Формирователь сигнала с заданными значениями коэффициента нелинейных искажений

 

Изобретение касается радиотехнических измерений. Цель изобретения -- повышение точности и получение линейной шкалы. С этой целью в формирователь, содержащий первый повторитель 1, выход которого соединен со входом ограничителя 2, и резистивный делитель 3, средний вывод которого подключен ко входу второго повторителя 4, введен инвертирующий сумматор 5, причем выход ограничителя 2 соединен с первым выводом резистивного делителя 3, а второй вывод резистивного делителя 3 соединен с общей шиной, кроме того, выход первого повторителя 1 подключен к первому входу инвертирующего сумматора 5, а выход второго повторителя 4 ко второму входу инвертирующего сумматора. 1 ил.

СОК)З CORf. Tt-.ÊÈX

СОЦИЛЛИС ГИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК (с11 G 01 L 23/20

ГОСУДАРСТВЕ ННОГ Г1А1 Е11ТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь ="1 ь 1 у

СО

i<) Ю

С

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4933266/21 (22) 30.04.91 (46) 15.03.93, Бюл, N 10 (71) Научно-производственное объединение

"Метрология" (72) А. М, Трунов (56) Петров Г. Б. Новый прибор для поверки . ИНИ, Труды метрологических институтов

СССР. Исследование в области радиоизмерений, Вып, 9, Харьков, 1972, с. 47 — 52.

Авторское свидетельство СССР

N. 834589, кл, G 01 R 23/20, 1979. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛА С 3АДАННЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ

„.,Я2„„1802303 Al (57) Изобретение касается радиотехнических измерений. Цель изобретения — повышение точности и получение линейной шкалы. С этой целью в формирователь, содержащий первый повторитель 1,. выход которого соединен со входом ограничителя 2, и резистивный делитель 3, средний вывод которого подключен ко входу второго повторителя 4, введен инвертирующий сумматор

5, причем выход ограничителя 2 соединен с первым выводом резистивного делителя 3, а второй вывод резистивного делителя 3 со- единен с общей шиной, кроме того, выход первого повторителя t подключен к первому входу инвертирующего сумматора 5, а выход второго повторителя 4 ко второму входу инвертирующего сумматора. 1 ил, 1802303

Изобретение относится к технике радиотехнических измерений, в частности к устройствам формирования сигналов с заданными значениями коэффициента нелинейных искажений (или коэффициента гармоник).

Целью. изобретения является повышение точности калибровки и получения линейной (равномерной) шкалы, На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит входной повторитель 1 (на операционном усилителе); ограничитель 2 (операционный усилитель, диоды

Д1, Д2, резисторы R1, R2, Яз) резисторный образцовый делитель 3, повторитель 4 (на операционном усилителе), инвертирующий сумматор 5 (на операционном усилителе и резисторах R4, Я5. R6, Я7).

Функциональные узлы соединены следующим образом: выход повторителя 1 соединен со входом ограничителя 2, к выходу которого подключены крайние выводы образцового делителя 3, а средний вывод делителя 3 подключен ко входу повторителя 4, выход которого соединен с первым входом инвертирующего сумматора 5, второй вход сумматора 5 соединен с выходом входного повторителя 1, причем входом устройства является вход повторителя 1, а выходом устройства — выход сумматора 5, Устройство работает следующим образом, Синусоидальный входной сигнал через повторитель 1 поступает на вход ограничителя 2 и на вход инвертирующего сумматора

5.

На выходе ограничителя (имеющего постоянный угол отсечки 0= 90 ) сигнал имеет вид.инвертированных синусоидальных полупериодных импульсов. которые поступают на вход образцового делителя 3, с выхода которого эти импульсы поступают на второй вход сумматора 5.

Математйческое обоснование работы устройства состоит в следующем. При единичной амплитуде входного напряжения и при угле отсечки ограничителя г7 = 90 выходное напряжение ограничителя 2 описывается выражением;

R2 1 2 cos 2 cut

Овыхргр (= ) (S1I1 Г1) t — (Я1 2 Г 3

COS 4î) t

Коэффициент нелинейных искажений сигнала на выходе ограничителя равен;

K(,— (1)

5 Напряжение на выходе устройства Овых, устр. представляет собой сумму синусоидального напряжения U выходного напряжения ограничителя, ослабленного

Ro

10 делителем в и раз (и — „, где R, и Я,—

Ях +Яо соответственно сопротивления частей делителя);

R6 R6 Ro живых.устр. = (— $ и Й) t + — — . х

R4 Я5 Ro+Rx

15 ° Я2 1 2,cos 2ас cos 4вт х (— — 1 — в!па — -(R1 2 л 3 15

-+ )71

При крайнем положении движка делителя, соответствующего коэффициенту деления n = 1 (при Rx = О, и =

Ro Ro — — 1) в предлагаемом устЯо + Ях Яо + 0 ройстве напряжения (синусоидальное и вы. ходное напряжение . ограничителя) суммируются в соотношении один к двум.

Это обеспечивается выбором сопротивлений ограничителя R1 = Rz и сопротивлений сумматора R6 = R6 и R4= 2 Я6 (сопротивления задают отношение коэффициентов передачи напряжений равное один к двум).

Такой подбор сопротивлений нетрудно выполнить с высокой точностью, т,к, с наименьшей погрешностью можно подобрать равные сопротивления R, а последовательным соединением двух таких сопротивлений образовать сопротивление 2 R.

Для высокоточной индикации отношения коэффициентов передачи напряжений (равного один к двум) может также служить и отсутствие первой гармоники на выходе устройства при установке в левое положение движка образцового делителя (Я„= 0;

Ro+Rx= R.: п — = " — 1) и при

45 Ях+Я 0+Я обеспечен ном угле отсечки ограничителя В =

=90О. Обращение в нуль первой гармоники может контролироваться практически с какой угодно высокой чувствительностью посредством селективного прибора. например, анализатора.спектра.

Обозначив коэффициент деления делиRo теля Il =, и учитывая, что R1 = R2 и

Яx+Яо

R6 = R6 и что R4 = 2 R6, получим выходное напряжение устройства:

1 ° 2

Овых.устр. = — (1 — fl) ЯП О! t + П вЂ” Х

2 л ,cos 3 го t cos 4 и t

3 15

1802303

Коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения формирователя равен г 12 12

К л 3 15 — ) +(„) +.. (1 — и)

УЧитывая выражение (1) получим

К 1 — . К о (2)

Ro где и = — коэффициент деления деRx+ Ro лителя

Rx u Ro — сопротивления частей делителя 3 (см. фиг. 1).

Выразив коэффициент деления делителя через отношение (Ro и Rx) частей делитеRo m л4, равное m = —, получим n =

Rx 1+m

Подставив это значение и в выражение (2), получим линейную зависимость (линейную шфалу);

Ro

«о К о (3) . х где

Кь = 0,43522 = const.

Как следует из выражения (3), получаемфе калиброванные значения пропорциоRo н льны отношению сопротивлений — = m, Rx таким образом получили линейную или равномерную шкалу задаваемых калиброванн х значений коэффициента нелинейных искажений.

Предлагаемое устройство обладает по сравнению с прототипом преимуществом— повышением точности задания калиброванных значенйй.

Для обоснования повышения точности приведем составляющие погрешности предлагаемого устройства: погрешность за счет коэффициента нелинейных искажений исходной синусоиды; погрешность за счет собственных нелинейных искажений вносим х схемой; погрешность за счет неточност и задания углы отсечки 0, т.е. погрешность за счет неточности задания величины Kfo; погрешность за счет неточности зацания коэффициента деления делителя, !

Первые три составляющие погрешност1л одинаковы для прототипа и предлагаемого устройства и поэтому при сравнительной оценке погрешностей заявI ленного устройства и прототипа могут не приниматься в учет.

Четвертая составляющая погрешности — погрешность за счет делителя — различна для прототипа и предлагаемого устройства, этв составляющая погрешности меньше у предлагаемого устройства, что доказывается нижеследующим.

Для прототипа уравнение калибровки описывается выражением:

К Гп

f1 . 1 и

Ку г.

Ro

10 Rx где m = — — отношение сопротивлений частей делителя.

Из этого выражения можно получить формулу погрешности в виде:

Д%1 ДKfo+(1 + Kf1) 2. ДR

ДК, где — составляющая погрешности за

fo счет неточности задания угла отсечки, т.е.

t неточности задания величины, оценивается величиной 0,01 Д. Очевидно, что погрешность за счет делителя

25 ()делителя = (1 + — ) 2 (4)

К к, R

AR где — — относительная погрешность соR противлений частей делителя, 30 Поскольку для предлагаемого устройства уравнение калибровки имеет вид К =

m К,, то из этого выражения следует, что аналогичные погрешности для предлагаемого устройства имеют вид

35 ДKf ДKfo Дгп

К о

Составляющая погрешности эа счет неточности установки величины оценивается той же величиной, что и у прототипа, так как в предлагаемом устройстве используется такой же ограничитель, как и у прототипа.

Как следует из полученного выражения, погрешность за счет делителя равна . ЛК дm ()делителя—

Kf m

Ro

Поскольку m = —, то, принимая равныRx

ДRo ми относительные погрешности

Ro

ДR. bR (как и у прототипа), получим

Rx R для предлагаемого устройства погрешность эа счет делителя ()делителя = 2 . (5)

f1

Как следует из полученного выражения, величина погрешности за счет делителя для предлагаемого устройства не зависит от ве1802303 шкалы калиброванных значений коэффициента нелинейных искажений. носит

К %

20 о/

50 %

300 "

5О0/

Составитель A.Òðóíîâ

Техред УУЛоргентэл Корректор Н.Король

Редактор

Заказ 846 1 ир ж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Мп квэ, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производ-.геенно издэгел с ий комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101

AR личины К и равна 2 — — — во всем диапазоне

R задаваемых К от 0 до сс. По сравнению с прототипом это является преимуществом, поскольку у прототипа зта погрешность существенно возрастает с увеличением Kfi, В таблице представлены значения погрешностей за счет делителя для прототипа и предлагаемого устройства, полученные по формулам {4) и (5) при одном и том же значении = 0,05% для различных значений

ЛЯ

Kf1.

Из полученных численных значений видно, что предлагаемое устройство имеет меньшую погрешность, а значит использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность. что является преимуществом предлагаемого устройства, Кроме того, дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является наличие линейной или равномерной

Формула изобретения

5 Формирователь сигнала с заданными значениями коэффициента нелинейных искажений, содержащий первый повторитель, выход которого соединен с входом ограничителя и резистивный делитель, средний вы10 вод которого подключен к входу второго повторителя, отличающийся тем,что, с целью повышения точности и получения линейной шкалы, в него введен инвертирующий сумматор, причем выход ограни15 чителя соединен с первым выводом резистивного делителя, а второй вывод резистивного делителя соединен с общей шиной. кроме того, выход первого повторителя подключен к первому входу инвертирующе20 го сумматора, а выход второго повторителя— к второму входу инвертирующего сумматора.