Широкополосный калибратор переменного напряжения

,137 А 09 05 Р 1/4 ВС ГЮщ д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ осится к вторич кя радиоаппараия, 2 ил ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(53) 621.316.722,1 (088.8) (56) Авторское свидете,пьство СССР 9 792235, кл. С 05 Р 1/44, 1979.Володарский Е.Т. и др, Системы автоматизированного контроля радиоэлектронной аппаратны, Киев Техника, 1983 с. 112.(54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ КАЛИБРАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение отнным источникам питан туры, Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор 1, регулятор 2,усилитель 3 мощности и аттенюатор 4,а также узел 10 сравнения, усилитель12, опорный преобразователь 9 и измерительный преобразователь 6, введены дополнительные узлы с блоком 15управления. Блок 15 функционирует поопределенному алгоритму, Это позволя"ет реализовать такой способ коррекции погрешностей, который исключаетпопадание помех в выходной тракт устройства, не снижая его быстродейстИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении высокоточных многозначных мер переменного напряжения.Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных воэможностей калибратора.На фиг,1 представлена структурная схема широкополосного калибратора 10 переменного напряжения; на фиг,2 блок"схема алгоритма работы блока управления.Широкополосный калибратор переменного напряжения содержит последова тельно соединенные задающий генератор 1, регулятор 2 переменного напряжения, усилитель 3 мощности, аттенюатор 4, подключенный к выходу устройства, а таже последовательно соединенные 20 согласующий узел 5, измерительный преобразователь 6 переменного напряжения, последовательно включенные источник 7 опорного напряжения, корректирующий аттенюатор 8, опорный преобразователь 9 переменного напряжения, узел 14) сравнения, выход которого соединен с входом коммутатора 11, первым выходом соединенного с усилителем 12, нуль-орган 13, дифференциальный 30 источник 14 тока, блок 15 упра ения, выходы которого подключены к управляющим входам источника 7 опорного напряжения, корректирующего аттенюатора 8, коммутатора 11, дифференциального источника 14 тока, причем выход усилителя 3 мощности соединен с первым входом согласующего узла 5, дифференциальный источник 14 тока выходами подключен к входам смещения измери тельного 6 и опорного 9 преобразователей, выходы которых соединены с входами узла 10 сравнения, второй вы" ход коммутатора 11 соединен с входом нуль-органа 13, выходом подключенного 45 к информационному входу блока 15 управления, второй выход источника 7 опорного напряжения соединен с вторым входом согласующего узла 5, а выход усилителя 12 подключен к управляющему входу регулятора 2 переменного напря 50жения.Согласующий узел 5 предназначен для ослабления влияния измерительного преобразователя 6 на высокочастотный55 тракт калибратора и, следовательно, препятствует появлению нелинейных искажений в его выходном сигнале. Он может быть выполнен как на активных,так и на паосивных элементах, и представляет собой согласованный делительнапряжения, например Г-образную илиП-образную ячейку аттенюатора, выполненную на точных резисторах. Коммутатор 11 может быть выполнен на двухэлектромагнитных реле, нуль-орган 13представляет собой серийный компаратор, срабатывающий по нулевому выходному напряжению узла 10 сравнения,Дифференциальный источник 14 токаможно выполнить на основе интегрального цифроаналогового преобразовате"ля с дифференциальным токовым выхо"дом. Блок 15 управления может бытьреализован на микропроцессоре. Кор"ректирующий аттенюатор 8 может бытьвыполнен в виде набора ключей и набора резисторов.Широкополосный калибратор переменного напряжения работает следующимобразом,Периодически при изменении кодауправления выходным напряжением калибратора или при изменении параметров блока осуществляется коррекцияпередаточных характеристик измерительного и опорного преобразователей,Периодичность коррекции задаетсявнутренним таймером блока 15 управления. По сигналу управления коммутатор 11 через усилитель 12 устанавливает регулятор 2 переменного напряжения в режим максимального затухания.При этом на выходе усилителя 3 мощности сигнал практически полностью отсутствует. После этого от источника7 опорного напряжения по сигналу сблока 15 управления подаются сигналына согласующий узел 5 и на корректирующий аттенюатор 8. Коэффициентыпередачи согласующего узла 5 по входуот усилителя 3 мощности и по корректирующему входу от источника 7 опорного напряжения к измерительному преобразователю 6 при настройке устанавливаются одинаковыми путем соответствующего выбора резисторов. Настройка измерительного 6 и опор" ного 9 преобразователей производится при одинаковых входных напряжениях. Для этого на корректирующий вход согласующего узла подается сигнал У, от источника 7 опорного напряжения, равныйУр1 К Ф1372296 где ц - номинальное значение напряжения источника 7 опорногонапряжения, численно равноемаксимальному выходному напряжению калибратора например, по амплитудному значению;К - коэффициент передачи согласующего узла 5 по корректирующему входу,а на вход корректирующего аттенюатора подается напряжение У, . Сигнал рассогласования с узла 10 сравнения через коммутатор 11 поступает на нуль-орган 15 13, по сигналу которого блок 15 управления принимает решение о проведении коррекции, Если этот сигнал не равен нулю, то блок 15 управления изменяет коэффициент передачи корректирующего аттенюатора 8 путем коммута" ции набора резисторов через набор ключей. Процедура заканчивается при достижении равецства выходных постоянных напряжений преобразователей 25 би 9В данном такте коррекции устраняется неидентичцость преобразователей 6 и 9 при входном сигнале, численно равном максимальному выходному напря жению калибратора, Во втором такте коррекции при входном сигнале, соответствующем нижней границе требуемого динамического диапазона автоматической регулировки уровня, выходное напряжение источника 7 опорного напряже 35 ния по сигналу от блока 15 управления устанавливается равным этому нижнему значению и устранение неидентичности преобразователей 6 и 9 про изводится путем изменения токов смещения от дифференциального источника 14 тока по сигналам от блока 15 управления, После этого снова устанавливается выходное напряжение источ ника 7 опорного напряжения, равное номинальному У, и процедура повторяется до тех пор, пока выходное напряжение узла 10 сравнения не будет равным нулю при переключениях блока 7.50 При проведении коррекции в выходной тракт устройства поступает сигнал источника опорного напряжения, уровень которого определяется выражением К бьх. умьх сууь и Ог, 0 п съ К +К ,. ум В где К, - коэффициент передачи согласующего устройства с выходана вход (для активных схемК, ( 1, для пассивных Ксу=О, 1-0, 5);К ,- выходное сопротивление усилителя 3 мощности (К-1-5 Ом);К. - входное сопротивление атте аГнюатора, равное обычно 2==50; 75 Ом;К - входное сопротивление согласующего устройства, равное 22,.Для укаэанных значений общий коэффициент передачи помехи Кне превышает 0,01 (или менее 40 дБ), что обеспечивает достаточную защиту выходного тракта устройства.Аналитически процесс коррекции преобразователей 6 и 9 можно описать следующим образом.Для простоты выкладок аппроксимируют характеристику преобразования устройства, совпадающую с дифференциальной характеристикой преобразователей 6 и 9, линейной зависимостью. Тогда можно записать выражение, описывающее передаточную характеристику(1) где У - выходное напряжение калибБ 4 Оратора;Б, - значение напряжения источника опорного напряжения;К - реальный коэффициент преобразования устройства длязаданного кода Я;Б, - смещение характеристикипреобразования, определяемое начальным смещениемдифференциальной характеристики преобразователей.Идеальная характеристика преобразования калибратора определяется идеальным коэффициентом преобразования К,Пьы=Ко ПоВ процессе коррекции КстремитсяОф Рассмотрим первый цикл коррекции, состоящий из двух тактов. В первом такте доСтигается идентичность характеристик преобразования при верхнем значении диапазона изменения выходного сигнала Б . Для этого на соответствукищие входы подается напряжение опорного источника У,.513Изменение характеристики преобразования производится посредством изменения коэффициента передачи корректирующего аттенюатора К до достижения равенства нулю сигнала на выходе устройства сравнения:где К,=К,К- коэффициент передачиустройства после первого такта коррекции.Откудаь 0 смоп мОкСУравнение (1) можно переписать вследующем виде;бэсм=(К ----- )Ц ь 0ЬЫт с тст 6 Х смОп максВо втором такте цикла коррекции компенсируется смещение характеристики в нижней точке диапазона, т.е, при Попи находится аддитивная поправка 40 ,:72296Член 205 10 15 ь 0 гм .17=,0Ноп ммтсопределяет мультипликативную погрешность передаточной характеристики, ачлен ь Цм Ч - аддитивную погрешность.Эффективность коррекции весьмавысока, Например, при 1=0,3 ттстс /Й,п , =0,1 общая погрешность уменьшается до 17. максимум за три периодакоррекции,Таким образом, процесс коррекциипогрешности преобразователей позволяет достичь практически идеальной передаточной характеристики всего калибратора. После цикла коррекции коммутатор 11 отключает выход узла сравнения 10 от нуль-органа 13 и подключает его к входу усилителя 12, Калибратор переходит в режим стабилизации уровня выходного напряжения,)Цо+11 оп, макс но записать Ьцсм(К - ;, --- -) 0 + ьст -%о тт Оп мннф ОП Мст КС,БОп мннь 0 т =Ю -ьБгм см цоп мстксУравнение (1) после первого такта коррекции имеет вид ь 0 см 40 см 0 =(К - ц +Лыт, ( остОП, МОКС акоп максПроделав аналогичные выкладки, получаем уравнение передаточной характеристики после второго цикла кор 0 гмь к (" иОП, МОКСоп. мст н(1 оп максОбозначим через Я отношение Поп. мнне11оп, мсткстогда после и-го такта коррекции можИС ми=(К ----- О)0 +ьЦОП МОКСОчевидно, что всегда Я с 1, т,е,процесс сходящийся. В пределе прии - со значение Кравно К а начальное смешение ь 3 г принимает нулевоезначение, т,е,: 30 35 40 45 50 55 Формула изобретения Широкополосный калибратор переменного напряжения, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, регулятор пепеменного.напряжения, усилитель мощности, аттенюатор, подключенный к выходным выводам, а также узел сравнения, усилитель, выход которого подключен к управляющему входу регулятора переменного напряжения, опорный и измерительный преобразователи переменного напряжения, выходы которых подключены к входам узла сравнения, источник опорного напряжения, подключенный через корректирующий аттенюатор к входу опорного преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены согласующий узел, включенный между выходом усилителя мощности и измерительным преобразователем, дифференциальный источник тока, подключенный выходами к входам смещения измерительного и опорного преобразователей, коммутатор, вход которого соединен с выходом узла сравнения, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом коммутатора, блок управления, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам источника опорного напряжения, корректирующего аттенюатора,1372296 Составитель С.Черньппева Техред М. Ходанич Редактор А.Козориз Корректор А.Ильин 482/39 Тираж 866ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Заказ Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дифференциально го ис точ ник а ток а, коммутатора, причем второй выход коммутатора подключен к входу усилителя, выход нуль-органа соединен с инф ома 5 пионным входом блока управления, а второй выход источника опорного напряжения подключен к второму входу согласуюшего узла, при этом блок управления функционирует в соответствии с алгоритмом,л