Калибратор сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник

.80С 51)5 С 0 1 23/2 БРЕТЕНИЬСТВУ ОПИСАНИЕ ИЗК А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ ся для поверискажений, Црение диапазности изменеформируемогодержит блокчастоты, истпряжения, циватель 15 иблока 2 вычиперестраиваесов, элементции, сумматосчетчика 10держки позвотинное вычистудных парамла для заданфициента гар ныхи 13 иков, С,А.Кран В.Г,Поляков 8)Образ рпач С. ффициен рованно ИЭАН УС измерит Киев; Н оо коР. Элльных кова 5, ство С 23/20, ОВ, НО АРМОНИК ится к т испо СР1.987.МИРОВАНИГНАЛТУ Готномож измери- ьзовать СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯИ ГКНТ СССР(56) Струнин А.Г., Шуцовые калибраторы коэник систем автоматизироля, - В сб: Трудыменты и схемы электроустройств и систем.думка, 1985, с108-1Авторское свидетелУ 1322177, кл, С 01 В.(54) КАЛИБРАТОР СНИХ ПО КОЭФФИЦИЕН(57) Изобретениетельной технике и ки измерителеи нелиней ель изобретения - расш она и уменьшение дискрет ния коэффициента гармони сигнала. Калибратор со управления, делитель 4 очник 11 образцового наФроаналоговый преобразо" усилитель 16, Введение сления функции арксинус, мого генератора 3 импульа 2 И 5, блока б регистраров 7 и 8, вычитателя 9, и элементов 12, 13, 14 заляет производить операение временных и амплиетров формируемого сигнаной сетки значений коэфмоник. 1 з.п, ф-лы, 4 илИзобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля формирования сигнала с заданнымикалиброванными значениями коэффициента гармоник,Цель изобретения - расширение диапазона и уменьшение дискретности из.менения коэффициента гармоник формируемого сигнала. 10На фиг, 1 приведена структурнаясхема предлагаемого калибратора; нафиг. 2 - временная диаграмма его работы; на фиг. 3 - блок управления; нафиг. 4 - временная диаграмма его работы.Калибратор (фиг, 1) содержит блок 1управления, блок 2 вычисления функцииарксинус (БВФА), перестраиваемый ге-.нератор 3 импульсов (ПГИ), делитель 4 20частоты, элемент 2 И 5, блок 6 регистрации, сумматоры 7 и 8, вычитатель 9, .счетчик 10, источник 11 образцовогонапряжения (ИОН), элементы 12 - 14задержки, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15, усилитель 16,БВФА 2 собран на основе постоянныхзапоминающих устройств, у которых адресный вход является входом значенийаргумента, а с выхода снимаются значения функции, в частности арксинуса,от этого аргумента. У элемента 2 И 5второй вход инверсный,Сумматоры 7 и 8 и вычитатель 9. являются накапливающими и содержат ре. гистры, сумматоры, преобразователи в дополнительный код и селектор-мультиплексор.Первый (управляющий) вход сумма тора 7 подключен к выходу элемента 12 задержки, а выход через БВФА 2 соединен с первым (информационным) входом вычитателя.9, Второй (управляющий) вход вычитателя 9 подключен к точке, 45 объединяющей выход и вход соответственно элементов 13 и 12 задержки, а выход соединен с первым (информационным) входом счетчика 10, Второй (счетБьзй) ВХОД счетчика 10 поДключен к 50 точке, объединяющей вход делителя 4 частоты и выход ПГИ 3, Третий (уста" новочный) вход счетчика 10 объединен с входом и выходом соответственно элементов 13 и 14 задержки, а выход соединен с точкой, объединяющей вход элемента 14 задержки, второй вход блока 1 управления и первый вход элемента 2 И 5, Выход последнего подключен к первому (управляющему) входусумматора 8,выход которого соединенс первым входом ЦАП 15. ИОН 11 подключен к второму входу ЦАП 15, выходкоторого последовательно через усилитель 16 соединен с выходным разъемомкалибратора. Второй (информационный)вход сумматора 8 подключен к четвертому выходу блока 1 управления. Первый,второй, третий, пятый, шестой и седь 3мой выходы блока 1 управления соединены соответственно с вторым (информационным) входом сумматора 7, с первым входом (входом запуска) ПГИ 3,с вторым входом (входом установкичастоты) ПГИ 3 и одновременно с первым входом блока 6 регистрации, вторым, третьим и четвертым входами блока 6 регистрации. Первый вход блока 1управления подключен к точке, объединяющейвыход делителя 4 частоты ивторой вход элемента 2 И 5,Блок 1 управления (фиг. 3) содер-,жит клавишное устройстЬО 17, схему18 сдвига, блок 19 деления, схему 20анализа, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 21, преобразователи 22и 23 в дополнительный код (ПДК), дешифратор 24, селекторы-мультиплексоры 25 и 26, счетчики 27 и 28, счетныйтриггер 29 и формирователи 30 и,31.Первый и второй выходы клавишногоустройства 17 являются вторым и третьим выходами блока 1 управления,Третий выход клавишного устройства 17соединен с первым входом блока 19 деления и подключен к точке, объединяющей первые входы ПЗУ 21, счетчика 27и третий вход схемы 20 анализа, четвертый выход служит пятым выходомблока 1 управления и соединен с вторыми входами блока 19 деления и схемы 20 анализа. Пятый выход клавишногоустройства 17 является шестым выходомблока 1 управления и подключен к точке, объединяющей первый вход схемы 20анализа и второй вход ПЗУ 21, Выходпоследнего соединен с первым входомсхемы 18 сдвига, второй вход которойподключен к выходу дешифратора 24,Выход схемы 18 сдвига соединен непосредственно с вторым входом и черезПДК 23 с первым входом селекторамультиплексора 26, выход которогослужит первым выходом блока 1 управления. Выход блока 19 деления подключен к второму входу и через ПДК 22к первому входу селектора-мультиплек55677 В предлагаемом калибраторе по исходным значениям К - коэффициента гармоник, р - числа участков аппроксимации на четверть периода, 0 - амплитуды Формируемого сигнала производится циклическое вычисление временных и амплитудных параметров сигнала согласно соотношениям, (3) К гмии Исходные значения параметра р ; сетки значений К(О) (К - К н) по.(Оц1) определяются для заданной . Формуле вычисляется в блоке 19 деления по за"данным значениям У и числа р,Четвертая операция. Приращениеформируемого сигнала по амплитуде 515 сора 25, выход которого является четвертым выходом блока 1 управления. Третий вход селектора-мультиплексора 25 подключен к выходу счетного триггера 29, соединенного по входу с выходом формирователя 30, Вход последнего подключен к точке, объединяющей третий вход селектора-мультиплексора 26 и первый выход счетчика 28, соединенного по второму выходу через формирователь 31 с установочными входами счетчика 2 сумматоров 7 и 8 и вычитателя 9. Вход счетчика 28 служит первым входом блока 1 управления, седьмой выход которого является выходом схемы 20 анализа. Второй вход блока 1 управления подключен к второму входу счетчика 27, соединенного по выходу с вторым входом дешифратора 24. Й Н - шаг изменения амплитуды.Работа устройства начинается с подготовительного этапа. ра этом этапепрактически одновременно выполняютсячетыре операции.Первая операция. На клавишном устройстве 17 блока 1 управления устанавливаются необходимые значения коэффициента гармоник Кг, амплитуды Б,я,частоты Г и .количества участков аппроксимации р формируемого. сигнала,Набранные значения К, У, и Г отображаются на цифровом табло блока 6регистрации,Вторая операция. Одновременно сотображением информации заданные значения параметров сигнала анализируют 20 ся в схеме 20 анализа, Если введенныезначения параметров сигнала не соответствуют допустимому диапазону ихизменения, то по седьмому выходу блока 1 управления в блоке 6 регистрации25 включается транспарант "Не норма ввода" с указанием параметра, которыйневерно указан.Третья операция, Для заданных значений К и р из ПЗУ 21 выбирается код3 О числа р, который затем подается насхему 18 сдвига, Значения этих кодовпредварительно вычисляются и записываются в ПЗУ 21. Коды числа Ц определяются следующим образом. Задавшисьчислом р (исходя из быстродействияиспользуемой элементной базы), вычисляют минимальное значение КГ, которое,можно сформировать при данном коли- .честве участков аппроксимации, соглас 4 О но выражениюТаким образом, по завершении подготовительного этапа в блоке 6 регистрации отображаются заданные значения параметров формируемого сигнала, а необходимые для дальнейшей работы значения параметра р и приращения амплитуды Б снимаются соответственно с выходов ПЗУ 21 и блока 19 деления. 1 ОНепосредственное формирование выходного сигнала начинается с нажатия кнопки "Пуск" в клавишном устройстве 17, По этому сигналу с второго выхода блока 1 управления запускается. 15 ПГИ 3 (фиг. 2 а), значение частоты на выходе которого устанавливаются по третьему выходу блока 1 управления в зависимости от периода Т выходного сигнала. Счетные импульсы с выхода 20 ПГИ 3 поступают на входы счетчика 10 и делителя 4 частоты. Из исходной последовательности импульсов в делителе 4 частоты выделяются импульсы (Фиг, 26 и 4 а), соответствующие моментам времени О, Т/4, 2 Т/4 и ЗТ/4 формируемого сигнала. Эти импульсы подаются по первому входу блока 1 управления на вход счетчика 28, коэффициент пересчета которого равен четырем 30 (фиг. 4,6 - первый и в - второй выходы счетчика 27) и инверсный вход элемента 2 И 5.При каждом обнулении счетчика 28 в блоке 1 управления на выходе формиро вателя 31 организуется импульс начальной установки (Фиг. 2 вили 4 г), которым в сумматор 7 записывается код 1 ц с его входа, в сумматор 8 вводится код, соответствующий нулевому уровню 40 напряжения выходного сигнала, вычитатель 9 и счетчик 10 обнуляются, а в счетчик 27 заносится код числа р. В связи с этим дальнейшее пояснение работы калибратора целесообразно при водить начиная с момента окончания (С=Т) или начала (=0) Формирования очередного периода выходного сигнала.Таким образом, по окончании операций начальной установки на первый вход вычитателя 9 подается кодс; = =агсвп 1, который вычисляется в БВФА 2, а с его выхода снимается модуль разности содержимого внутреннего регистра, равного нулю для этого момента времени, и входного кода М. При обнулении счетчика 10 на его выходе образуется импульс (фиг. 2 г, первый импульс), который поступает на второй вход блока 1 управления и входы элемента 2 И 5 и элемента 14 задержки. Первый и последующие импульсы обнуления с выхода счетчика 10 задерживают-. ся на элементе 14 задержки на время(Фиг, 2 д), необходимое для проведения операций начальной установки. Задержанные импульсы с выхода элемента 14 задержки осуществляют запись входного кода в счетчик 10, который равен К, для анализируемого момента времени. Эти же импульсы дополнительно сдвигаются на элементе 13 задержлки на время(фиг, 2 е), в течение которого производится запись в счетчик 10. Импульсами с выхода элемента 13 задержки информация с входа вычитателя 9 переписывается в его внутренний регистр, Так для момента времени =0 с задержкой Р = ь,+в вычитатель 9 введен код о,. Очередное изменение содержимого сумматора 7 осуществляется при поступлении импульсов с выхода элемента 12 задержки через временной .интервал (фиг, 2 ж) по отношению к моменту врел лмени 1= с, + с, который определяется временем записи информации во внутренний регистр вычитателя 9.В этом время содержимое счетчика 10 с приходом каждого счетного импульса от ПГИ 3 последовательно уменьшается до нуля, чем обеспечивается преобразование кода с, длительности первого интервала времени непосредственно во временной интервал. При обнулении счетчика 10 на его выходе образуется импульс, которым стробируется проведение вычислительных операций в калибраторе, а именно запись кода длительности очередного интервала 10( -4 Формируемого сигнала в счетчик 10, запоминание значения очередной точки дискретизации 0 в вычитателе 9 и вычисление нового значения аргумента=+2 р согласно выражению (1) в сумматоре 7, Формирование второго, третьего и последующих временных интервалов производится аналогичным образом.Импульсы с выхода счетчика 10, соответствующие окончанию очередного временного интервала, подаются через элемент 2 И 5 на стробирующий вход сумматора 8. Из этой последовательности в связи с тем, что второй вход элемента 2 И 5 инверсный, удаляются импульсы в моменты времени г.=О, С=Т/4,15 15556С=2 Т/4 и =ЗТ/4 (фиг. 2 з). С приходомкаждого импульса на первый вход сумматора 8 к его содержимому прибавляется код, присутствующий на втором входе. Значение кода суммы преобразуетсяЦАП 15 в соответствующий уровень напряжения и через усилитель 16 передается на выход калибратора (фиг. 2 иили 4 з),1 ОПоследовательное увеличение кодовфазы М; и напряжения Б, согласно выражениям (1) и (2) прекращается поокончании формирования первой четверти периода выходного сигнала.В этот момент времени (=Т/4) импульсом с выхода делителя 4 частоты изменяется состояние счетчика 28 в блоке1 управления, первым выходом которого(фиг, 4 б) непосредственно управляется селектор-мультиплексор 26 и черезформирователь 30 (фиг, 4 д) и счетныйтриггер 29 (фиг. 4 е) задается режимработы селектора-мультиплексора 25,Причем нулевые потенциалы на первомвыходе счетчика 28 (фиг, 4 б) и выходесчетного триггера 29 (фиг. 4 е) соответствуют .положительным приращениямаргумента Р, и уровня напряжения формируемого сигнала. Поэтому в момент З 0времени =Т/4 осуществляется подключение первых входов селекторов-мультиплексоров 25 и 26 к их выходам,а следовательно, значения приращенийаргумента ; и уровня напряжения ЬУ З 5подаются в сумматоры 7 и 8 соответственно в дополнительных кодах. Этимдостигается уменьшение кодов фазы 0 .и напряжения Б;. на второй четвертипериода выходного сигнала. 40Дальнейший алгоритм работы калибратора аналогичен описанному, Отличиесостоит лишь в том, что знак приращения аргумента , на первой и третьейчетвертях и амплитуды Ц, на первой 45и четвертой четвертях периода формируемого сигнала положителен, а в остальных случаях знак их приращенияотрицателен,Как указывалось, импульсы с выхода счетчика 10, соответствующие окончанию очередного участка формируемогосигнала, поступают по второму входублока 1 управления на вычитающий входсчетчика 27. Коэффициент пересчета 55этого счетчика устанавливается поего первому входу и равен числу р.В связи с тем, что первое и последнее приращения аргумента 3 со 77 1 Огласно выражению (1) равно значению параметра р (в то время, как в остальных случаях оно равно удвоенному значению параметра 1) дешифратор 24 настроен на коды нуля и единицы. Поэтому появление кодов нуля и единицы на выходе счетчика 27 сопровождается формированием управляющего воздействия на выходе дешифратора 24 (фиг.4 ж). Этим воздействием производится сдвиг. вправо содержимого схемы 18 сдвига и значение кода р с ее входа поступает на выход без изменения. По окончании управляющего воздействия с выхода дешифратора 24 в схеме 18 сдвига осуществляется сдвиг влево, чем достигается увеличение входного кода Мв два раза.Таким образом, в калибраторе приращения аргумента , изменяется нетолько по знаку, но и по значению,чем достигается задание фазы с; согласно формулы (1).Для формирования сигнала, нормированного по коэффициенту гармоникс другими параметрами, достаточно набрать их значения на клавишном устройстве 17.Использование предлагаемого калибратора сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник, обеспечивает расширение диапазона и уменьшение дискретности изменения коэффициента гармоник формируемого сигнала, так как для формирования одного и того же количества значений коэффициента гармоник объем запоминающих устройств по отношению к известному должен быть в 2 р раэ меньше, т,е. при одинаковом объеме запоминающих устройств в пред.- лагаемом калибраторе сетка значений коэффициента гармоник может быть увеличена в 2 р Раз; цифровое управление амплитудой выходного сигнала, так как приращение амплитуды ЬБ вычисляется в зависимости от требуемой амплитуды выходного сигнала, причем его значение определяется разрядностью используемого цифроаналогового преобраэова" теля и может быть задано сколь угодно малым; более эффективное управление, частотой Формируемого сигнала, так как частотный диапазон и дискретность изменения по частоте зависит от используемого перестраиваемого генератора импульсов и быстродействия элементной базы и не зависит от объема запоминающих устройств; повьппение.11 155567 достоверности измерений за счет контроля действий оператора оперативного отображения информации и индикации неправильных действий оператора,5формула изобретения1, Калибратор сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник, содержащий делитель частоты, блок управления 10и последовательно соединенные источник образцового напряжения, цифроаналоговый преобразователь и усилитель, выход которого соединен с выходом калибратора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения надежности калибратора, в него введены два сумматора,блок вычисления функции арксинус,перестраиваемый генератор импульсов, 20вычитатель, счетчик, элемент 2 И, триэлемента задержки и блок регистрации,причем первый вход первого сумматорасоединен с выходом первого элементазадержки, а выход через блок вычисления функции арксннус соединен с первым входом вычитателя, второй входкоторого соединен с выходом и входомсоответственйо второго и первого элементов задержки, а выход соединен с З 0первым входом счетчика, второй входкоторого соединен с входом делителячастоты и выходом перестраиваемогогенератора импульсов, третий вход соединен с выходом и входом соответственно третьего и второго элементов за 35держки, а выход соединен с входомтретьего элемента задержки, вторымвходом блока управления и первымвходом элемента 2 И, подсоединенного выходом к первому входувторого сумматора, выход которогосоединен с нервым входом цифроанало-.гового преобразователя, а второй входсоединен счетвертым входом блока уп-,равления, первый, второй, третин, пя-,ч 5тый, шестой и седьмой выходы которогосоединены соответственно с вторымвходом первого сумматора, с первымвходом перестраиваемого генератора50импульсов, с вторым входом перестраиваемого генератора импульсов и одновременно с первым входом блока реги- .страции, вторым, третьим и четвертымвходами блока регистрации, а первыйвход соединен с выходом делителя час ", 55тоти и вторым входом элемента 2 И.122, Калибратор по п. 1, о т л ич а ю щ и й е я тем, что блок управления выполнен в виде клавишного устройства, счетчика и постоянного запоминающего устройства, блока сдвига, блока деления, блока анализа, двух преобразователей в дополнительный код, двух селекторов-мультиплексоров, дешифратора, счетного триггера, двух формирователей и счетчика, причем первый и второй выходы клавишного устройства соединены с вторым и третьим выходами блока управления, третий выход соединен с первым входом блока деления и с первыми входами постоянного запоминающего устройства, первого счетчика и третьим входом блока анализа, четвертый выход соединен с пятым выходом блока управления и с вторыми входами блока деления и блока анализа, а пятый выход соединен с шестым выходом блока управления, с первым входом блока анализа и вторым входом постоянного. запоминающего устройства, соединенного по выходу с первым входом блока сдвига, второй вход которого подключен к выходу дешифратора, а выход соединен с вторым входом и через второй преобразователь в дополнительный код - с первым входом второго селектора-мультиплексора, выход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход блока деления соединен с вторым входом и через первый преобразователь в дополнительный код с первым входом первого селектора-мультиплексора, выход которого соединен с четвертым выходом блока .управления, а третий вход селектора-мультиплексора соединен с выходом счетного триггера, соединенного по входу с выходом первого формирователя, вход которого соединен с третьим входом второго селектора-мультиплексора и первым выходом второго счетчика, соединенного по второму выходу через второй формирователь с установочными входами первого счетчика, первого-и второго сумматоров и вычитателя, а вход второго счетчика соединен с первым входом блока управления, седьмой выход которого соединен с вы" ходом блока анализа, а второй вход соединен с вторым входом первого счетчика, соединенного по выходу с входом дешифратора.1555 б 77 Редактор Н.Бобкова Т, Пали Тираж 55 б Подписное венного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д ак роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 554Государ Составитель А,Д Техред М,Дидык орниковКорр пням при ГКНТ ССС4/5