Способ преобразования переменного напряжения с трансформацией временного масштаба

803 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК сю и 1 8190 ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЫТВ 4 БРЕТЕН ЕТЕПЬСТВУ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 744349, кл. 6 01 й 19/22, 19782. Рябинин Ю,А. Стробоскопическое осциллографирование. М "Советское радио", 1972, с. 20-21.(54)(57) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ТРАНСФОРМАЦИЕЙ ВРЕМЕННОГО МАСШТАБА, заключающийся в формировании стробирующих импульсов, засинхронизированных с преобразуемым напряжением, запоминании мгновенных значений переменного напряжения в момент времени стробирова ния, выделении огибающей преобразо". ванного низкочастотного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования формируют опорное напря- жение, по частоте и форме совпадающее с преобразованным напряжением низкой частоты, засинхронизированное с ним, суммируют его с преобразуемым напряжением, стробируют про ., суммированное напряжение, выделяют мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования, изменяют амплитуду и фазу опорного напряжения относительно преобразованного низкочастотного напряжения до техфпор, пока ЕР не будут равны нулю мгновенныезначения просуммированного напряжения в моменты времени стробирования, и по нему судят о преобразуемом напряжении.Фс,использовано при измерениях высоко"частотных напряжений.Известен способ преобразования напряжений с трансформацией временного масштаба, заключающийся в фбрмировании каналов синхронизации ссистемой фазовой автоподстройкичастоты стробирующих импульсов, стробирования.высокочастотных сигналов 10этими импульсами, запоминании мгновенных значений в моменты временистробированИя высокочастотногонапряжения и выделении огибающейнизкочастотного напряжения, При 15этом спектр высокочастотного напряженйя трансформируется в областьнизких частот 1 .Недостатком этого способа является большая погрешность преобразования, обусловленная неидентичностью диодных характеристик смеси-.теля, нелинейностью диодных характеристик, нестабильностью длительности строб-импульсов, а также и ихамплитуд,Наиболее близким к изобретению является способ преобразования перемен-,ного напряжения, заключающийся в формировании стробирующих импульсовмалой длительности, стробированиивысокочастотного напряжения, причемстроб-импульсы автоматически сдвигаются. во времени относительно сигналапри каждом повторении .и таким образом последовательно считывают его 35по точкам, запоминании мгновенныхзначений в моменты времени стробирования и выделении огибающей преобразованного низкочастотного напряжения 2 1.40Недостатком известного способа:преобразования напряжений являетсябольшая погрешность до 10) от нелинейности диодов в смесителе, нестабильности длительности стробимпульсов, изменения постоянных времени заряда конденсатора и фильтрации промежуточного напряжения фиксированной частоты.Цель Изобретения - повышение точности преобразования.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования переменного напряжения с трансформацией временного масштаба, заключающемуся в формировании стробирующих импульсов, эасинхронизированных с преобразуемым напряжением, запоминании мгновенных значений переменного напряжения в момент времени стробирования, выделении огиба ющей преобразованного низкочастотного напряжения, формируют опорное напряжение, по частоте и форме совпадающее С преобразованным напряжением низкой частоты, эасинхрониэиро ванное с ним, суммируют его с преобразуемым напряжением, стробируютпросуммированное напряжение, выделяют мгновенные значения просуммированного напряжения в моменты временистробирования, изменяют амплитудуи фазу опорного напряжения относительно преобразованного низкочастотного напряжения до тех пор, пока небудут равны нулю мгновенные значения просуммированного напряженияв моменты времени стробирования, ипо нему судят о преобразуемом нап-:ряжении,На фиг. 1 представлены временныедиаграммы, поясняющие сущность дан"ного способа, на фиг. 2 - блок-схе- ..ма устройства., реализующего данныйспособ преобразования переменногонапряжения с трансформацией временного масштаба, на фиг. 3 - схема блока синхронизации,Высокочастотное напряжение стробируется сформированными импульсамироткой длительности и эасинхронизированные с ним. На элементе памяти, например, на конденсаторе запоминаются мгновенные значения в .моменты времени стробирования. Выделяют огибающую преобразованного низкочастотного напряжения. Формируютопорное напряжение, по частоте и форме совпадающее с преобразованным низкочастотным напряжением, суммируютего с высокочастотным напряжением.Просуммированное напряжение стро-бируется сформированными импульсами малой длительности, В моментыстробирования выделяются и запоминаются мгновенные значения просуммированного .напряжения. Изменяют амплитуду и фазу опорного напряжения относительно преобразованного напряжения низкой частоты до тех пор, покане будут равны нулю мгноренные значения просуммированного напряжения,и по нему судят о преобразуемом нап-:ряжении.Сущность предлагаемого способаиллюстрируется диаграммами ( фиг.1).На фиг. 1 О показано высокочастотноенапряжение которое стробируется импульсами малой длительности,пунктирной линией показана огибающая преобразованного низкочастотногр напряжения. На фиг. 1 Ю - стробирующиеимпульсы, На фиг. 1 б показано опорноенапряжение, которое совпадает поформе и частоте с преобразованнымнизкочастотным напряжением и сдвину-.то по фазе относительно напряжения,которое указано на фиг. 1 с (пунктирная линия), и отличается от негопо амплитуде. На фиг, 1 Ъ показанасумма этого сдвинутого опорного напряжения с высокочастотным напряжением. В моменты времени стробированиявыделяются и запоминаются мгновенныеэиачвния атой суммы (Фиг.1 д). Если. теперь сдвигать по фазе и изменятьамплитуду сформированного опорногонапряжения ( фиг, 1 Ю относительнопреобразованного напряжения низкойчастоты (фиг. 10, пунктирная линия),то наступает такой момент, когдамгновенные значения равны нулю.Тогда по атому напряжению можно су. дить о преобразуемом.Индикаци о нуля можно осуществлятьпутем последовательного преобразова:ния напряжений, укаэанных на фиг,18,(выделения огибающей преобразонанного напряжения и преобразования егон постоянное напряжение). Видно, . 15что предлагаемый способ преобразования напряжений основан на методеуравновешивающего преобразования, ко- торый отличается высокой точностью.. Устройство (фиг, 2) содержит генератор 1 опорного напряжения, бг.ок2 синхронизации, управляемый аттеню.атор.,3, управляемый фазовращатель 4,сумматор 5, смеситель б, фильтр 7,нуль-орган 8, причем выход опорного генератора 1 непосредственно соединен с гервым.входом блока 2 синхро- . низации .и через управляемый аттенюатор .3, управляемый фазовращатель 4соединен с первым входом сумматора 5и с входом всего устройства, входвесго устройства соединен с вторымивходами блока 2 синхронизации и сумматора 5, выход сумматора 5 соединен,через смеситель б, фильтр 7 с нульорганом 8. Кроме того, выход блока 2 35синхронизации Соединен с вторым нхо" дом смесителя б.Влок 2 синхронизации содержитстробоскопический преобразователь 9,Фазовый детектор 10, перестраивае- Омы 9 генератор 11, генератор стробимпульсов 12, усилитель-ограничитель13, причем второй вхбд блока 2 синхро. низации подсоединен через стробоскопический преобразователь 9 к первому 45входу. фазового детектора 10, а первый вход блока синхронизации подключен.через усилитель-ограничитель 13к второму входу фазового детектора10, .выход последнего соединен через 50перестраиваемый генератор 11, Формирователь строб-импульсов 12.с вторымвходом стробоскопического преобразователя Э и выходом блока 2 синхронизации.55Устрбйство, реализующее предлагаемый.способ, работает следующим об"разом ( фиг. 2).Входной высокочастотный с частотойК сигнал (например, гармонический)поступает на второй вход блока 2синхронизации, на первый его входпоступает низкочастотный гармонический сигнал, сформированный в опор,ном генераторе 1, С выхода блока 2 синхронизации снимаются строб-импульсы, которые засинхронизированныс входным высокочастотным напряжением и напряжением низкой Фигсирован-.ной частоты, снимаелым с выхода опор-.ного генератора 1. Причем должно соблюдаться. соотношениеоп ИГ",ф1гдеЯоэ - низкая фиксированная частота напряжения опорногогенератора,- частота следования строб-,импульсов,л - количество периодов высо"кочастотного напряжения,которое укладынаетая н периоде следования строб-им".пульсон р и - 1 у 2 у.Работа блока 2 синхронизации:основана на использовании системы фазовой антоподстройки частоты (ФЛПЧ);Особенностью является то, что опорноенапряжение низкой Фиксированной час".тоты в системе ФАПСИ (фиг, 3) поступает с опорного генератора гармонического напряжения через усилитель-ограничитель 13. Гаким образом, блок 2нхронизации формирует стробирующиеимпульсы, засинхронизированные спреобразуемым напряжением и напряжением опорного генератора,В опорном генераторе 1 Формируютнапряжение Фиксированной низкой частоты, по форме совпадающее с преобразуемым или с преобразованным,причем преобразованное напряжениеэасинхронизировано с преобразуемыми со стробирующими импульсами и снапряжением низкой фиксированнойчастоты, сформированным в опорномгенераторе 1. СФормированное напряжение поступает через управляемые аттенюатор 3 и Фазовращатель 4к первому входу сумматора 5. В сумматоре 5 суммируют его с преобразуе-..мым напряжением высокой частоты, поступающим на его второй вход.С выхода сумматора. 5 просуммированное напряжение поступает на входсмесителя б, причем смеситель б ифильтр 7 образуют простейший стробоскопический преобразователь. В смесителе б стробируют просуммиронанное. напряжение строб-,импульсами,снимаемыми с блока 2 синхронизации,выделяют мгновенные значения просум-мированного напряжения н моменты времени стробиронания, выделение осуществляется в момент действия стообимпульса, когда ключ смесителя открыт, запоминают мгновенные значенияпеременного напряжения в момент времени стробиронания. С выхода смеси-,теля запомненные мгновенные значения просуммированного сигнала поступают на вход фильтра 7, в которомосу 1 цествляется выделение огибающейпреобразованного низкочастотного10180 З 1 ПРчБрозо 1 оннее нсгркелщиицсб цпстотм7бюссксцпспсщни напряхРни 6 рп ируюа итнц алройробонип лрос У напряжения, причем форма выделенной огибающей совпадает с формой преобразуемого напряжения.Сформированное напряжение поступает на нуль-орган 8. В случае если мгновенные, действующее, или среднее значения сформированного напряжения не будут равны нулю, то изменяют амплитуду и фазу опорного напряжения относительно преобразованного низкочастотного до тех пор, Пока эти эпа чения не будут равны нулю.По этому напряжению, снимаемому с управляемого фазовраща еля 4, судят о преобразуемом напряжении, причем оно полностью несет информацию 15 об амплитудно-фазовых соотношениях преобразуемого напряжения.Точность преобразования высокая, так как,происходит компенсация мгновенных значений высокочастотного20 напряжения и опорногс 5 напряжения низкой частоты в моменты времени стро-, бирования. При этом исключаются, по сравнению с прототипом, погрешности преобразования от нестабильности длительности импульсов, нелинейности диодов смесителя, изменения постоянных времени заряда при подключении пре" образователя к двухполюснику с выходным импедансом, изменяющимся в широком динамическом диапазоне. Опорное напряжение низкой частоты также можно сформировать с минимальными нелинейными искажениями. Кроме того, преобразование высокочастотного напряжения в низкочастотное, например для гармонического напряжения, можно осуществить многократным стробированием в одну точку в максимумах высокочастотного и опорного низкочастотного напряжений. Это наглядно видно на временных диаграммах фиг. 10,6, г, что значительно повышает точность преобразования.Погрешность преобразования по предлагаемому способу может достичь десятых долей процента, тогда как у известного устройства она достигает 10.Митрофан ель А Мыцьо Редактор та рректо Тираж 7 Государств елам изобр осква, Ж-З 113035 аи ш Филиал ППП "П ент",Проектн УжгОрод каз 3530/43 ВНИИП поенног етени 5, Ра Подписноекомитета СССРи открытийокая наб., д.4/5