Способ квадратичного выпрямления

ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИ Союз СоветскихСоциалистических Республик//- -ЪР ВТОРСКОМ ТЕЛЬополнительное к авт. свид(22) Заявлено 170381 (21) 3290828/18с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 070383. Бюллетень М венный комитеССРизобретенийкрытий осупар о лел иЛ., Е.В.М. Ш яйдин,-":;: 72) Авторы изобретен 71) Заяви Пензенский политехнический институ 54 ) СПОСОБ КВАДРАТИЧНОГО ВЫПРЯМЛЕНИ ро ть точарак-, иротреугольно тоты иссле частотувыбираютсигнала рмыог на же 10 3.К. Шахов, В.А. Юрма Изобретение относится к элект измерительной технике и может бы использовано для создания высоко ных измерителей энергетических х теристик переменного сигнала в ш ком частотном диапазоне.Известен способ квадратичного выпрямления, основанный на выделении разности исследуемого сигнала и сигнала треугольной формы с последующим усреднением полученных разностей. С целью уменьшения методической погрешности выпрямпения частота импульсов треугольной формы выбирается значительно большей частоты исследуемого сигнала 1 .Недостатком этого способа является узкий частотный диапазон его применения.Известен способ квадратичного выпрямления, позволяющий значительно расширить частотный диапазон исследуемого сигнала. Способ основан на ограничении относительно нуля суммы двух сигналов, из которых один треугольной формы, а другой исследуемый, с последующей фильтрацией и вычитанием постоянной составляющей, равной четверти амплитуды треугольного сигнала, причем 2).Недостатками этого способа являются наличие операций ограничениясуммы двух сигналов относительнонуля и фильтрации, что ограничиваетточность способа в области высокихчастот. Кроме того, время преобразования по данному способу определяется периодом сигнала треугольной формы и составляет несколько десятковпериодов. исследуемого сигнала.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяспособ, основанный на методе численного ийтегрирования, по которомуквантуют исследуемый сигнал по длительности на равные интервалы, кратные периоду сигнала, в каждом интервале значение исследуемого сигнала заменяют его приближенным значением, которое возводят в квадрат,полученные величины суммируют втечение периода исследуемого сигнала и усредняют 3).Недостатком этого способа является ограниченный частотный диапазон,вызванный наличием операции возве- О дения в квадрат, а также необходимостью квантования сигнала на большое число интервалов для получения заданной точности при произвольной форме исследуемого сигнала.Целью изобретения является расширение частотного диапазона и повышение точности квадратичного выпрямления.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему квантование исследуемого сигнала, кратное периоду, и суммирование в течение периода, проводят квантование амплитуды исследуемого сигнала, затем интегрируют постоянные величины, пропорциональные уровням 15 квантования, в течение интервалов времени, за которые уровни квантования не превышают величину исследуемого сигнала, и суммируют результа- ты интегрирования, 20По этому способу осуществляется квадратичное выпрямление исследуемого сигнала, Так сумма интегральных функций равна 25 и П ( .:с(йТН (1) где Тх = ЬО - шаг квантования исследуемого сигнала по ампли 30туде;с(, - коэффициент пропорциональности;и - число уровней квантования;интервалы интегрирования.1Квадрат действующего значения исследуемого напряжения, найденный по формуле численного интегрирования, равен 40 2 ЬО 2 лг (21-1)сТх(2) Иэ первого и второго выраженияимеем-- Ос(2150 Способ может быть реализовансредствами как аналоговой, так ицифровой техники в устройствах, использующих метод последовательного,параллельного или последовательнопараллельного преобразования,устройства, основанные на последовательном методе преобразования, обладая простой реализацией, накладывают ряд требований к исследуемомусигналу; условие периодичности исследуемого сигнала и неизменность его 60амплитуды в течение времени преобразования.Устройства, основанные на параллельном методе преобразования, имеяболее сложную реализацию, позволяют 65 выполнить все преобразования за одинпериод исследуемого сигнала,На фиг. 1 приведена структурнаясхема преобразователя, использующего параллельный метод преобразования;на фиг. 2 - график, поясняющий сущность способа.В состав преобразователя входитблок 1 компараторов, состоящий иэ икомпараторов, блок 2 управления,блок 3 ключей, состоящий из п ключей,источник 4 опорного напряжения, источник 5 опорного тока, состоящий иэи отдельных источников тока, сумматор 6, причем исследуемый сигнал подключен к входам блока 1 компараторови блока 2 управления, и первыхвыходов которого соединены сл другими входами блока 1 компараторов,выходы последнего соединены с и управляющими входами блока 3 ключей,выход источника 4 опорного напряжения соединен с входом блока 2 управления, выходы которого соединены суправляющими входами сумматора б иисточника 5 опорного тока, и выходов последнего через блок 3 ключейсвязаны с входами сумматора б,Преобразователь работает следующим образомИсследуемое напряжение Ох(с)(фиг. 2) одновременно поступает напервый вход блока 1 компараторов ивход блока 2 управления. Блок 2 управления формирует постоянные напряжения дО; =(МТх, пропорциональныепериоду Т исследуемого напряжения,т.е,йО, =МТ,;ЛОд =21 Тх,ТхЬО, =пМТх,где М:- коэффициент пропорциональности;1, 2,и - порядковый номер компаратора,которые поступают на вторые входыкомпараторов и блок 1 компараторов.Блок 1 компараторов выделяет интервалы времени ;, соответствующиепревышению исследуемым напряжениемсоответствующего постоянного напряжения ЬО . Каждый компаратор блока 1компараторов управляет работой соответствующего ключа в блоке З.ключей. Входы ключей соединены с соответствующими выходами источника тока, причем к -му ключу подключен1-й выход источника тока со значением тока3 = КЬО; = сТ,где Ы - коэффициент пропорциональности .1002974 формула изобретения В теченье интервала времени ссоответствующий ток Л; поступает всумматор б. Следовательно, величина5 в сумматоре б к концу периода Т.исследуемого напряжения будетравна 5 =ЕС 43, = 2, ОДЫ1=1т.е. пропорциональна квадрату дей ствующего значения исследуемого напряжения. По истечении времени Т сумматор 6 сбрасывается в .нуль и начинается новый цикл выпрямления.Осуществление в способе квадра тичного выпрямления квантования исследуемого сигнала по амплитуде, интегрирования постоянных величин и нахождение их суммы позволяет свести к минимуму операции, выполняеьие с исследуемым сигналом.Благодаря тому, что все остальные операции проводятся с вспомогательными величинами, в способе легко достигается требуемая точность преобразования, простота реализации выполняемых операций и их высокое быстродействие. Так интегрирование постоянных величин проводится в тече ние коротких интервалов времени, а единственная операция с исследуемым ЗО сигналом - операция сравнения - требует минимальных временных затрат. При произвольной форме исследуемого сигнала за счет исключения методи. - ческой погрешности от содержащихся 35 е сигнале гармоник и одинаковомс известными способами числе отсчетов достигается повышение точностив 2 раза. Расширение частотного ди,апазона ограничено лишь временем,затрачиваемым на операцию сравнения. Способ квадратичного выпрямления,включающий квантование исследуемогосигнала, кратное периоду, и суммирование в течение периода, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения частотного диапазона иповышения точности выпрямления, проводят квантование амплитуды исследуемого сигнала, затем интегрируют постоянные величины, пропорциональныеуровням квантования, в течение интервалов времени, за которые уровниквантования не превышают величиныисследуемого сигнала, и суммируютрезультаты интегрирования.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кори Г., Корн Т. Электронныеаналоговые и. аналого-циФровые вычислительные машины. М., "Мир", 1967,с. 379.2. Авторское свидетельство СССР9 471544, кл. 6 01 й 19/22, 1975.3. Смеляков В.В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизкихчастот. М., 1975, с. 35-.36 (прототип ).1002974 ф йУ Ф ЯУ ВНИИПИ Заказ 1541/27 Тираж 708 Подписное Филиал ППП "Патент" г,Ужгород, ул.Проектная, 4