Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно модулированного сигнала

СОЮЗ СОБЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 О 6 А зая 601 В. 2 Ю 06 АВТОРСНО пряжения ветственно. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПМЙОПИСАНИЕ ИЗО(56) 1, Авторское свидетельство ССУ 960667, кл, С 01 К 29/06, 1980.КОЭФФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ АМПЛИТУДНОМОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА по авт.св,Ф 960667, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения погрености преобразования, в него введены второй выпрямитель, третий и чевертый компараторы и формирователькоманд, при этом один из входов,РЕТЕНИЯ третьего компаратора соединен спервым выходом второго дифференциального усилителя, а выход - с третими управляющими входами первого ивторого ключей и первым входом формирователя команд, второй вход которого подключен к четвертым управляющим входам первого и второгоключей и к выходу четвертого компаратора, входом соединенного с выходом второго выпрямителя, вход последнего соединен с клеммой дляподключения первого источника напряжения, вторые входы третьего ичетвертого компараторов соединеныс клеммами для подключения второгои третьего источников опорного на10951 15 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения глубины модуля" ции амплитудно-модулированных сигналов, в системах автоматического 5 контроля .Известен преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала, со" держащий преобразователь напряжение - временной интервал, усилитель входного сигнала, выход которого соединен с сигнальными входами первого и второго синхронных детекторов и через формирователь управляющего напряжения подключен к управляющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго синхронного де тектора, выходы синхронных детекторов подключены к входам первоГо дифференциального усилителя, второй и третий дифференциальные усилители, выпрямитель и функциональный 25 генератор треугольного напряжения, причем один из входов второго дифференциального усилителя соединен с первым выходом первого синхрон - ного детектора, а другой вход - с вторым выходом первого синхронного детектора, выход второго дифференциального усилителя через функциональный генератор связан с первым входом преобразователя напряжение - временной интервал, первый и второй входы третьего дифференциального усилителя соединены с первым и вторым выходами выпрямителя, вход которого подключен к выходу первого диффер ен 40 циального усилителя, а выход третьего дифференциального усилителя подключен к второму входу преобразователя напряжение - временной интервал управляющий вход синхронного выпря мителя соединен с источником опорного напряжения, прямой выход второго диф- ференциального усилителя связан с первым входом регулятора зоны нечувствительности и с первым входом первого компаратора, а инверсный - с вторым50 входом регулятора зоны нечувствительности и первым входом второго компаратора, выход регулятора зоны нечувствительности подключен к третьему входу третьего дифференциального усилителя, второй вход первого компаратора соединен с первым выходом третьего дифференциального усилите 06ля, а второй вход второго компаратора - с вторым выходом третьего дифференциального усилителя и первым входом второго преобразователя напряжение - временной интервал, вторым входом связанного с инверсным выходом функционального генератора треугольного напряжения и выходом - с первым управляющим входом первого ключа, первый управляющий вход второго ключа подключен к выходу первого преобразователя напряжение - временной интервал, вторые управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, сигнальные входы ключей - с выходом эталонного генератора, а выходы первого и второго ключей - с прямым и инверс" ным входами. интегрирующего блока соответственно 1 1 ).Недостатком этого устройства является значительная погрешность преобразования при изменениях уровней входного и опорного сигналов из-за возрастания составляющей погрешности, обусловленной внутренними шумами, напряжениями смещения компараторов и усилителей постоянного напряжения.Целью изобретения является уменьшение погрешности преобразования.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно- модулированного сигнала введены второй выпрямитель, третий и четвертый компараторы и формирователь команд, при этом один из входов третьего компаратора соединен с первым выходом второго дифференциального усилителя, а выход - с третьими управляющийи входами первого и второго ключей н первым входом формирователя команд, второй вход которого подключен к четвертым управляющим входам первого и второго ключей ик выходу четвертого компаратора, входом соединенного с выходом второго выпрямителя, вход последнего соединен с клеммой для подключения первого источника напряжения, вторые входы третьего и четвертого компараторов соединены с клеммами для подключения второго и третьего источников опорного напряжения соответственно. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -. Устройство содержит усилительвходного сигнала, формирователь 2управляющего напряжения подключен квходу инвертора 3, выходы синхронныхдетекторов 4 и 5 подключены к входампервого дифференциального усилителя 6,второй дифференциальный усилитель 7,синхронный выпрямитель 8, третий диф" 10ференциальный усилитель 9, которыйсодержит усилители первой 10, второй 11 и третьей 12 ступени соответственно, функциональный генератор 13 треугольного напряжения, первый и второй преобразователи 14.и 15напряжение - временной интервал, регулятор 16 зоны нечувствительности,первьж и второй компараторы 17 и18, первый и второй ключи 19 и 20управляющие входы которых соединены, выполнены на элементах И 21,22 и ключе 23, эталонный генератор24, интегрирующий блок 25, второйвыпрямитель 26, третий и четвертыйкомпараторы 27 и 28, формирователькоманд 29, выполненный на элементеИЛИ 30, коммутатор 31. Второй, тре- .тий и четвертый управляющие входыключей 19 и 20 являются входами элемента И 21, а первый управляющийвход и сигнальный вход этих ключей -входами элемента И 22, первый входэлемента ИЛИ 30 соединен с выходомтретьего компаратора 27 и третьими , 35управляющими входами первого и второго ключей 19, 20, второй входэлемента ИЛИ 30 соединен с выходомчетвертого компаратора 28 и четвертыми управляющими входами первого 4 Ои второго ключей 19, 20, выход элемента ИЛИ 30 соединен с входом коммутатора 31.Устройство работает следующимобразом. 45На вход усилителя 1 поступаетамплитудно-модулированное (АМ) напряжение вида0(й) =Ч (1 ш езпЯТ) е 1 пш ), (1)где М - амплитуда немодулнрованногонесущего напряжения;, и - угловая частота несущей;Я - угловая частота огибающей;в - коэффициент модуляции, 55С первого выхода синхронного детектора 4 на один вход дифференциального усилителя 6 поступает сиг"нал, содержащий огибающую входногоАИ сигнала и постоянную составляющуюопределяемую уровнем несущей Ц (С) =К 1(ш Ч ш е 1 п Я + Ч), (2) где К - коэффициент передачи трактавход устройства - выход синхронного детектора 4.С второго выхода синхронного детектора 4 на второй вход дифференциального усилителя 7 поступает сигнал 0 (С) = К шМ еапЯС,1Сигнал на выходе синхронного детектора 5 имеет вид 0= -К шЧ ехпЯ С, (4) где К - коэффициент передачи тракта вход устройства - выход синхронного детектора 5.На прямом выходе дифференциального усилителя 6 выделяется постоянное напряжение, пропорциональное уровню несущей=сф-ц =К,К Ч,где К - коэффициент передачи диф 3 ференциального усилителя 6,Если обеспечить равенство(6) Кр К 4 э то на выходе дифференциального усилителя 7 имеем напряжение уравнения (7) поступает на сигнальный вход синхронного выпрямителя 8, на управляющий вход которого подается опорный сигнал(8) 1)ов=Чое 1 п(+ Ч)где- фазовый сдвиг опорного сигнала по отношению к огибающей входного АМ сигнала, который может принимать значения 0 или .Ъ . При этом на первом выходе синхронного выпрямителя 8 образуется напряжение Ч=Ф 2 КК К шЧщ +0(С) (9) где К - коэффициент передачи выпрямителя 8;ОЬ)" переменная составляющаявыпрямленного напряжения на втором выходе выпрямителя 8Бд (й) -Бр (е) =2 К К ш Ч е 1 п Я с (7),2где К 5 - коэффициент передачи дифференциального усилителя 7, 1095106фУЮ (К 1 Кэ Кч Ув (где К - коэффициент передачи регу 25лятора 16 зоны нечувствительности, регулируемыйв пределах (-дв) -(+де),Одновременно на первые входы усилителей 11 и 12 поступает напряжение З 0 уравнения (10) .Если обеспечить равенство К 1 К = 2 К+К 5 Ко (12) то при )О на выходе усилителя 11 имеемУ К К У (в 1 да), (13) а при ) О на выходе усилителя 124У КК Ч (т+дш)., (14) функциональный генератор 13 формирует треугольное напряжение, амплитуда которого пропорциональна управляющему напряжению уравнения (5), т.е. 35 40 45(15) К Кфгде Ке - коэффициент пропорциональности между амплитудой р 50треугольного напряжения иуправляющим напряжением,,Форма напряжения на прямом выходе генератора 13 показана на фиг. 34, а на инверсном выходе - на фиг. 36,Треугольное напряжение с прямого выхода генератора 13 поступает напервый вход преобразователя 14 наПри этом .Мд) О при 90 и Я ( 0 при М.=ЛНапряжение уравнения (9) подаегся на первый вход дифференциального усилителя 9, а его переменная составляющая - на второй вход.На выходе усилителя 10 первой ступени дифференциального усилителя 9 имеем0У РгК+ К 5 КЬщи (10)На первый вход регулятора 16 эоны нечувствительности подается напряжение уравнения (5), а на его второй- напряжение с противоположным знаком, полученное с инвертируиицего выхода блока 6. В результате на первые входы усилителей 11, 12 второго и третьего каскадов дифференциального усилителя 9 с выхода регулятора зоны нечувствительности поступает на- пряжение йряжение - временной интервал, а с инверсного - на первый вход преобразователя 15.На вторые входы преобразователей 14 и 15 подаются напряжения уравнений (14) и (13),При М 5 )О прямоугольные импульсынапряжения, длительность которых пропорциональна значению коэффициента модуляции, образуются на выходе преобразователей 14 и 15 (фиг. 3 6 и 3 М.) .Напряжения уравнений (13) и (14) одновременно поступают на первые входы компараторов 17 и 18.При этом на второй вход компаратора 17 поступает напряжение уравнения (5) - то же напряжение, но с противоположным знаком.Компаратор 17 оформирует управляющее напряжение для ключа 19, а компаратор 18 - для ключа 20.При этом переключение компараторов 17 и .18 происходит при условии(К 1 КэЧ 1 дюфзт э У(16) где К 9 - коэффициент передачи повходу сигнала уравнейия (5).Если обеспечить пороговое значение коэффициента модуляции К = тм выражения (17), то выражение (16), характеризующее условие формирования импульсов на выходе ключа 19 (при Чр 0). или ключа 20 (приЧ ( 0), имеет вид(18;в )в +дв,1 МНа третий и четвертый управляющие входы ключей 19 и 20 поступают выходные напряжения с третьего 27 и четвертого 28 компараторов соот" ветственно. Ключи 19 и 20 открываются, если компараторы 27, 28 формируют управляющее напряжение, которое определяется для компаратора 27 условием1 э оп ф(19)2где О и, - постоянное напряжениепропорциональное максимально допустимомузначению напряжения входного несущего колебания"оп -АЧпорог (20Оп 2 1 ъ порогНа первый вход компаратора 28 с выхода выпрямителя 26 поступает напряжение О - К О (г 1где К - коэффициент передачи выпряИмителя 26;; О,д - амплитудное значение опорного напряжения - Ооя .Управляющее напряжение для ключей 5 19 и 20, формируемое компаратором 28, определяется условием"1 (о(10 21я, оо опгде 0 - постоянное напряжейие, про 10порциональное минимальнодопустимому значению входного опорного колебания.Если входные напряжения несущего или опорного напряжений меньше до 15 пустимых значений, то с выходов компараторов 27 или 28 формируется напряжение, закрывающее ключи 19 и 20и поступающее на первый или другой входы элемента ИЛИ 30, входящего в состав формирователя команд 29.20 Выходное напряжение элемента ИЛИ 30 является управляющим напряжением для коммутатора 31.Выходные напряжения компараторов 17 или 18, 27, 28 поступают на вход25 элемента И 21, выходное напряжение которого управляет состоянием ключа 23. Ключ 23 открыт, если выполняются условия выражений (18), (19), (22), при этом на его выход поступает выход ное напряжение элемента И 22Для повышения надежности преоб.разователя можно использовать выходные команды формирователя команд 29 например, для включения резервного З 5 преобразователя значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала или установки устройства, в котором указанный преобразователь используется, в заранее.предусмотренное для данной ситуации состояние, при котором устройство работает, несмотря на отсутствие информации с выхода преобразователя.Таким образом, в предлагаемом преобразователе уменьшена погрешность преобразования и повышена надежность преобразователя.Результат измерения в предлагаемом устройстве может быть представлен в аналоговом либо в цифровом виде. В первом случае в качестве эталонного генератора 24 должен использоваться источник постоянного напряжения, При этом на выходе ин- тегрирующего.блока 25 образуется напряжение, среднее значение которого пропорционально значению коэффициента модуляции, причем полярность напряжения определяетси фазовым соотношением между огибающей входного АИ напряжения выражения (1) и опорным сигналом выражения (8) При представлении результата измерения в цифровом виде в качестве эталонного генератора должен использоваться генератор импульсов эталонной частоты, а в качестве интегрирующего блока - реверсивный двоично-десятичный счетчик, регистрирующий количество импульсов, пропорциональное значению коэффициента модуляции.Преобразователь позволяет производить преобразование значений коэффициента модуляции с погрешностью не хуже + 157