Функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19)ЯО(11) 1 0 4 б 06672 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ический институт ктябрьской социа(57) Изобретение относчислительной и инфортельной техники и можетпри построении автоматнаучных исследований внального преобразова тся к области выационной измерибыть использовано зированных систем качестве функциоеля коэффициенГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетел920766, кл. б 06 бМирский Т. Я, Радирения. М.: Энергия, 197 та глубины модуляции в интервал времени. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет смещения минимальной частоты преобразованного сигнала в области инфранизких частот. функциональный преобразователь содержит согласующий элемент 1, линейный детектор 2, фильтр низких частот 3, разделительный конденсатор 4, формирователь модуля 5, первый суммирующий интегратор 6, первый элемент выборки-хранения 7, преобразователь напряжения в частоту 8, второй суммирующий интегратор 9, второй элемент выборки-хранения 1 О, блок слежения-хранения 11, формирователь импульсов 12. Работа функционального преобразователя основана на оперативно-интегрирующем принципе преобразования, что позволяет улучшить метрологические характеристики устройства и тем самым обеспечить достижение поставленной цели. 1 ил.2тегратор 9 и элемент 10 выборки-хранения, стробируемый формирователем 12 импульсов короткими импульсами с периодом низкочастотной огибающей модулированного входного сигнала Т. Запишем математически выражения, описывающие цикличность работы этой структуры. Выходное напряжение элемента 10 выборки-хранения после первого цикла работы равноК 1 нТ К1 О 1-1 вын.= 1-1 - 1"2 С +11 С Х Х 1 1-(1)с 1 (1)вгде й 12, й 22 - сопротивления входных ре зисторов в суммирующем интеграторе 9 второго канала, который выполнен на операционном усилителе с кбнденсатором С в обратной связи;н - начальное значение напряже ния до изменения входногосигнала;К - коэффициент передачи элемента 10 выборки-хранения;1. (1) - выходное напряжение фильтра 3 илиК чДвыв = - н1) с 1( +1 нЯ 2, (2)К 12 С в КТК 22 С По истечении и циклов выходное напряжение элемента 10 выборки-хранения станет равным1-) - Р" С Т 5 1-1(1)2в Х Як + 1-1"Я 2сК Т е1 вых.н ---1 ср Хй 1 С+ 1.Я 2 (4) где 11 ср. - среднее значение выходного напряжения фильтра 3. Из формулы (4) видно, что членф -дпредставляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем Я 2, Если выполнить условиеЯ 2 ) ( 1, то получим, что член(6) 1336051Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и автоматическому управлению и может быть использовано, например, при построении автоматизированных систем научных исследований в качестве функционального преобразователя коэффициента глубины модуляции в интервал времени.Цель изобретения - расширение области применения преобразователя за счет смещения минимальной частоты преобразованного сигнала в область инфранизких частот.На чертеже приведена структурная схема функционального преобразователя.Согласующий элемент 1, линейный детектор 2 и фильтр 3 низких частот соединены последовательно. К выходу фильтра 3 низких частот подключены последовательно включенные разделительный конденсатор 4, формирователь 5 модуля, первый суммирующий интегратор 6, первый элемент 7 выборки-хранения, преобразователь 8 напряжения в частоту, подключенный выходом к выходу функционального преобразователя, а также включенные последовательно второй суммирующий интегратор 9, второй элемент О выборки-хранения, выход которого подключен к информационному входу блока 1 слежения-хранения. Формирователь 12 импульсов входом подключен к выходу фильтра 3 низких частот, а выходом к управляющим входам элементов 7 и 10 выборки-хранения. Управляющий вход блока 11 слеже- ЗО ния-хранения подключен к выходу преобра.зователя напряжения в частоту, а его выход к второму входу первого суммирующего интегратора 6.Согласующий элемент 1 подключается к входу функционального преобразователя и 35 является согласующим звеном между входным сигналом и линейным детектором 2.В линейном детекторе 2 производится преобразование двухполярного входного напряжения в однополярное. Входной сигнал 40 представляет собой высокочастотный сигнал, модулированный низкочастотным. Исключение высокочастотной составляющей осуществляется фильтром 3 низких частот.Далее преобразование сигнала происходит по двум каналам. Первый канал состо ит из разделительного конденсатора 4, формирователя 5 модуля, первого суммирующего интегратора 6, первого элемента 7 выборки-хранения, преобразователя 8 напряжения в частоту. Второй канал состоит из второго суммирующего интегратора 9 и второго элемента 1 О выборки-хранения с соответствующими связями, Блок 11 слежения-хранения и формирователь 12 импульсов являются общими блоками обоих каналов.Для удобства рассмотрим вначале работу второго канала. С выхода фильтра 3 низких частот однополярный отфильтрованный сигнал поступает на суммирующий инпредставляет собой бесконечно убывающую геометрическую прогрессию. Тогда при достаточно большом п(п - оо), т,е. в установившемся режиме КТ 1Х 5 "ф" (1)Й (8)где Сфв - емкость конденсатора блока 11слежения -хранения.ИЛИ 1 вых.,= 1 нЯ 1+ - . - " - "ч1 Фм (1) Й 1,КлКиК 11 35 где 1 1 фм (1 - выходное напряжение формирователя модуля 5;К 11 - сопротивление соответствующего входного резистора в суммирующем интеграторе 6,СфЮККТЯ 1= 1 После п циклов преобразования значение выходной частоты станет равным м К К вхвых.л - нЯ 1 + - "13 фм (1) (1 Х О 1 1 в 50Следуя приведенным рассуждениям, приЯ 1( 1 И и - в ос МОЖНО ЗаПИСатЬ 1 3 фм т-= - т, с - "55Если выбрать отношение С числен 1но равным -= 1,57, то можно записать 3Очевидно, что выходное напряжение элемента 1 О выборки-хранения пропорционально среднему значению выходного напряжения 3 вр.фильтра 3, которое представляет собой одну из полярностей модулированного входного напряжения. Входной модулируюший сигнал обычно является синусоидальным, поэтому среднее значение напряжения на выходе фильтра 3 равно амплитуде несущей. При выборе резисторов К 1 г= =К 2 г имеем 10=11 (7)Заметим, что при Яг близком к нулю (например, равном 0,1 - 0,2) переходной процесс заканчивается через 3 - 4 периода.Вернемся к первому каналу преобразования. Напряжение с формирователя 5 модуля поступает на суммирующий интегратор 6, где алгебраически суммируется с выходным сигналом блока 11 слежения-хранения. Элемент 7 выборки-хранения и с периодом Т осуществляет фиксацию выходного напряжения суммирующего интегратора 6.Напряжение с выхода элемента 7 выборки-хранения поступает на преобразователь 8 напряжения в частоту, который управляет работой блока 11 слежения-хранения 11, формируя в каждом цикле значения выход ной частоты 1 вых.Запишем уравнение преобразования выходного напряжения формирователя 5 модуля в значение выходной частоты. После первой итерации уравнение имеет вид30Сфв 1-lл нвс(нКл КиТ КлКид 1 вых.1= 1 нС К 11 С(12)где 1 - коэффициент пропорциональности; М - коэффициент глубины амплитудной модуляции входного сигнала. Итак, на выходе преобразователя получаем последовательность импульсов, частота которых пропорциональна коэффициенту глубины амплитудной модуляции М.Как видно из (11), в уравнение преобразования не входят коэффициенты передачи таких блоков, как суммирующие интеграторы 6 и 9, элементов 7 и 10 выборки-хранения, преобразователя 8 напряжения в частоту. Это позволяет предъявлять к перечисленным блокам невысокие требования по точности и строить функциональный преобразователь достаточно простым, но в то же время и достаточно точным. Относительная погрешность преобразования функционального преобразователя описывается формулой- Щ1 лгде Б= 3 - (Б - Ц )Я,Л 1= 17 - 1Тогда при заданной погрешности ул число итераций, необходимых для достижения значения этой погрешности, составляет:1 п а.Если, например, поддерживать значениеЯ ) равным 0,1, то для достижения погрешности в 0,1 О потребуется время преобразования, равное всего лишь трем периодам огибающей входного сигнала.формула изобретенияФункциональный преобразователь, содержащий последовательно включенные согласующий элемент, линейный детектор и фильтр низких частот, вход согласующего элемента является входом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет смещения минимальной частоты преобразованного сигнала в область инфранизких частот, он содержит формирователь импульсов, последовательно включенные разделительный конденсатор, формирователь модуля, первый суммирующий интегратор, первый элемент выборки-хранения, преобразователь напряжения в частоту и последовательно включенные второй суммирующий интегратор, второй элемент выборки-хранения и блок слежения-хранения, выход которого подключен к второму входу первого суммирующего1336051 5интегратора, выход фильтра низких частот подключен к первому входу второго суммирующего интегратора, к свободной обкладке разделительного конденсатора и к входу формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющими входами первого 6и второго элементов выборки-хранения, выход второго элемента выборки-хранения подключен к второму входу второго суммирующего интегратора, выход преобразователя напряжения в частоту является выходом 5 функционального преобразователя.Составитель А. Маслов Редактор С. Патрушева Техред И. Верес Корректор А. Обручар Заказ 3805/46 Тираж 672 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4