Аналоговое запонинающее устройство для узкополосного сигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 695391 А С 27 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЛЬСТ РСКОМУ СВИ К(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИРОЙСТВО ДЛЯ УЗКОПОЛОЛА(57) Изобретизмерительнможет бытьцифровой обным спектрбретения яаналоговогоПоставленнадения инвер НАЮЩЕЕ УСТ СНОГО СИГНА кий инст Головченко,й о-цифровы кое ради ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Бахтиаров Г.Д, и др. Аналпреобразователи, М.: Сове1980, с.145, рис,6.24,ение относитсяой и вычислитеиспользованоработки сигналом рабочих частвляется повышзапоминающея цель достигаетирующего 1 и к автоматике, льной технике и в устройствах ов с ограниченот. Целью изоение точности го устройства. тся за счет вве- параллельного1695391 15 сумматоров, инте ратора 2, генератора 12 низкой частоты, первого и второго выпрямителей 10 и 11, третьего ключа б, полосового фильтра 14 и источника 13 опорного напряжения. Выборка и запоминание в устройстве реализованы на базе интегратора со сбросом, Стабилизация параметров цепи выборки и запоминания осуществляется подачей на вход устройства параллельно основному тестовоо сигнала, частотный Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть йспольэовано в устройствах цифровой обработки сигналов с ограниченным спектром рабочих частот.Целью изобретения является повышение точности аналогового запоминающего устройства,На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит инвертирующий сумматор 1, интегратор 2, операционный усилитель (ОУ) 3, ключи 4 - б, одновибратор 7, накопительный элемент на конденсаторе 8. согласующий элемент на резисторе 9, выпрямители 10 и 11, генератор 12 низкой частоты, источник 13 опорного напряжения, полосовой фильтр 14 и параллельный сумматор 15,Устройство работает следующим образом.При поступлении на управляющий вход устройства импульса замыкаются кл очи 4 и 6 и происходит разряд конденсатора : в интеграторе на ОУ 3, т,е. сброс интеграт.:ра на ОУ 3 в исходное (нулевое) состояние. По срезу управляющего импульса ключи 4 и 6 размыкаются, запускается одновибратор 7, который вырабатывает импульс выборки, открывающий ключ 5. При этом входной аналоговый сигнал через сумматор 1 и ключ 5 поступает на вход интегратора на ОУ 3, Если коэффициент усиления инвертирующего сумматора 1 равен единице, то за время длительности импульса выборки Лт на выходе ОУ 3 в результате интегрирования входного сигнала устанавливается напря- жение Лт.ьых - Овх (0 )о,Т 1гдэ Овх 0) - среднее значение входногонапряжения эа время интегрирования; 20 25 30 3550 55 спектр которого отличается от частотного спектра основного сигнала с последующим цастотным разделением сигналов, Автоматицеское регулирование величины постоянной времени интегратора и напряжения смещения нулевого уровня позволяет не менее, чем в 10 раз повысить точность широкополосного аналогового устройства по сравнению с аналогичными по полосе пропускания. 1 ил. Т 1 - постоянная времени интегратора, равная произведению емкости конденсатора 8 на сопротивление резистора 9;д - аддитивная погрешность.Как видно из приведенной формулы, выходное напряжения предлагаемого устройства так же, как и в прототипе, пропорционально входному напряжению с коэффициентом пропорциональности Кт = Л 1/Т 1, причем данный коэффициент К трудно поддерживать постоянным ввиду нестабильности емкости конденсатора 8, сопротивления замкнутого ключа 5 и длительности импульса выборки Л 1 на выходе одновибратора 7. Кроме того, аддитивная погрешность д в прототипе может быть весьма существенной как из-эа напряжения смещения нуля ОУ 3, так и из-за коммутационной погрешности в результате прохождения на конденсатор Я параэитного заряда при вклюцении клюцей 4 и 5, Введение в предлагаемое устройство элементов 1, 2, б, 10 - 15 позволяет скомпенсировать эти погрешности эа счет сужения полосы рабочих частот входного аналогового сигнала, Предлагаемое устройство предназначено для работы с гармоническим входньм сигналом с цастотой с порядка 1 ПЛГц. При этом поскольку входной сигнал устройства не содержит постоянной составляющей, то в случае отсутствия корреляции между ьходным узкополосным сигналом и частотой импульсов управления в выходном напряжении устройства также должна отсутствовать постоянная составляющая. Аддитивная погоешность д, вызванная напряжением смещения нуля у ОУ 3, коммутационной погрешностью ключей, а также смещени. ем нуля у ОУ в составе сумматора 1, в предлагаемом устройстве подавляется за счет введения цепи отрицательной обратной связи с выхода устройства через интегратор 2 на вход сумматора 1, причем постоянная5 10 20 25 40 50 времени интегратора 2 Т 2 должна выбираться примерно на 2 порядка больше Т 1, т.е.интегратор 2 работает в области сравнительно низких частот и может быть построенна прецизионном ОУ, напряжение смещения нуля которого и будет определять аддитивную погрешность предлагаемогоустройства. Частота входного сигнала 1 сдолжна быть в диапазоне 1/Т 27 г 1 с 1/Т 2,Что же касается стабилизации коэффициента передачи Кт устройства, тс она достигается за счет введения в устройствогенератора 12 низкой частоты, выпрямителей 10 и 11, фильтра 14 и параллельногосумматора 15. Сигнал с выхода генератора12 с частотой сот0,01/Т 2 подается на не- .инвертирующий вход ОУ 3. Коэффициентпередачи интегратора со сбросом на ОУЗ понеинвертирующему входу Кт равен;Кт =1+ - =1+Кт.+Т 1Коэффициент усиления инвертирующего сумматора 1 по каждому из его входовустановлен равным 1, Модуль коэффициента усиления интегратора 2 Кпз на частотетестового сигнала л определяется отношением частот в 2/вт, гдев = 1/Т 2, т.е.Кп 2100. При этом, если амплитуда низкочастотного тестового сигнала на выходе генерасра 12 равна От, на выходе устройствав результате действия отрицательной обратной связи тестовый сигнал будет определяться следующим выражением;1+ КтОтвых = От 1 + К. КТаким образом, при Кт=1 и Кп 2100можно получить уровень подавления тестового сигнала на выходе устройства порядка60 дБ по отношению к амплитуде информационнсгс сигнала А, если выбрать От0,1,В то же время на выходе сумматора 1 напряжение тестового сигнала при больших значениях К-будет равно:ИОт (1+ ),1Тем самым, если установить коэффициент передачи параллельного сумматора 15по неинвертирующему входу в два разабольше, чем по первому инвертирующемувходу для сигнала с выхода сумматора 1, тов результате действия сигнала отрицательной обратной связи с выхода сумматора 15длительность импульса выборки Ь т будетстремиться к такой величине, при которой(1+1 Фт)=2, т,е. Кт=1. При этом источник 13опорного напряжения должен задаватьлишь начальное значение напряжения науправляющем входе одновибратора 7, прикотором достигается требуемая длительность импульса выборки Л т, уменьшая тем самым ошибку статизма в системе автоматического регулироваНия значения Кт.Таким образом, коэффициент передачи предлагаемого аналогового запоминающего устройства на рабочей частоте Кт может быть стабилизирован с точностью до 0,1, поскольку он определяется, в основном, точностью коэффициентов передачи у элементов 10, 11, 14 и 15 в цепи автоматического регулирования значения на низкой частоте, соответствующей тестовому сигналу. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройстводля узкополосного сигнала, содержащее накопительный элемент на конденсаторе и согласующий элемент на резисторе, один вывод которого соединен с выходом первого ключа, другой вывод - с инвертирующим входом операционного усилителя, входом второго ключа и одной обкладкой кснденсатора, другая обкладка которого соединена с выходом второго ключа, выходом операционного усилителя и является выходом устройства, управляющий вход первого ключа соединен с выходом одновибратора, вход которого и вход второго ключа соьединены и ягляются входамуправления режимом работы устройства, с т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены инвертирующий и параллельный сумматоры, интегратор. генератор низкой частоты, первый и второй выпрямители, третий ключ, пслсссвсй фильтр и источник опорного напряжения, выход которого подключен к первому вычитающему входу параллельного сумматора, суммирующий и второй вычлтающий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго выпрямителей, а выход - с входом управления длительность 1 о одновибратсра, выход операционного усилителя подключен к входу интегратоса,выход которсгс соединен с первым входом инвертирующего сумматора, второй вход которого является информационным входом устройства. а выход подключен к входу первого ключа и входу полосового фильтра, выход которсго соединен с входом второго выпрямителя., выход генератора низкой частоты подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя и входу первого выпрямителя, вход третьего ключа соединен с выходом первого ключа, выход - с шиной нулевого потенциала устройства, управляющий вход - с управгяющим входам второго ключа