Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот

СОНИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ю (И) 2 А 1 1 2232 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ но-исследовательоизмерительных Н.М. Сметанин 088.8)идетельство СССРК 23/20, .987.обеспечение инфоных систем и ихВНИИФТРИ, 1978,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научский институт электприборов(54) КАЛИБРАТОР ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ИНФРАЗВУКОВЫХ ЧАСТОТ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования сигнапов сзаданными значениями коэффициентовгармоник. Цель изобретения - повышение точности. Калибратор периодических сигналов инфразвуковых частот содержит задатчик 1 кода, состоящий иэвычислителя 2 и алфавитно-цифровогодисплея 3, оперативное запоминакщееустройство 4, формирователь 5 сеткичастот, цифроаналоговый преобразователь 6 и выходной масштабный преоб1449926 разователь 7. Введение блока 8 регистров, регистра 9, реверсивного счетчика 10, сумматора 11, управляемого генератора 12 частоты, блоков 13-15 элементов И, блоков 16-1 8 сравнения кодов, блоков 19, 20 переключателей и блоков 21, 22 коррекции Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования сигналов сзаданными значениями коэффициентовгармоник.Цель изобретения - повышение точ ности формирования выходного сигнала.На фиг.1 представлена структурнаясхема калибратора; на фиг.2 - нременные диаграммы его работы; на фиг.3-5 -примеры выполнения отдельных блоковустройства.Калибратор периодических сигналовинфразвуковых частот содержит задатчик 1 кода, состоящий из вычислителя2 и алфавитно-цифрового дисплея 3,оперативное запоминающее устройство(ЦАП), выходной масштабный преобразователь 7, блок 8 регистров, регистр 9 реверсивный счетчик О, сумматор)11, управляемый генератор 12 частоты, блоки 13-15 элементов И, блоки 16-1825 сравнения кодов, блоки 19-20 переключателей, блоки 21 и 22 коррекции.Вход вычислителя 2 подключен к алфавитно-цифровому дисплею 3, а выход соединен с первым входом ОЗУ 4. Выход 30 ЦАП 6 соединен с первым входом выходного масштабного преобразователя 7, а вход блока 8 регистров соединен с выходом вычислителя 2. Первый выход блока 8 регистров подключен к второ му входу выходного масштабного преобразователя 7, а второй выход обьединен с первым входом управляемого генератора 1 2 частоты и входом Формирователя 5 сетки частот. Первый вход 40 регистра 9 подключен к выходу ОЗУ 4 и к первому входу реверсивного счетчика 10, выход которого обьединен с позволяет в процессе развертываниясинтезируемого сигнала находить критические точки, по которым оперативно осуществляется коррекция аналоговых узлон формирующих выходное напряжение при его линейно-ступенчатойаппроксимации. 5 ил. первыми входами сумматора 1, блоков16-18 сравнения кодов и ЦАП 6, второй и третий входы реверсивного счетчика 1 О соединены соответственно свыходами первого и второго блоков 13и 14 элементов И, первые входы которых объединены с выходом управляемого генератора 1 2 частоты, а вторыевходы соединены с первым и вторым выходами блока 16 сравнения кодовВторой вход блока 16 сравнения кодовобъединен с вторым входом сумматора11 и выходом регистра 9, а третийвыход подключен к первому входу блока 15 элементов И, второй вход которого соединен с выходом формирователя5 сетки частот. Выход блока 15 элементов И объединен с вторыми входамиОЗУ 4 и регистра 9,вторые входы блоков 1 7 и 1 8 сравнения кодов соединены соответственно с выходами блоков19 и 20 переключателей) а выходы соответственно с первыми входами блоков 21 и 22 коррекции и с вторым входом блока 21 коррекции, третий входкоторого подключен к выходу ЦАП 6,а выход соединен с вторым входом ЦАП6. Второй вход блока 22 коррекции соединен с выходом выходного масштабного преобразователя 7, третий входкоторого подключен к выходу блока 22 коррекции, выход сумматора 11 соединен с вторым входом управляемого генератора 12 частоты.Блок 21 коррекции (фиг.3) содержит источники 23 и 24 образцовых напряжений, компараторы 25 и 26, резистивные матрицы 2 7 и 28, блоки 29 и 30 ключей, реверсивные счетчики 31 и 32, генератор 33 тактовых импульсов, логические элементы НЕ 34 и 35 и логические элементы И 36-39, приС;30 з144 чем выход блока 2 коррекции соединен с вьгходом источника 23 образцовых напряжений, Первый вход компаратора 25 подключен к нулевой шине, второй вход - к второму входу компаратора 26, выходу резистивной матрицы 28 и третьему входу блока 21 коррекции, а выход компаратора 25 объединен с входом элемента НЕ 34 и первым входом элемента И 37, второй вход которого объединен с вторыми входами эле.ментов И 36, 38 и 39 и выходом генератора 33 тактовых импульсов, Первый вход элемента И 36 соединен с выходом элемента НЕ 34, а третий вход объединен с третьим входом элемента И 37 и с первым входом блока 21 коррекции. Выходы элементов И 36 и 37 подключены к входам реверсивного счетчика 31, выход. которого через блок 29 ключей и резистивную матрицу 27 соединен с входом источника 23 образцовых напряжений. Выход источника 24 образцовых напряжений подключен к первому входу компаратора 26, выход которого объединен с входом элемента НЕ 35 и первым входом элемента И 39. Третий вход элемента И 39 подключен к третьему входу элемента И 38 и является вторым входом блока 21 коррекции, Выход элемента НЕ 35 соединен с первым входом элемента И 38, выходы элементов И 38 и 39 соединены с входами реверсивного счетчика 32, выход которого через блок 30 ключей подключен к входу резистивной матрицы 28. Второй выход источника 23 образцовых напряжений соединен с вто- рым входом блока 29 ключей, .третий вход которого подключен к нулевой шине. Второй выход источника 24 образцовых напряжений соединен с вторым входом блока 30 ключей, третий вход которого подключен к нулевой шине. Блок 22 коррекции (фиг,4) содержит последовательно соединенные интегратор 40, усилитель 41, ключ 42, аналоговый запоминающий блок 43 и делитель 44, выход которого является выходом блока 22 коррекции, причем вход интегратора 40 является вторым входом блока 22 коррекции, а первым его входом является второй вход ключа 42.Управляемый генератор 12 частоты (фиг.5) содержит управляемый мульти- вибратор 45, резистивные матрицы 46 и 47, регистр 48 и коммутатор 49, пер 99261вый вход которого является первымвходом управляемого генератора 12частоты, второй вход соединен с выходом резистивной матрицы 47, а выход подключен к первому входу управляемого мультивибратора 45. Выходмультивибратора 45 является выходомуправляемого генератора 12 частоты, 1 О а второй вход соединен с выходом резистивной матрицы 46, вход которойчерез регистр 48 подключен к второмувходу управляемого генератора 12частоты.15 Калибратор работает следующим об -разом.Вычислитель 2 задатчика 1 по алгоритмам формирует последовательностьгифровых ординат синтезируемого сиг нала, например, с помощью Фурье синтеза и использования ряда по формуле 1(х) = А + Я,з 1 пх + Я с 1 п 2 х + + БзпЗх ++ С,созх + С соз 2 х + + С сояЗх +где А - постоянная составляющая;Б; - амплитуда синусной составляющей;- амплитуда косинусной составляющей.Ввод коэффициентов А, Я;, С; в вычислитель 2 задатчика 1 осуществляется с помощью алфавитно-цифрового дисплея 3, Ординаты синтезированногосигнала нормируются по амплитуде ввычислителе 2 и их цифровая последовательность, являющаяся одним периодом формируемого напряжения, записывается в ОЗУ 4.40 Число ординат синтезированногосигнала сложной формы определяетсявеличиной погрешности восстановлениявыходного напряжения устройства. Приступенчатом восстановлении сигнала 45 погрешность Р, связана с числом ординат и соотношением2Р = ---- 1003 50 а прп линейно-ступенчатом восстанов- лен ии 4 2 ь 2 Р ( в ) ООХ. 720 иТаким образом, для достижения вы - сокой точности при ступенчатом восстановлении для хрансния большого числа ординат необходим зпачительпьп объем оперативной памяти. Например, при Р = 0,17 для Р, требуется п- 2000, а для Р, и =: 500. Использование линейно-ступенчатого восстановления позволяет уменьшить число ординат и с большей точностью определить особые точки сигнала для коррекции аналоговых узлов.После считывания ординат в ОЗУ 4 вблок 8 регистров из задатчика 1 записываются код, пропорциональный необ ходимой частоте воспроизведения синтезированного сигнала, и код, пропорциональный пределу выходного масштабного преобразователя 7. Код из блока 8 регистров, пропорциональный не обходимой частоте воспроизведения, поступает в формирователь 5 сетки частот, в котором определяется период Т импульсов развертки синтезирокванного сигнала. Пример развертки че тырех ординат (Б,-И) синтезированного сигнала из ОЗУ 4 показан на фиг.2. Тактовые импульсы с периодом Т с выхода формирователя 5 сетки частот поступают в ОЗУ 4 и блок 8М25 регистров через блок 15 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, так как первоначально регистр 9 и реверсивный счетчик 10 обнулены и их коды равны.Развертывание синтезированного сигнала осуществляется следующим образом (фиг.2). Первый цифровой код И, из ОЗУ 4записывается в реверсивный счетчик10, а второй цифровой код 11 - в регистр 9. В сумматоре 11 определяетсяразность кодов ш, = Б -М, котораяпоступает на управляемый генератор 1 2 40частоты, на другой вход которого подается код, пропорциональный периодусчитывания Тк, с выхода блока 8 регистров. Код, пропорциональный Т(фиг.5), включает через коммутатор 49соответствующий резистор с резистивной матрицы 47 на управляемый мультивибратор 45. Код ш, поступающийс сумматора 11, запоминается в регистре 48 и также включает резистивную матрицу 46. Отношение резисторов,Ткпропорциональное отношению кодовш,позволяет управляемому мультивибратору 45 формировать импульсы с периоТдом следования Ь 1 = - , являюшщиеся выходными импульсами управляемого генератора 12 частоты, причем время установления импульсов значительно меньше ДС,.Изменение кода реверсивного счетчика 10 от М, до 11 осуществляется импульсами с периодом Д 1., по суммирующему входу через блок 14 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, когда 11И, и по вычитающему входу через блок 13 элементов И, открытый блоком 16 сравнения кодов, когда Б (И,. При достижении равенства кодов реверсивного счетчика 10 и регистра 9 (Б = 11, ) блок 16 сравнения кодов открывает блок 15 элементов И для прохождения следующего тактового импульса от формирователя 5 сетки частот. При этом в регистр 9 записывается третье кодовое значение 11 з синтезированного сигнала из ОЗУ 4 и повторяются описанные выше операции. В сумматоре 11 определяется текущая разность ш, = Б,+, - Б;, а управляемый генератор 12 частоты вырабатывает текущие импульсы заполнения реверсивного счетчика 1 О с периодомДТке(шПри достижении цифровыми последовательностями синтезированного сигнала, поступающими с реверсивного счетчика 10, критических точек, которыми являются нуль, фиксируемый блоком 17 сравнения кодов, и максимальное значение, фиксируемое блоком 18 сравнения кодов, последними вырабатываются сигналы разрешения на блоки 21 и 22 коррекции, причем нулевое значение кодов задается блоком 19 переключателей, а максимальное значение кода задается блоком 20 переключателей, Блок 21 коррекции осуществляет коррекцию нуля и масштаба ЦАП 6, а блок 22 коррекции корректирует нуль выходного масштабного преобразователя 7. Коррекция нуля в блоке 21 коррекции происходит следующим образом.Блок 1 7 сравнения кодов выдает сигнал на коррекцию нуля, который поступает на элементы И 36 и 37. Выходной сигнал ЦАП 6 сравнивается на первом компараторе 25 с напряжением нуля, Если это напряжение не равно нулю, то напряжение источника 23 образцовых напряжений, являющегося одним из источников ЦАП 6, корректируется с помощью резистивной матрицы 27 и блока 29 ключей, управляемых ко7 1449026 8дом реверсивного счетчика 31. Код реверсивного счетчика 31 изменяется посуммирующему входу через элемент И37, если П (О, и по вычитающемувходу через элемент И 36, открытый5элементом НЕ 34 и компаратором 25,если ЦцО, импульсами с генератора 33 тактовых импульсов. Когда блок18 сравнения кодов выдает сигнал накоррекцию масштаба калибратора, тооткрываются элементы И 38 и 39. Выходное напряжение Пцдл ЦАП 6 сравнивается на компараторе 26 с образцовым напряжением П , поступающим систочника 24 образцовых напряжений ис помощью резистивной матрицы 28,блока 30 ключей, управляемых кодомреверсивного счетчика 32, устанавливается масштабный коэффициент ЦАП 6.Код реверсивного счетчика 32 изменяется по суммирующему входу через элемент И 39, если Б 1 С Цоь, и по вычитающему входу через элементы И 38,НЕ 35, если Ь 1 ) П , импульсами сгенератора 33 тактовых импульсов.Коррекция нуля в выходном масштабном преобразователе 7 происходит следующим образом (фиг,4),Блок 17 сравнения кодов выдает сигнал разрешения коррекции на ключ 42. Необходимое условие, что нуль ЦАП 6 скорректирован раньше. Выходное напряжение масштабного преобразователя 7, отличное от нуля, усредняется интегратором 40, усиливается усилителем 41 для подачи на аналоговый запоминающий блок 43 большей величины и через ключ 42 запоминается в аналоговом запоминающем блоке 43. Это напряжение в противофазе через делитель 44 подается в выходной масштабный преобразователь 7.Таким образом, в процессе развертывания синтезируемого сигнала находятся критические точки, по которым оперативно осуществляется коррекция аналоговых узлов, формирующих выходное напряжение калибратора, что позволяет повысить точность в 2-3 раза. Точность повышается, кроме того, за счет ввеления линеино-ступенчатой аппроксимации, которая позволяет определить критические точки синтезируемого сигнала. Формула изобретения Калибратор периодических сигналовинфразвуковых частот, содержащий по 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 следовательно соединенные задатчиккода и оперативное запоминающее ; стройство, последовательно соединенныецифроаналоговый преобразователь и выходной масштабный преобразователь,выход которого является выходои калибратора, а также формирователь сетки частот, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности,в него введены блок регистров, реверсивный счетчик, сумматор, регистр,управляемый генератор частоты, трнблока элементов И, три блока сравнения кодов, два блока переключателей,два блока коррекции, причем вход блока регистров соединен с выходом задатчика кода, первый выход блока регистров подключен к второму входу выходного масштабного преобразователя,а второй выход объединен с первымвходом управляемого генератора частоты и входом формирователя сетки частот, первый вход регистра подключенк выходу оперативного запоминающегоустройства и к первому входу реверсивного счетчика, выход которогообъединен с первыми входами сумматора, первого, второго и третьего блоков сравнения кодов и цифроаналогового преобразователя, а второй и тре-тий входы реверсивного счетчика соединены соответственно с выходами первого и второго блоков элементов И,первые входы которых подключены к выходу управляемого генератора частоты, а вторые входы соединены с первым и вторым выходами первого блокасравнения кодов, второй вход и третий выход первого блока сравнениякодов подключены соответственно квторому входу сумматора, выходу регистра и к первому входу третьегоблока элементов И, второй вход которого соединен с выходом формирователя сетки частот, а выход соединен свторыми входами оперативного запоминающего устройства и регистра, вторые входы второго и третьего блоковсравнения кодов соединены с выходаии, соответственно, первого и второго блоков переключателей, а выходысоединены, соответственно, с первымивходами первого и второго блоков коррекции и с вторым входом первого блока коррекции, третий вход которогоподключен к выходу цифроаналоговогопреобразователя, выход первого блокакоррекции подключен к второму входу9 14499261 Оцифроаналогового преобразователя, а которого соединен с выходом второго второй вход второго блока коррекции блока коррекции, выход сумматора подсоединен с выходом выходного масштаб- ключен к второму входу управляемого ного преобразователя, третий вход генератора частоты.1449926 Составитель Н.Федоровдактор Е.Папп Техред М 1 ипык Корректор О.Кравцова при ГКНТ ССС Прои водственн;. - полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,Заказ 6963/45ВНЮ 1 ПИ Государс Тираж 772 енного комитета по 13035, Москва, Ж-З Подписное изобретениям и открытия Раушская наб., д. 4 /5