Измерительный узкополосный усилитель

Измерительный узкополосный усилитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСНЫЙ yCHJJHTEJIb, содержащий последовательно СЬедйненные входной управляемый делитель напряжения и первый избирательный усилитель к выходу которого подключены последовательно соединенные калиброванный делитель напряжения , первый переключатель, другой вход которого соединен с входом входного управляемого делителя напряжения , второй избирательный усилитель , лийейный выпрямитель, Hrisepтор , второй переключатель, другой вход которого подключен к выходу инвертора, интегратор и элемент сравнения с опорн1лм напряжением а также последовательно соединенные вентиль, к входу которого подключен генератор импульсов, реверсивный счетчик и первый регистр памяти, вБкод которого подключен к входу управления входного управляемого делителя напряжения, при этом управляющие входы первого и второго пере ключатёлей и реверсивного счетчики подключены к первому переключаю&( выходу блока .управления, управляющие входы интегратора и вентиля под: ключены к управляющему выходу блока управления, другой выход реверсивно го счетчика подключен к первому хронирующему входу блока управления, о .т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности подстройки , выход линейного выпрямителя подключен к входу инвертора через первый введенный переключатель, выход вентиля подключен к входу ревер сивного счетчика через второй введенный переключатель, между другим выходом которого и входом пе рестройки частоты первого избирательного усилителя введены последовательно соединенные дополнительный реверсив .ный счетчик, .др-угой вход которого S подключен к первому переключающему (f входу блока управления, дополнительный регистр памяти и регулирующий элемент, между выходом первого избирательного усилителя и вторым входом первого введенного переключате- В ля введены последовательно соединенные фазовращатель, перемнозштель и фильтр нижних частот, между выходом первого переключателя -и другим входом перемножителя/включен ширркопо (лрсный усилитель, выход генератора импульсов подключен к тактирующему входу блока управлен 1я, управляющие j .входы введенных переключателей :1 объединены и подключены к второму переклйчающему выходу блока управления , выход элемент-а сравнения с опорг ным напряжением подключен к логи- ; ческому входу блока управления, при этом управляющие входы регистров пагК1яти подключены к выхаду переноса .информации блока управления, а ДРУГОЙ выход дополнительного реверсивного счетчика подключен к второму хронирующему входу блока управления.

09) (И) C0IO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ця) Н 03 G 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

\ (21) 3428338/18-09 (22) 22.04 .82 (46) 07.02.84.,Бюл. Р 5 .(72) В.М. Кодрянский,:IO.A ° Масюренко, A.Ä. Ниженский, H,Þ. Скрипник и E.Â.,Цимарова (71) Институт электродинамики

AH УССР (53) 621.396.666(088.8) (56) 1., Авторское свидетельство СССР

)) .231612; кл. Н 03 F 1/30, 1968 .

2. Авторское свидетельство СССР .

)) 582563, кл. Н 03 G 3/20, 1976 (прототип} . (54,3 (57 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСНЫЙ

УСИЛИТЕЛЬ, содержащий последователь.-,. но соединенные входной управляемый) делитель напряженйя и первый.избирательный усилитель к выходу которо го подключены последовательно соединенные калиброванный делитель напряжения, первый переключатель, дру-: гой вход которого соединен с входом входного управляемого делителя нап-: ряжения, второй избирательный усили-. тель, линейный выпрямитель,,инвер«. тор, второй переключатель, другой вход которого подключен к выходу инвертора, интегратор.и элемент сравнения с опорным напряжением, а также последовательно соединенные. вентиль:, к входу которого подключен . генератор импульсов, реверсивный счетчик и первый регистр памяти, выход которого подключен к входу управления входного. управляемого делителя напряжения, при этом управ-.; . ляющие входы первого и второго пере ключателей и реверсивного счетчика подключены к первому переключающему выходу блоКа, управления, управляв-, щие входы интегратора и вентиля под.ключены к управляющему выходу блока управления, другой выход реверсивного счетчика подключен к первому хронирующему входу блока. управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности подстрой. ки, выход. линейного выпрямителя подключен к входу инвертора через первый введенный переключатель, выход вентиля подключен к входу реверсивного счетчика через второй введенный переключатель, между другим выходом которого и входом перестройки частоты первого избирательного усилителя введейы последовательно соединенные дополнительный ревераив- > ный счетчик, .другой вход которого З подключен к первому переключающему .

Входу блока УПравления, дополнитель- ЦЦ ный .регистр памятй и регулирующий элемент, между выходом первого из- l бирательного усилителя и вторым входом первого введенного переключате« ля введены последовательно соединен- ные фазовращатель, перемножитель и фильтр нижних частот, между выходом первого. переключателя .и другим входом перемножителя.включен широкополосный усилитель, выход генератора импульсов подключен к тактирующему :входу блока управления, управляющие входы введенных .переключателей объединены и подключены к.второму . ( перехлючающему выходу блока управле-, ния, выход элемента сравнения с опор", ным напряженйем подключен к логическОму входу блока управления, при этом управляющие входы регистров па;- ) мяти подключены к выходу переноса .информации блока управления, а другой выход дополнительного реверсивного счетчика подключен к второму хронирующему входу блока управления.

1072250

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для предварительного усиления слабых сигналов переменного тока, подлежащих дальнейшей измерительно-.информационной обработке и регистрации.

Известен узкополосный усилитель со стабилизацией как модуля, так и .аргумента кбэффицрента передачи, содержащий. последовательно соединенные управляемый делитель напряжения, избирательный усилитель на основе перестраиваемой колебательной системы, фазосдвигающую цепь, перемножитель и фильтр нижних частот, а также избирательный усилительно-выпрямительный канал, интегратор, управитель, выход которого соединен с перестраиваемой колебательной системой избирательного усилителя, выход которого подключен к входу калиброванного делителя напряжения, . и широкополосный усилитель, выход которого соединен с вторым входом перемножителя (13..

Поскольку узкополосный усилитель предназначен для работы в широком, диапазоне входных сигналов, то на работу фазовой системы подстройки контура избирательного усилителя в этом случае значительное влияние оказывают изменения амплитуды входного 30 сигнала. Использование для устранения этого влияния амплитудных ограничителей неизбежно приводит к появлению амплитудно-фазовой погрешности в системе подстройки. Кроме 35 того, на точность подстройки избирательного усилителя оказывают влияние дрейф нуля фазового дискриминатора (перемножитель и фильтр нижних частот) и погрешность фазосдвигаю- 40 щей цепочки.

Наиболее близким цо технической сущности к предлагаемому является измерительный узкополосный усилитель, содержащий последовательно соединенЖ 45 ные входной управляемый делитель напряжения и первый избирательный усилитель, к выходу которого подключены последовательно соединенные калиброванный делитель напряжения, первый переключатель, другой вход которого соединен с входом входного управляемого делителя напряжения, второй избирательный усилитель, линейный выпрямитель, инвертор, второй: переключатель, другой вход которого подключен к выходу инвертора, интегратор и элемент сравнения с опорным напряжением,,а также последовательно соединенные вентиль, к входу которого подключен генератоР импуль,- 60. сов, реверсивный счетчик и первый регистр памяти, выход которого подключен к входу управления входного управляемого делителя напряжения, при этом управляющие входы первого 65 и второго переключателей и реверсивного счетчика подключены к первому переключающему выходу блока управле- ния, управляющие входы интегратора и вентиля подключены к управляюще.- . му выходу блока управления, другой выход реверсивного счетчика подключен к первому хронирующему входу блока управления (23 .

Однако известный усилитель имеет невысокую точность подстройки, обусловленную нестабильностью параметров элементов колебательного контуPQ °

Цель изобретения - повышение точности подстройки.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительном узкополосном усилителе, содержащем последовательно соединенные входной управляемый делитель напряжения и первый избирательный усилитель, к выходу которого подключены последовательно соединенные калиброванный делитель напряжения, первый переключатель, другой вход которого соединен с входом входного управляемого дели-, теля напряжения, второй избирательный усилитель, линейный выпрямитель, инвертор, второй переключатель, дру- гой вход котораго подключен к выходу инвертора, интегратор и элемент сравнения с опорным напряжением, а также последовательно соединенные вентиль, к входу которого подключен генератор импульсов, реверсивный счетчик и первый регистр памяти, выход которого подключен к входу управления входного управляемого дели теля напряжения, при этом управляющие входы первого и второго переключателей и реверсивного счетчика под- ключены к первому переключающему выходу: блока управления, управляющие входы интегратора и вентиля подключены к управляющему выходу блока управления, другой выход реверсивного счетчика подключен к первому хронирующему входу блока управления, выход линейного выпрямителя подключен к входу инвертора через первый введенный переключатель, выход вентиля подключен к входу реверсивного счетчика через второй введенный переключатель, между другим выходом которого и входом перестройки часто« ты первого избирательного усилителя введены последовательно соединенные дополнительный реверсивный счетчик, другой вход которого подключен к первому переключающему входу блока управления, дополнительный регистр памяти и регулирующий элемент, между выходом первого избирательного усилителя и вторым входом первого введенного переключателя введены последовательно соединенные фазовращатель, перемножитель и фильтр

1072250 нижних частот, между выходом пер.вого переключателя.и другим входом перемножителя включен широкополосный усилитель, выход генератора импульсов подключен к тактирующему входу блока управления, управляющие входы введенных переключателей объединены и подключены к второму переключающему выходу блока управления, выход элемента сравнения с опорным напряжением подключен к логическому входу блока управления, при этом управляющие входы регистров памяти подключены к выходу переноса. информации блока управления„ а другой выход дополнительного реверсивного счетчика подключен к второму хронирующему входу блока управления.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема измерительного узкополосного усилителя на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу блока управления, входящего в состав измерительного узкополосного усилителя.

Измерительный узкополосный усилитель содержит входной управляемый делитель 1 напряжения, первый изби. рательный усилитель 2, фазовращатель

3, перемножитель 4, фильтр 5 нижних частот, калиброванный делитель 6 напряжения, первый переключатель 7; второй избирательный усилитель 8, линейный выпрямитель 9, первый введенный переключатель 10, инвертор

11, второй переключатель 12, интегратор 13, элемент 14 сравнения.с 35 опорным напряжением, генератор 15 импульсов, вентиль 16, второй введенный переключатель 17, реверсивный счетчик 18, регистр 19 памяти, дополнительный реверсивный счетчик 4O

20, дополнительный регистр 21 памяти, регулирующий элемент 22, широкополосный усилитель 23, блок 24 управления, первый переключающий вы» ход 25, второй переключающий выход

26, управляющий выход 27, первый хронирующий вход 28, второй хройирующий вход 29, тактирующий вход

30, логический вход 31 и выход 32 переноса информации.

Измерительный узкополосный уси-. .литель работает следующим образом.

Усиливаемое напряжение U< поступает на вход первого избирательного усилителя 2 через входной управляемый делитель 1 напряжения. Напряжение на выходе первого избирательного усилителя 2 Ug =. K K>Uq, где "1 коэффициент передачи входного управляемого делителя 1 напряжений, К коэффициент усиления первого изби-, 60 рательного усилителя 2. Коэффициент передачи К» устанавливается кодом регистра 19 памяти, К С/Б, где

С - коэффициент преобразования кода, Б — начальное кодовое число, эапи- 65 санное в регистр 19 памяти и соответствующее номинальному коэффициенту передачи избирательного усилителя К = К К по модулю. Кроме того, в дополнительный регистр 21 памяти записано кодовое иисло,Н, которым с помощью регулирующего элемента

22 колебательная система первого избирательного усилителя 2 первоначально настраивается на заданную частоту резонанса сдр

Подстройка первого избирательного усилителя 2 по модулю и аргументу коэффициента передачи осуществляется последовательно по командным сигналам, поступающим из блока 24 управления (фиг. 2 ).

iÂíà÷àëå осуществляется подстройка первого избирательного усилителя

2 по модулю коэффициента передачи, причем формирование регулирующего воздействия для подстройки усилителя происходит в два такта. В первом такте на вход второго избирательного усилителя 8 через первый переключатель 7, управляемый сигналом с первого йереключающего выхода 25 блока 24 управления (фиг. 2, диаграмма 6 ), подается входное напряжение U . Усиленный и выпрямленный сигнал через переключатели 10 и 12 воздействуют на вход интегратора

13, при этом постоянное напряжение на входЕ интегратора U> = K U, где

К - коэффициент преобразования второго избирательного усилителя 8 и линейного выпрямителя 9.

По сигналу с управляющего выхода 27 блока 24 (фиг. 2, диаграмма

8 ), интегратор 13 начинает интегрйровать наПряжение U9 . Одновременно с этим открывается вентиль 16 и импульсы с выхода генератора 15 (фиг. 2, диаграмма 1 ), через вентиль 16 и второй введенный переключатель 17 поступают на вход реверсивного счетчика 18, находящегося в режиме "Сложение".. До этого в регистр реверсивного счетчика 18, емкость которого равна 28 импульсов, первоначально записывается кодовое число I<, Через интервал времени

ty = N/f, где f — частота импульсов генератора 15, реверсивный счетчик полностью заполняется и на его выходе возникает импульс напряжения, постуцающий на первый хронирующий вход 28 блока 24 (фиг. 2, диаграмма 4 ). С помощью этого импульса в блоке 24 формируется сигнал (фиг. 2, диаграмма 6 ), переключающий переключатели 7 и 12 в другое положение и переводящий счетчик

18 в режим "Вычитание". Напряжение на выходе интегратора 13 в этот момент времени Uq: = Цэ trit.,= U N/7f где 7 - постоянная времени интегратора.

1072250

15

2и и й 2 ) <

65

После синхронного переключения переключателей 7 и 12 на вход второго избирательного усилителя 8 через первый переключатель 7 и -калиброванный делитель 6, коэффициент передачи которого Кч, = 1/Кя, поступает напряжение Ы с выхода первого избирательного усилителя 2. уси ленный и. выпрямленный сигнал через первый введенный переключатель 10

:,и инвертор 11 воздействует на вход интегратора 13..Постоянное напряжение на входе.интегратора U5

=-K3 K

Через t4 = tZ выходное напряжение интегратора, поступающее на один из входов элемента 14 сравнения, достигнет значения опорного напряжения U . При этом элемент сравнения срабатывает и на его выходе возникает импульс напряжения, поступающий на лоГический вход 32. блока 24 (фиг. 2, диаграмма 3 ), с помощЬю которого в блоке 24 формируется сигнал ыа управляющем выходе 27 (фиг.2, диаграмма 8 ), закрывающий вентиль

16 и устанавливающий интегратор 13 в исходное состояние.

Число импульсов И4, поступающее на вход реверсивного счетчика 18 при работе последнего в режиме "вычитание", определяется из условия

"s"Ю- " "„Û =00 и при U@ = 0

Ц K 0 U

З„, 3 1„ 1 „ц

5 342 42 4 42

Результирующее число импульсов зафиксированное в виде кода ре« версивным счетчиком 18 за оба режима его рработы, равно

По сигналу с выхода 32 блока переноса информации блока 24 (фиг. 2, диаграмма 2 ), этот код переписыва» ется в регистр 19 памяти и устанавливает такое значение коэффициента передачи входного управляемого делителя 1, при котором произведение коэффициентов передач К4Кг равно номинальному значению Ен.

После подстройки модуля коэффициента передачи осуществляется цикл подстройки первого избирательного усилителя 2 по аргументу коэффициента передачи. При этом переключатели 10 и 17 сигналом с второго переключающего выхода 26 блока 24 управления переводятся в другое по.ложение (фиг. 2, диаграмма 7 ), причем второй введенный переключа-. тель 17 подключает теперь к выходу вентиля 16 вход дополнительного реверсивного счетчика 20, емкость которого равна 2 N импульсам и в регистр которого предварительно записывается число N<.

Работа блоков (13, 14, 16 и 15), осуществляющих преобразование напряжения в число импульсов, пройсхо,дит по аналогии с циклом подстройки модуля коэффициента передачи усилнтеля. При этом в первом такте ва вход интегратора 13 через фильтр 5 и первый введенный переключатель 10 подается выходное напряжение перемножителя 4, на один вход которого через первый переключатель 7 и широкополосный усилитель 23 подается напряжение U<, на второй вход - выходное напряжение U2, сдвинутое по фазе с помощью фазовращателя 3. В резуль.25 тате постоянное напряжение на входе интегратора 13

0 = mU U2cos (й7+ .) + Ugp, где m — - постоянный коэффйциент, фазовый сдвиг„ вносимый перЗО вцм избирательным усилителем 2 при расстройке, 9 — фазовый угол, вносимый.фазовращателем 3 (его значение выбирается в диапазоне 4560 ), Ugp. дрейф нуля перемножнтеля 4.

Во втором такте после синхронного переключения переключателей 7 и 12, производимого импульсом с другого выхода счетчика 20 (фиг..2> диаграмма 5> ) через блок 24 (фиг, 2, диаграмма 6 ), на вход интегратора

13 через фильтр 5, первый введенный переключатель 10, инвертор 11 и второй переключатель 12, подается

45 выходное напряжение перемножителя

4, на первый вход которого поступает теперь приведенное к входу с помощью избирательного делителя 6 выход-. ное напряжение первого избиратель5р ного усилителя 2 (Ug ) Поэтому постоянное напряжение на выходе фильт ра 5 во втором такте

U = mK U cosP + (fan г

В результате двух тактов работы

55 системы автоподстройки Результирую щее число импульсов, зафиксированное в виде кода дополнительным реверсивным счетчиком 20, Этот .код переписывается в дополнительный регистр 21 памяти и че1072250 рез регулирующий элемент 22 воздействует на колебательный контур-первого избирательного усилителя 2.

Процесс подстройки осуществляется таким образом, что отношение щО„Ц, соз лЧ+РР и„ й.

m К 02 cosp+ U>< стремится к единице; Тогда с учетом того, что предварительно производится подстройка модуля коэффициента 10 передачи избирательного усилителя, можно записать

mUp Up c o s (Q Ð+ I ) «+ U gp. ш Ups cîsP + +Ugp

Из приведенного тождества следует, чтоа 8 = О, т.е. первый избира-, тельный усилитель 2 настроен на резонанс, причем на точность настройки.по сравнению с прототипом. не оказывают влияния изменения амплитуды входного сигнала усилителя, дрейф нулевого уровня фазового дискриминатора и погрешность фаэосдвигающей цепочки.

Указанные особенности предлагаемого усилителя дают воэможность широко использовать его в фазовых измерительных системах различного назначения, например фазовых светодальномерах, в индукционных преобразо-. вательных системах угол поворотафаза - код и др., а также в частотно-анализирующей аппаратуре.

Составитель Л. Закс

Редактор А ° Лежнина Техред С.Мигунова Корректор И Эрдейи

« «Ю

Заказ 144/51 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4