Нормализатор инфранизкочастотного сигнала

Со 1 оз Советски кСоциалистическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 922690(5)М. Кл. 6 05 Г 1/44 с присоединением заявки РЙ а 1 кударствееЫв кемвтет ИСР в делам лаебретенкй и открытий(53) УДК 621,316. . 722.1(088.8) Дата опубликования описания 2 3. 04,82(72) Автор изобретения В.Т.Кондратов Ордена Ленина институт кибернетики АН укррЪЪнекой,ССР(71) Заявитель 54) НОРИАЛИЗАТОР ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации переменного напряжения и при построении высокоточныхчастотомеров, Фазометров, анализаторов фазочастотного спектра, умножи телей частоты и другой электронной аппаратуры диапазона инфранизких частот.Известны нормализаторы электри 1 Оческого сигнала 11 и 21 .Первый нормализатор содержит регулирующий орган, входом подключенный к входной клемме, а выходом - через усилитель мощности к выходной15 клемме, и блок обрат ной свя зи, в ходом подсоединенный к выходной клемме, а выходом - к управляющему входу регулирующего органа Я,Недостатком известного устройства является недостаточная точность и быстродействие нормирования инфранизкого сигнала в широком диапазоне частот, что обусловлена наличием инерционных элементов и влиянием дрейфа нулей усилителей, их времен. ной и температурной нестабильностью.Второй и наиболее близкий к данному техническому решению нормализатор содержит первый автоматический переключатель, фильтр, первый иевторои формирователи причем выход Фильтра связан с выходной клеммой устройства 21.Известному устройству присущи недостаточная точность и быстродействие нормирования инфранизкочастотного сигнала в широком диапазоне частот.Эти недостатки обусловлены наличием такйх инерционных и нелинейных элементов, как преобразователь переменного напряжения в постоянное, усилители-ограничители, трансформатор и др.Преобразователь переменного нап" ряжения в постоянное имеет на выходе92269 инерционный фильтр, который снижает быстродействие. Усилители-ограничители вносят в преобразованный сигнал дополнительные фаэовые сдвиги, представляющие собой амплитуднофазовую 3 погрешность преобразования. В диапазоне инфранизких частот эти погрев- ности достигают значительных величин. Существующие трансформаторы не обеспечивают высокую тоцность переда"О чи инфранизкочастотного сигнала. Все это ограничивает возможности использования известного устройства в ка" честве нормализатора. МЦель изобретения - повышение точности и быстродействия нормирования инфранизкочастотного сигйала в ши-роком диапазоне частот.Поставленная цель достигаетсятем, что в. нормализатор инфраниэко",частотного сигнала введены блок измерения амплитуды, блок выделения нулей сигнала, логический элемент ИЛИ, триггер, генератор часто- гзты преобразования, второй автоматический переключатель, делитель ипоследовательно соединенные междусобой и с выходом первого автоматического переключателя аналого-цифФровой преобразователь, блок логичес-,ких элементов И, регистр и цифроаналоговый преобразователь, выход кото-рого соединен с входом фильтра,. аналоговый вход цифроаналогового пре 35 образователя подключен через делитель напряжения к выходу первого фор мирователя, входы которого соединены с выходами триггера и с управляющими входами второго автоматического переключателявыход которого подключен к дополнительному входу аналого-цифрового преобразователя, сигнальные входы второго автомати:ческого переключателя соединены с парафазными выходами блока измерения амплитуды, вход которого подключен к входной клемме, с которой соединен и вход блока выделения нулей сигнала, выходы которого подключены к входам триггера и логи ческого элемента ИЛИ, выход которого через второй формирователь соединен с управляющим входом региСтра, управляющие входы блока логических элементов И объединены между собой и подключены к первому выходу генератора частоты квантования, второй вмход которого подключен к управляю 0 фщему входу первого автоматическогопереключателя, первый сигнальный, вход которого подсоединен к входной клемме, а второй соединен с об-щей шиной,На чертеже приведена функциональная схема нормализатора инфраниэкочастотного сигнала,Нормализатор состоит иэ первогоавтоматического переключателя 1,генератора 2 частоты квантования,аналого-цифрового преобразователя(АЦП) 3, блока логических элементов И 4, регистра 5, цифроаналогового преобразователя (ЦАП)6, фильтра 7 нижних частот, блока 8 измерения амплитуды,.второго автоматического переключателя 9, первого и второго формирователей 10 и 11, делителя 12 напряжения, блока 13 выделениянулей сигнала, триггера 14 и логического элемента ИЛИ 15.Один из входов первого автоматического переключателя 1 соединен свходной клеммой,его второй входподключен к общей шине, цепь управ"пения автоматического переключателя 1соединена с вторым выходом генератора 2 цастоты коммутации.Выход первого автоматического переключателя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 3,дополнительный вход которого соединенс выходом второго автоматическогопереключателя 9, а выходы АЦП 3 подключены через блок 4 логических элементов И к входам регистра 5. Приэтом управляющие входы блока 4 ло. гических элементов И объединены исоединены с вторым выходом генератора 2 частоты квантования,Управляющий вход регистра 5подключен через первый формирователь 10 к выходу логицеского элемента ИЛИ 15, Выходы регистра 5 соединены со входами ЦАП 6, аналоговыйвход. которого через делитель 12 напФряжения подключен к выходу второгоформирователя 11. Выход ЦАП 6 черезфильтр 7 нижних частот подключенк выходной клемме устройства.Цепь управления второго автоматического переключателя 9 соединена свходами второго формирователя 11 иподключена к выходам триггера 14.Входы триггера 14 соединены свходами.логического элемента ИЛИ 15и подключены к выходам блока 13 выделения нулей сигнала, Вход блока 1330 5 922 выделения нулей сигнала соединен с входом блока 8 измерения амплитуды и подключен к входной клемме.Нормализатор инфранизкочастотного сигнала работает следуюЩим обра-, зом.На один из входов первого автомати-, ческого переключателя 1 поступает инфранизкочастотный (ИНЧ) сигналО (О = Оя 15 л Ййу (1) 10 но 1 мируемый по амплитуде до Значе" ния Оо = О. На второй вход авто,матического переключателя 1 поступает нулевой потенциал.Автоматический пеоеклюцатель, 1 управляется импульсным напряжением с первого выхода генератора 2 частоты квантования.В результате на вход аналого-цифрового преобразователя 3 в моменты 20 времени й; поступают выборки из ИНЧ сигнала (1), которые преобразуются в код числа: -4 ж)01 ЫХ Ооо 1 Ооп1 О где ООп 4 = Ою - амплитуда Опорного напряжения АЦП, поступающего на дополнительный вход АЦП.Моменты времени ц определяются значением частоты генератора 2,Опорное напряжение Оом формируется с помощью блоков 8, 9, 13 и 14. С помощью блока 8 измерения35 амплитуды осуществляется измерение амплитуды входно го ИНЧ си гнал а (1) в положительные и отрицательные полупериоды, запоминание измеренных значений и подачу их в виде постоян 40 ных напряжений соответствующей полярности + О уи или .-Ои на входы второго автоматического переключателя 9. Последний управляется выходным напряжением триггера 14, на установочные45 входы которого поступают короткие импульсы, с выхода блока 13 выделения нулей сигнала, характеризующие моменты перехода ИНЧ сигнала через нулевой уровень в положительном и отрицательном направлениях.В результате на дополнительный вход АЦП поступает двухполярное опор ное напряжение типа меандр с частотой следования и амплитудой, равное частоте и амплитуде входного ИНЧ сигнала.Через блок 4 логических элементов И и регистр 5 код числа М 6 690 6поступает на вводы цифроаналоговогопреобразователя 6.С помощью блока 4 логическиэлементов И осуществляется записькода числа М в регистр 5. Управление блоком И 4 осуществляется импульсами напряжения с второго выходагенератора 2 частоты квантования.В моменты перехода ИНЧ сигналачерез нуль на выходах блока 13 выде-.ления нулей сигнала формируются ко"роткие импульсы, которые через логи"ческий элемент ИЛИ 15 поступают навход формирователя 1 О. Последнийформирует импульсы управления работой регистра 5,Импульсы с выхода первого формирователя 1 О сбрасывают регистр 5в нуль с целью установки нулевогоуровня напряжения на выходе ЦАП 6.На аналоговый вход ЦАП 6 с выхода делителя 12 напряжения поступаетопорное напряжение с амплитудойО=О,знацение которогоустанавливают путем регулирования коэффициента деления делителя 12 напряжения.На вход делителя .12 напряжения,с выхода второго формирователя 11поступает опорное двухполярное напряжение с амплитудой О = Ови час".тотой следования, равной частотевходного сигнала. Это достигается засчет включения формирователя 11 к выходам триггера 14.С помощью ЦАП 6 осуществляется пресбразование кода числа М в напряжеТак как Овл= О с учетом выражения (2) для М; получимя, (. ) 1,Дх 11) Оуц т 5 п-.4=ОЬ Ж 1 О = Он 8 Я,.Для исключения высокочастотных составляющих в спектре выходного сигнала на выходе ЦАП 6 ставят фильтр 7 нижних частот с коэффициентом передачи, равным единице. В результате фильтрации на выходе нормализатора получают ИНЧ сигналО,= О 5 я, с, (5) нормированный по амплитуде.В предложенном техническом решении повышение точности достигается за счет аналого-цифрового и цифро" аналогового преобразования входного ИНЧ сигнала в преобразователях со7 92269специально сформированными опорнымидвухполярными напряжениями определенной величийы,Использование многоразрядных ибыстродействующих АЦП и ЦАП в предло- зженном устройстве повышает не толькоточность и быстродействие нормирова- .ния ИНЧ сигнала, но и точность воспрб:изведения формы ИНЧ сигнала,Поскольку для измерения амплитуды 10ИНЧ сигнала, например, в положительные полупериоды, необходимо время,равное четверти периода., то быстродействие устройства от момента подачи ИНЧ сигнала на вход нормализатора 15,не превышает четверти периода. формула изобретения26Нормализатор инфранизкочастот ного сигнала, содержащий первый автоматический переключатель, фИльтр, первый и второй формирователи, причем выход фильтра связан с выходной 2 клеммой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия нормирования инфранизкочастотного сигнала в ши 1 роком дипазоне частот, в него введены блок измерения амплитуды, блок выделения нулей сигнала, логический элемент ИЮ) триггер, генератор частоты преобразования, второй автоматический переключатель) делитель напряжения и последовательно соединенные между собой и с выходом первого автоматического. переключателя аналого-цифровой преобразователь) блок логических элементов И, регистр 0 . 8и цифроаналоговый рреобразователь ) выход которого соединен с входом Фильтра, аналоговый вход цифроаналового преобразователя подключен через делитель напряжения к выходу первого формирователя, входы которого соединены с выходами триггера и с управляющими входами второго автоматического переключателя, выход которого подключен к дополнительному входу аналого-цифрового преобразователя, сигнальные входы второго автоматического переключателя соединены с парафазными выходами блока .измерения амплитуды, вход которого подключен к входной клемме, с которой соединен и вход блока выделения нулей сигнала, выходы которого подключены к входам триггера и логического элемента ИЛИ, выход которого через второй формирователь соединен с управляющим входом регистра, управляющие входы блока логических элементов И объединены между собой и подключены к первому выходу генератора частоты квантования, второй выход которого подключен к управляющему входу первого автоматического переключателя, первый сигнальный вход которого подсоединен к входной клемме, а второй соединен с общей шиной. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР й) 469119, кл. 6 05 Е 1/44) 1973. 1 2. Авторское с виде тел ьств о С ССРЮ 419864, кл. 6 05 Р 1/38) 1972.Тираж 908 Государственного лам изобретений и Иосква, Ж, Ра