Преобразователь относительного отклонения сигналов

(54) ПРЕОБРАЗОВА ОТКЛОНЕНИЯ СИГНА (57) Изобретение ционно-измерител назначено для из ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТЕЛЬ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ОВотносится к информа- . ной технике и предерения нестабиль-. 3 К 5/19, С О 1 К 19/1 ности постоянных и функционалов переменных электрических сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя. Преобразователь содержит ис- точн 1:к 14 опорного напряжения, переключатели 1, 2, 3, множительное устройство 4, дифференциальный интегратор 5, устройство 6 выборки и хранения. тактовый генератор 8 и формирова-ель 7 импульсов. Ввецение в устройство переключателя 9 режимов рабо-ты, сумматора 13, пикового детектора 10, формирователя 11 модуля и квадратора 12 обеспечивает реализацию итерационной процудуры преобразования путем преобразования в постоянное З напряжение относительных отклонений среднеамплитудных, средневьпрямленных и среднеквадратичных значений переменных сигналов, 1 ил.Изобретение относится к информационно-нзмерительной технике и предназначено для измерения нестабильности постоянных и функционалов переменных сигналов.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемпреобразования в постоянное напряжение функционалов относительного 10отклонения для переменных сигналов.На чертеже приведена структурнаясхема преобразователя,Преобразователь относительногоотклонения сигналов содержит двухпо; зиционные переключатели 1-3, множительное устройство 4, дифференциальный интегратор 5, устройство 6;переключатель 9 режимов работы, пиковый детектор 10, Формирователь 11модуля, квадратор 12, сумматор 13 иисточник 14 опорного напряжения.Два коммутируемых контакта пере кпючателя 1 соединены с входами преобразователя, а переключающий контакт - с первым входом множительного устройства 4, выходы второго переключателя 2 соединены с входом30дифференциального интегратора 5,выход которого - с входом устройства6 выборки и хранения, выход которого - с первым входом третьего переключателя 3 и выходом преобразователя, выход тактового генератора 8 соединен с управляющими входами переключателей 1-3, а его второй выход -с входом формирователя 7 импульсов,выход которого соединен с управляющим входом устройства 6 выборки ихранения, вход переключателя 9 режимов работы соединен с выходом множительного устройства 4, выходы соответственно с входами второго переключателя 2, пикового детектора 10,формирователя 11 модуля и квадратора12, выходы блоков 10-12 объединеныс входом второго переключателя 2,второй вход третьего переключателя 350соединен с общей шиной устройства,а его выход - с входом сумматора 13,второй вход которого соединен с выходом источника 14 опорного напряжения, а выход - с вторым входом множи-тельного устройства 4. 55 Преобразователь работает следую"щим образом. Преобразователь обеспечивает четыре режима измерения постоянных иФункционалов переменных сигналов,При измерении относительных отклонений постоянных и средних значений переменных сигналов переключатель 9 режимов работы устанавливается в положение, при котором выходмножительного устройства 4 подключается к входу переключателя 2, В пер-,вом такте переключатель 1 подключает"ся на вход множительного устройства4 исследуемого напряжения ц (С).Переключатель 3 установлен в положение, при котором на вход сумматора13 подключается общая шина устройства. При этом произведение сигналовУи Поп источника 14 опорногонапряжения через переключатель 2 поступает на вход ("+") дифференциального интегратора. Производится интегрирование полученного выше произведения в течение длительности импульса Т тактового генератора 8 и напряжение на выходе интегратора 5 становится равнымТЦП (Й)р ЙС (1)где- постоянная времени инт егр атора 5.По спаду тактового импульса схемаФормирователя 7 импульса выдает короткий импульс на управляющий входустройства 6 выборки и хранения ипроизводится запись напряжения Бв память,Во втором такте переключатель 1подключает на вход множительного устройства 4 номинальное напряжениеУй). На другой вход с помощью переключателя 3 через сумматор 13 подключается сумма Б и напряжение Б,записанное в памяти устройства 6 выборки и хранения. Образующееся намножительном устройстве напряжениечерез переключатель 2 поступает навторой вход ("-") дифференциальногоинтегратора 5, Производится интегрирование поступившего напряжения втечение времени Т, в результате чеговыход напряжения дифференциальногоинтегратора 5 в конце второго тактаоказывается равным= -(с + ц,)вс. (2)оВ третьем такте повторяются действия, осуществляемые в первом такте.5 16 В результате на вькоде дифФеренциального интегратора 5 появляется напряжениеТ2Пд 211, 1 л лП( (")ПОп 1--БЙ+ П )с 1 с .оДалее описанная выше итерационная процедура может бы; продолжена неограниченное число раз. При этом и-е выходное напряжение интегратора определяется из выраженият т- с, Ы Пй = - ,с, И) (П, -сцип) д роткуда, учитывая, что в каждом цикле интегрирования величины П и П посо и тсянны, получимтП, П- П,П,й=- ц.и а.Умножая левую и правую части (5) на 1Т- и решая его относительно П поиьлучим ОИз (6) следует, что если напряжения Пи ПО постоянны, то (6) совпадает с (1), т,е., определение выражения нестабильности для постоянньк сигналов, Если 1 У(С) и Б (й) гармонические сгналы с периодом следования Т, тс согласно (6) является оценкой среднего значенйя относительного отклонения (нестабильности) переменных сигналов.При этом так же, как в известном устройстве систематические погрешности используемьк блоков корректируются, а точность предлагаемого преобразователя ограничивается лишь точностью в источнике 14 опорного напряжения,При измерении относительных отклонений амплитуд переменных сигналов переключатель 9 устанавливается в положение, при котором выход множительного устройства 4 подключается к входу пикового детектора 10.В первом такте переключатель 1.подключается на вход множительного158711устройства 4, исследуемое напряжсние П . Переключатель 3 установлен в положение, при котором на вход сумматсра 13 подключается общая шина устройства, при этом произведение сигналов П(С) и 13 источника 14иопорного напряжения через пиковый детектор 10 и переключатель 2 посту- гает на вход ("+") дифференциального инт еграт ора. Пр оиз водится интегрирование полученного выше произведения в течение длительности импульса Т тактового генератора 8 и напряжение ;а в коде интегратора 5 становится санным ПИ = 2 Пщ - Пиа,Выходное напряжение интегратора после и циклов определяется из гчражеу 0 ния- Вгейп м ц2 Ф(10) При этом, если номинальное напряжение П = сопя, то (10) определяет относительное отклонение амплитуды исследуемого напряжения от постоянной уставки, если П - переменный сигнал, то согласно (10) результат. Туц --(п,1 с)цас (7)о2 с Индекс шах определЯет пРоцедУРУ максимизации сигнала, производимойпиковым детектором 10. В результатена вьксде последнего образуется напряжение Ъ, соответствующее амплит 5,е сигчала Б.1(с).Напряжение (7) по сигналу формирователя 7 импульсов переписываетсяв устройство 6 выборки и хранения,Зс втором такте переключательпсдк;:ючает на вход множительного ЗСустройства 4 напряжение Б . Надругой вход при этом поступает сумманапряжений П + Б, . Произведение0 Псигналов с вькода множительного устройства 4 через пиковый детектор 10 З 5 и переключатель 2 поступает на вход-") дифференциального интегратора5. К моменту окончания второго тактана вькоде интегратора 5 образуетсянапряжение40тп = -ц (0(Под + Ощ)1 Йс. 18)оВ третьем такте аналогично описан-,ному выше на выходе интегратора 5 5 появляется напряжениепреобразования определяет относитель- ное отклонение амплитуд исследуемого и номинального сигналов.Отличие режима измерения относигельных отклонений средневыпрямленных значений сигналов от предыдущего состоит в том, что переключатель рода аботы предварительно устанавливаетя в положение, при котором выход 1 О ножительного устройства 4 подключатся к формирователю 11 модуля, При том выражения для сигналов Би и Пиеет вид р ц ) (ц (с)ц Йс )ц, = -1 1 цс(с) (Ори этом величины 0 иположительными. Выраженом режиме имеет видтц, (с)цс -О 0Ис) 06 1 п + Ц 1) /йс . (12) 0 выбираются 20ние "инв дан -1,( )аф (13) )5-тз И)аПри измерении относительных отклонений среднеквадратических значений сигналов работа преобразователя аналогична описанной. Отличие режима состоит в том, что посредством пере,ключателя 9 вместо Формирователя 11 модуля вводится квадратор 12. Выражеип- фц (с)(ц,+ ц)ас, обе части которого предварительно40 умножаются на -Очевидно, что во в режимах работы, как и устройстве, благодаря итерационной коррекци кая погрешность блоко ех приведенныхв известномиспользованиюсистематичес(исключая источник опорного напряжения) полнос" тью корректируется, что обеспечивает высокую точность преобразования предлагаемого преобразователя.Формула изобретенияПреобра зователь относительного отклонения сигналов, содержащий первый переключатель, два коммутируемых контакта которого соединены с входами преобразователя, а переключаю" щий контакт - с первым входом множительного устройства, выходы второго переключателя соединены с входом дифференциального интегратора, выход устройства выборки и хранения соединен с первым входом третьего переключателя и выходом преобразователя, тактовый генератор, первый выход которого соединен с управляющими входами переключателей, а его второй вы" ход - с входом Формирователя импульсов, и источник опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем преобразования в постоянное напряжение Функционалов относительного отклонения для переменных сигналов, в него введены сумматор, пиковый детектор, формирователь модуля, квадратор и переключатель режимов работы, вход которого соединен с выходом множительного устройства, выходы - соответственно с входами второго переключателя, пикового детектора, формирователя модуля и квадратора, выходы пикового детектора формирователя модуля и квадратора объединены с входом второго переключателя, второй вход третьего переключателя соединен с общей шиной преобразователя, а его выход - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с вторым входом множительного устройства, выход дифференциального интегратора соединен с входом устройства выборки и хранения, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом устройства выборки и хранения.