 образцового напряжения, цифроаналоговый преобразователь 15 и усилитель 16. Введение блока 2 вычисления функции арксинус, перестраиваемого генератора 3 импульсов, элемента 2И 5, блока 6 регистрации, сумматоров 7 и 8, вычитателя 9, счетчика 10 и элементов 12, 13, 14 задержки позволяет производить оперативное вычисление временных и амплитудных параметров формируемого сигнала для заданной сетки значений коэффициента гармоник. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) SU(II) (51)5 G 0 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4468603/24-21 (22) 01.08.88 (46) 07.04.90. Бюл. Ф 13 (72) M.ß.?1èíö, В.H.×èíêîâ, С.А.Кравченко, Ю.А.Немшилов и В.Г.Поляков (53) 621.317.341(088.8) (56) Струнин А.Г., Шурпач С.А. Образцовые калибраторы коэффициента гармоник систем автоматизированного контроля. — В сб ° Труды ИЭАН УССР. Элементы и схемы электроизмерительных устройств и систем. — Киев: Наукова думка, 1985, с ° 108-115.

Авторское свидетельство СССР

?? 1322177, кл. G 01 R 23/20, 1.987. (54) КАЛИБРАТОР СИГНАЛОВ, НОРМИРОВАН НЫХ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ГАРМОНИК (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использовать2 ся для поверки измерителей нелинейных искажений. Цель изобретения - расширение диапазона и уменьшение дискретности изменения коэффициента гармоник формируемого сигнала. Калибратор содержит блок 1 управления, делитель 4 частоты, источник 11 образцового напряжения, цифроаналоговый преобразователь 15 и усилитель 16. Введение блока 2 вычисления функции арксинус, перестраиваемого генератора 3 импульсов, элемента 2И 5, блока б регистрации, сумматоров 7 и 8, вычитателя 9, счетчика 10 и элементов 12, 13, 14 задержки позволяет производить оперативное вычисление временных и амплитудных параметров формируемого сигнала для заданной сетки значений коэффициента гармоник. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 1555677

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования сигнала с заданными калиброванными значениями коэффициента гармоник.

Цель изобретения — расширение диапазона и уменьшение дискретности из.менения коэффициента гармоник формируемого сигнала. 10

На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого калибратора; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы; на фиг. 3 — блок управления; на фиг. 4 — временная диаграмма его ра- 15 боты.

Калибратор (фиг. 1) содержит блок 1 управления, блок 2 вычисления функции арксинус (БВФА), перестраиваемый ге-. нератор 3 импульсов (ПГИ), делитель 4 20 частоты, элемент 2И 5, блок 6 регистрации, сумматоры 7 и 8, вычитатель 9, . счетчик 10, источник 11 образцового напряжения (ИОН), элементы 12 — 14 задержки, цифроаналоговый преобразо- 25 ватель (ЦАП) 15, усилитель 16.

БВФА 2 собран на основе постоянных запоминающих устройств, у которых адресный вход является входом значений аргумента, а с выхода снимаются зна- 30 чения функции, в частности арксинуса, от этого аргумента. У элемента 2И 5 второй вход инверсный.

Сумматоры 7 и 8 и вычитатель 9являются накапливающими и содержат регистры, сумматоры, преобразователи в дополнительный код и селектор-мультиплексор.

Первый (управляющий) вход сумма- 40 тора 7 подключен к выходу элемента 12 задержки, а выход через БВФА 2 соединен с первым (информационным) входом вычитателя.9. Второй (управляющий) вход вычитателя 9 подключен к точке, 45 объединяющей выход и вход соответственно элементов 13 и 12 задержки, а выход соединен-с первым (информационным) входом счетчика 10. Второй (счет1%k Ô) вход счетчика 10 подключен к точке, объединяющей вход делителя 4 частоты и выход ПГИ 3. Третий (установочный) вход счетчика 10 объединен с входом и выходом соответственно эле.ментов 13 и 14 задержки, а выход сое динен с точкой, объединяющей вход

I элемента 14 задержки, второй вход блока 1 управления и первый вход эле1 мента 2И 5. Выход последнего подключен к первому (управляющему) входу сумматора 8, выход которого соединен с первым входом ЦАП 15. ИОН 11 подключен к второму входу ЦАП 15, выход которого последовательно через усилитель 16 соединен с выходным разъемом калибратора. Второй (информационный) вход сумматора 8 подключен к четвертому выходу блока 1 управления. Первый, второй, третий, пятый, шестой и седьI мой выходы блока 1 управления соединены соответственно с вторым (информационным) входом сумматора 7, с первым входом (входом запуска) ПГИ 3, с вторым входом (входом установки частоты) ПГИ 3 и одновременно с первым входом блока 6 регистрации, вторым, третьим и четвертым входами блока 6 регистрации. Первый ввод блока 1 управления подключен к точке, объединяющей выход делителя 4 частоты и второй вход элемента 2И 5.

Блок 1 управления (фиг. 3) содер-. жит клавишное устройство 17, схему

18 сдвига, блок 19 деления, схему 20 анализа, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 21, преобразователи 22 и 23 в дополнительный код (ПДК), дешифратор 24, селекторы-мультиплексоры 25 и 26, счетчики 27 и 28, счетный триггер 29 и формирователи 30 и,31.

Первый и второй выходы клавишного устройства 17 являются вторым и третьим выходами блока 1 управления, Третий выход клавишного устройства 17 соединен с первым входом блока 19 деления и подключен к точке, объединяющей первые входы ПЗУ 21, счетчика 27 и третьей вход схемы 20 анализа, четвертый выход служит пятым выходом блока 1 управления и соединен с вторыми входами блока 19 деления и схемы 20 анализа. Пятый выход клавишного устройства 17 является шестым выходом блока 1 управления и подключен к точке, объединяющей первый вход схемы 20 анализа и второй вход ПЗУ 21. Выход последнего соединен с первым входом схемы 18 сдвига, второй вход которой подключен к выходу дешифратора 24.

Выход схемы 18 сдвига соединен непосредственно с вторым входом и через

ПДК 23 с первым входом селекторамультиплексора 26, выход которого служит первым .выходом блока 1 управ- ления. Выход блока 19 деления подключен к второму входу и через ПДК 22 к первому входу селектора-мультиплек55677

В предлагаемом калибраторе по исходным значениям К вЂ” коэффициента гармоник, р — числа участков аппроксимации на четверть периода, U — амплитуды формируемого сигнала производится циклическое вычисление временных и амплитудных параметров сигнала согласно соотношениям, о(; =arcaing;=arcain((a(21-1)) 1 (1) (2) где ()(; и U; . — значения i-x момента дискретизации и уровня квантования;

i=1, р вЂ, номер участка аппроксимации;

P — параметр, определяемый значениями Кг и р;

К г (ии

Исходные значения параметра р4 ; сетки значений К(.(0) (К К „н) по .(О P « 1) определяются для заданной . формуле (4) Четвертая операция. Приращение формируемого сигнала по амплитуде ДБ вычисляется в блоке 19 деления по за" данным значениям U и числа р.

15 сора 25, выход которого является четвертым выходом блока 1 управления.

Третий вход селектора-мультиплексора 25 подключен к выходу счетного триггера 29, соединенного по входу с выходом формирователя 30. Вход последнего подключен к точке, объединяющей третий вход селектора-мультиплексора 26 и первый вьгод счетчика

28, соединенного по второму выходу через формирователь 31 с установочными входами счетчика 27 сумматоров 7 и 8 и вычитателя 9. Вход счетчика 28 служит первым входом блока 1 управления, седьмой выход которого является выходом схемы 20 анализа. Второй вход блока 1 управления подключен к второму входу счетчика 27, соединенного по выходу с вторым входом дешифратора 24.

g U — шаг изменения амплитуды.

Работа устройства начинается с подготовительного этапа. Ра этом этапе практически одновременно выполняются четыре операции.

Первая операция. На клавишном устройстве 17 блока 1 управления устанавливаются необходимые значения коэффициента гармоник К„ амплитуды ищу частоты f и .количества участков аппроксимации р формируемого. сигнала.

Набранные значения К„, U u f отображаются на цифровом табло блока 6 регистрации, Вторая операция. Одновременно с отображением информации заданные значения параметров сигнала анализируют20 ся в схеме 20 анализа, Если введенные значения параметров сигнала не соответствуют допустимому диапазону их изменения, то по седьмому выходу блока 1 управления в блоке 6 регистрации

25 включается транспарант "Не норма ввода" с указанием параметра, который неверно указан.

Третья операция. Для заданных значений IC» и р из ПЗУ 21 выбирается код числа(ц, который затем подается на схему 18 сдвига. Значения этих кодов предварительно вычисляются и записываются в ПЗУ 21. Коды числа Р определяются следующим образом. Задавшись числом р (исходя из быстродействия используемой элементной базы), вычисляют минимальное значение Kf которое ,можно сформировать при данном коли- . честве участков аппроксимации, соглас40 но выражению .

1555677

Таким образом, по завершении подготовительного этапа в блоке 6 регистрации отображаются заданные значения параметров формируемого сигнала, а необходимые для дальнейшей работы значения параметра ц и приращения амплитуды gU снимаются соответственно с выходов ПЗУ 21 и блока 19 деления. 10

Непосредственное формирование выходного сигнала начинается с нажатия кнопки "Пуск" в клавишном устройстве 17. По этому сигналу с второго выхода блока 1 управления запускается.

ПГИ 3 (фиг. 2а), значение частоты на выходе которого устанавливаются по третьему выходу блока 1 управления в зависимости от периода Т выходного сигнала. Счетные импульсы с выхода 20

ПГИ 3 поступают на входы счетчика 10 и делителя 4 частоты. Из исходной последовательности импульсов в делителе 4 частоты выделяются импульсы (фиг. 2б и 4а), соответствующие момен-25 там времени О, Т/4, 2Т/4 и ЗТ/4 формируемого сигнала. Эти импульсы подаются по первому входу блока 1 управления на вход счетчика 28, коэффициент пересчета которого равен четырем 30 (фиг. 4,б - первый и в — второй выходы счетчика 27) и инверсный вход элемента 2И 5.

При каждом обнулении счетчика 28 в блоке 1 управления на выходе формиро- 3 вателя 31 организуется импульс на-. чальной установки (фиг. 2в или 4г), которым в сумматор 7 записывается код (М с его входа, в сумматор 8 вводится код, соответствующий нулевому уровню 40 напряжения выходного сигнала, вычитатель 9 и счетчик 10 обнуляются, а в счетчик 27 заносится код числа р.

В связи с этим дальнейшее пояснение . работы калибратора целесообразно при- 45 водить начиная с момента окончания (t=T) или начала (t=O) формирования очередного периода выходного сигнала.

Таким образом, по окончании операций начальной установки на первый вход вычитателя 9 подается код о ; =

=arcsinp, который вычисляется в БВФА

2, а с его выхода снимается модуль разности содержимого внутреннего регистра, равного нулю для этого момента времени, и входного кода М . При обнулении счетчика 10 на его выходе образуется импульс (фиг. 2г, первый импульс), который поступает на второй вход блока 1 управления и входы элемента 2И 5 и элемента 14 задержки.

Первый и последующие импульсы обнуления с выхода счетчика 10 задерживают-. ся на элементе 14 задержки на время (фиг. 2д), необходимое для проведения операций начальной установки.

Задержанные импульсы с выхода элемента 14 задержки осуществляют запись входного кода в счетчик 10, который равен К, для анализируемого момента времени. Эти же импульсы дополнительно сдвигаются на элементе 13 задержл ки на время (фиг. 2е), в течение которого производится запись в счетчик 10. Импульсами с выхода элемента 13 задержки информация с входа вычитателя 9 переписывается в его внутренний регистр. Так для момента времени t 0 с задержкой а = ь,+ 1 в вычитатель 9 введен код о,. Очередное изменение содержимого сумматора 7 осуществляется при поступлении импульсов с выхода элемента 12 задержки через временной .интервал (фиг. 2ж) по отношению к моменту врел л мени t=, + с, который определяется временем записи информации во внутренний регистр вычитателя 9.

В этом время содержимое счетчика

10 с приходом каждого счетного импульса от ПГИ 3 последовательно уменьшается до нуля, чем обеспечивается преобразование кода д, длительности первого интервала времени непосредственно во временной интервал.

При обнулении счетчика 10 íà его выходе образуется импульс, которым стробируется проведение вычислительных операций в калибраторе, а именно запись кода длительности очередного интервала!О(., вЂ,К (формируемого сигналА в счетчик 10, запоминание значения очередной точки дискретизации О < в вычитателе 9 и вычисление нового значения аргумента = +2 р согласно выражению (1) в сумматоре 7. Формирование второго, третьего и последующих временных интервалов производится аналогичным образом.

Импульсы с выхода счетчика 10, соответствующие окончанию очередного временного интервала, подаются через элемент 2И 5 на стробирующий вход сумматора 8. Из этой последовательности в связи с тем, что второй вход элемента 2И 5 инверсный, удаляются импульсы в моменты времени t=O, t=T/4, 15

Ц 15556

t=2T/4 и =ЗТ/4 (фиг. 2з). С приходом каждого импульса на первый вход сумматора 8 к его содержимому прибавляется код, присутствующий на втором входе. Значение кода суммы преобразуется

ЦАП 15 в соответствующий уровень напряжения и через усилитель 16 передается на выход калибратора (фиг. 2и или 4з).

Последовательное увеличение кодов фазы М, и напряжения U, согласно выражениям (1) и (2) прекращается по окончании формирования первой четверти периода выходного сигнала.

В этот момент времени (t=T/4) импульсом с выхода делителя 4 частоты изменяется состояние счетчика 28 в блоке

1 управления, первым выходом которого (фиг. 4б) непосредственно управляется селектор-мультиплексор 26 и через формирователь 30 (фиг, 4д) и счетный триггер 29 (фиг. 4е) задается режим работы селектора-мультиплексора 25.

Причем нулевые потенциалы на первом выходе счетчика 28 (фиг. 4б) и выходе счетного триггера 29 (фиг. 4е) соответствуют .положительным приращениям аргумента Р; и уровня напряжения формируемого сигнала. Поэтому в момент З0 времени t=T/4 осуществляется подключение первых входов селекторов-мультиплексоров 25 и 26 к их выходам, а следовательно, значения приращений аргумента р; и уровня напряжения AU З5 подаются в сумматоры 7 и 8 соответственно в дополнительных кодах. Этим достигается уменьшение кодов фазы р и напряжения U;- на второй четверти периода выходного сигнала. 40

Дальнейший алгоритм работы калибратора аналогичен описанному. Отличие состоит лишь в том, что знак приращения аргумента P, на первой и третьей четвертях и амплитуды Ц, на первой 45 и четвертой четвертях периода формируемого сигнала положителен, а в остальных случаях знак их приращения отрицателен.

Как указывалось, импульсы с выхо- 50 да счетчика 10, соответствующие окончанию очередного участка формируемого сигнала, поступают по второму входу блока 1 управления на вычитающий вход счетчика 27. Коэффициент пересчета 55 этого счетчика устанавливается по его первому входу и равен числу р.

В связи с тем, что первое и последнее приращения аргумента Р со77 10 гласно выражению (1) равно значению параметра р (в то время, как в остальных случаях оно равно удвоенному значению параметра 1 ) дешифратор 24 настроен на коды нуля и единицы. Поэтому появление кодов нуля и единицы на выходе счетчика 27 сопровождается формированием управляющего воздействия на выходе дешифратора 24 (фиг.4ж).

Этим воздействием производится сдвиг. вправо содержимого схемы 18 сдвига и значение кода р с ее входа поступает на выход без изменения. По окончании управляющего воздействия с выхода дешифратора 24 в схеме 18 сдвига осуществляется сдвиг влево, чем достигается увеличение входного кода )М в два раза.

Таким образом, в калибраторе приращения аргумента P, изменяется не только по знаку, но и по значению, чем достигается задание фазы с ; согласно формулы (1).

Для формирования сигнала, нормированного по коэффициенту гармоник с другими параметрами, достаточно набрать их значения на клавишном устройстве 17.

Использование предлагаемого калибратора сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник, обеспечивает расширение диапазона и уменьшение дискретности изменения коэффициента гармоник формируемого сигнала, так как для формирования одного и того же количества значений коэффициента гармоник объем запоминающих устройств по отношению к известному должен быть в 2р раэ меньше, т,е. при одинаковом объеме запоминающих устройств в пред-лагаемом калибраторе сетка значений коэффициента гармоник может быть увеличена в 2р аз; цифровое управление амплитудой выходного сигнала, так как приращение амплитуды ЬБ вычисляется в зависимости от требуемой амплитуды выходного сигнала, причем его значение определяется разрядностью используемого цифроаналогового преобраэова" теля и может быть задано сколь угодно малым; более эффективное управление, частотой формируемого сигнала, так как частотный диапазон и дискретность изменения по частоте зависит от используемого перестраиваемого генератора импульсов и быстродействия элементной базы и не зависит от объема запоминающих устройств; повьппение.

11 1S5567 достоверности измерений за счет контроля действий оператора оперативного отображения информации и индикации неправильных действий оператора.

Формула изобретения

1. Калибратор сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник, содержащий делитель частоты, блок управления 10 и последовательно соединенные источник образцового напряжения, цифроаналоговый преобразователь и усилитель, выход которого соединен с выходом калибратора, о т л и ч а ю щ и й- „ с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения надежности калибратора, в него введены два сумматора, блок вычисления функции арксинус, перестраиваемый генератор импульсов, 20 вычитатель, счетчик, элемент 2И, три элемента задержки и блок регистрации, причем первый вход первого сумматора соединен с выходом первого элемента задержки, а выход через блок вычисле- 25 ния функции арксинус соединен с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с выходом и входом соответственйо второго и первого элементов задержки, а выход соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с входом делителя частоты и выходом перестраиваемого генератора импульсов, третий вход соединен с выходом и входом соответственно третьего и второго элементов за35 держки, а выход соединен с входом третьего элемента задержки, вторым входом блока управления и первым входом элемента 2И, подсоединенного выходом к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с нервым входом цифроанало- . гового преобразователя, а второй вход соединен с четвертым входом блока уп;равления, первый, второй, третин, пя-.

45 тый, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с вторым входом первого сумматора, с первым входом перестраиваемого генератора

50 импульсов, с вторым входом перестраиваемого генератора импульсов и одновременно с первым входом блока реги--страции, вторым, третьим и четвертым входами блока регистрации, а первый вход соединен с выходом делителя час =,. 55 тоти и вторым входом элемента 2И. !

2. Калибратор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок управления выполнен в виде клавишного устройства, счетчика и постоянного запоминающего устройства, блока сдвига, блока деления, блока анализа, двух преобразователей в дополнительный код, двух селекторов-мультиплексоров, дешифратора, счетного триггера, двух формирователей и счетчика, причем первый и второй выходы клавишного устройства соединены с вторым и третьим выходами блока управления, третий выход соединен с первым входом блока деления и с первыми входами постоянного запоминающего устройства, первого счетчика и третьим входом блока анализа, четвертый выход соединен с пятым выходом блока управления и с вторыми входами блока деления и блока анализа, а пятый выход соединен с шестым выходом блока управления, с первым входом блока анализа и вторым входом постоянного. запоминающего устройства, соединенного по выходу с первым входом блока сдвига, второй вход которого подключен к выходу дешифратора, а выход соединен с вторым входом и через второй преобразователь в дополнительный код — с первым входом второго селектора-мультиплексора, выход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход блока деления соединен с вторым входом и через первый преобразователь в дополнительный код с первым входом первого селектора-мультиплексора, выход которого соединен с четвертым выходом блока .управления, а третий вход селектора-мультиплексора соединен с выходом счетного триггера, соединенного по входу с выходом первого формирователя, вход которого соединен с третьим входом второго селектора-мультиплексора и первым выходом второго счетчика, соединенного по второму выходу через второй формирователь с установочными входами первого счетчика, первого-и второго сумматоров и вычитателя, а вход второго счетчика соединен с первым входом блока управления, седьмой выход которого соединен с выходом блока анализа, а второй вход соединен с вторым входом первого счетчика, соединенного по выходу с входом дешифратора.

1555677

° ° ° ° ° ° р ° ° Ф

° °

Уиг.2

1555677

Составитель А.Дворников

Техред М,Дидык Корректор Т,.Палий

Редактор Н.Бобкова

Я

Заказ 554 Тираж 55б Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101