Анализатор комплексного спектра периодических напряжений

Анализатор комплексного спектра периодических напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АНАЛИЗАТОР КОМПЛЕКСНОГО СПЕКТРА ПЕРИОДИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий входной блок, выход которого соединен с входом усилителя, а вход - с входной шиной, синхронный детектор, выход которого соединен с входом индикатора, и формирователь опорного напряжения, первый выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, а вход - с шиной опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможност1ей, в него введены цифроаналоговый преобразователь, программируемый постоянный запоминаклций блок и формирователь адресов, причем сигнальные вход и выход цифроаналогового преобразователя подключены соответственно к выходу усилителя и к второму входу синхронного детектора , а управляющие входы цифроаналогового преобразователя соединены Z с кодовыми выходами программируемого постоянного запоминающего блока, адресные входы которого подключены к кодовым выходам формирователя адресов , вход которого соединен с вторым, выходом формирователя опорного напряжения . U{t) / Од а 8

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 R 23 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3575556/24-21 (22) 07.04.83 (46) 07.07.85. Бюл. Р 25 (72) Ю.К.Рыбин и В.П,Будейкин (7 1) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им.С.М.Кирова (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . У 454496, кл. G 01 R 23/00, 197 1.

Авторское свидетельство СССР

У 365658, кл. G 01 R 23/16, 1968. (54)(57) АНАЛИЗАТОР КОМПЛЕКСНОГО

СПЕКТРА ПЕРИОДИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий входной блок, выход которого соединен с входом усилителя, а вход — с входной шиной, синхронный детектор, выход которого соединен с входом индикатора, и формирователь

„>SU„„11 6004 опорного напряжения, первый выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, а вход — с шиной опорного напряжения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены цифроаналоговый преобразователь, программируемый постоянный запоминающий блок и формирователь адресов, причем сигнальные вход и выход цифроаналогового преобразователя подключены соответственно к выходу усилителя и к второму входу синхронного детектора, а управляющие входы цифроаналогового преобразователя соединены с кодовыми выходами программируемого постоянного запоминающего блока, адресные входы которого подключены к кодовым выходам формирователя адресов, вход которого соединен с вторым;.

В ° выходом формирователя опорного напряжения.

1166004

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании нелинейности различных электрических цепей.

Цель изобретения — повыщение точ- 5 ности анализатора и расширение его функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена структурная схема анализатора комплексного спектра периодических напряжений на

1О фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Анализатор содержит входной блок

1, усилитель 2, цифроаналоговый преобразователь 3, последовательно сое- 15 диненные синхронный детектор 4 и индикатор 5, формирователь 6 опорного напряжения, формирователь 7 адресов, программируемый постоянный запоминающий блок 8. 20

Первым входом анализатора является вход входного блока 1, соединенного последовательно с усилителем 2, Первый выход формирователя 6 опорного напряжения соединен с первым 25

d входом синхронного детектора 4, сигнальные вход и выход цифроаналогового преобразователя 3 подключены, соответственно к выходу усилителя 2 и к второму входу синхронного детек- 30 тора 4, а управляющие входы цифроаналогового цреобразователя 3 соединены с кодовыми выходами программируемого постоянного запоминающего блока 8, адресные входы которого подключены к кодовым выходам формироватеця 7 адресов, а вход последнего содцинен с вторым выходом формирова" теля с опорного напряжения °

Анализатор работает следующим об- 40 разом.

Исследуемый сигнал U(t) через блок 1, усилитель 2 и цифроаналоговый преобразователь 3 поступает на второй вход синхронного детектора 4. 4

Опорное напряжение Uä„ (t) с частотой первой гармоники M„ исследуемого периодического напряжения поступает на вход формирователя 6 опорного напряжения, который вырабатывает пря моугольное опорное напряжение с частотой иСследуемой спектральной составляющей и регулируемой относительно входного опорного сигнала фазой, служащее для управления синхронным 55 детектором 4. Формирователь опорного напряжения вырабатывает также синхронизированные высокочастотные тактовые импульсы, которые через его второй выход подаются на вход формирователя 7 адресов, Под действием тактовых импульсов формирователь 7 адресов вырабатывает и-разрядные коды, осуществляющие опрос матрицы блока 8. В соответствии с записанной программой блок 8 формирует напряжение в виде цифровых кодов, которое поступает на управляющие входы. и-разрядного преобразователя 3. Под действием этих кодов осуществляется переключение ключей разрядов преобра1 зователя 3 в соответствии с записанной в блок 8 программой. Преобразователь 3 в анализаторе комплексного спектра является не только линейным и высокоточным аттенюатором, но и служит для формирования весовой функции перемножения, которая позволяет

1устранить влияние высоких нечетных гармоник и повысить точность измере; нии.

Выходное напряжение преобразова, теля 3 равно: где Ue„ - входное напряжение

a„- а„ вЂ” коэффициенты двоичных разрядов, принимающие значения либо 1, либо О.

Если на один или несколько управляющих входов преобразователя 3 по давать напряжение прямоугольной формы с удвоенной частотой измеряемой спектральной компоненты 2 M и скважностью

О =У(Т -2 ), то совместно с синхронным детектором

4 получим весовую функцию, показанную на фиг. 2Б. На фиг. 2а приведена эпюра, иллюстрирующая моменты замкнутого состояния ключей t„ нреобра" зователя 3. Для двухполупериодного синхронного детектора спектральный состав такой весовой функции выглядит следующим образом:

y(t)=,А . - cos ko зiп k Mt

Я 113 k где А=а,,2 +а 2 +, ° . °,+a„2 °

Отсюда очевидно, что для устранения влияния какой-либо гармоники k достаточно выполнить условие соз k el=0.

3 1166 Например, требуется устранить . влияние третьей, часто наиболее зна-, чительной, гармоники исследуемого сигнала, тогда а(, --. =30 о

2k

При этом преобразователь 3 выполняет функцию аттенюатора. Так, для двенадцатираэрядного цифроаналогового преобразователя обеспечивается любой коэффициент передачи от 1 до

1:2048 и достигается высокая точность, линейность и стабильность коэффициента передачи.

Формируя. более сложный сигнал ком- !5 мутации ключей преобразователя 3 (фиг.2 в, г, д) с помощью блока 8, можно сформировать требуемую весовую функцию. Так, .на фиг.2 .в, г показаны законы коммутации ключей преобра- 20 эователя 3 для формирования весовых функций, которые нечувствительны к третьей, пятой и третьей, пятой, седьмой, девятой (3,5 и 3,5,7,9) гармоникам исследуемого сигнала со- 25 ответственно. Как видно из фиг.2 е, преобразователь 3 и блок 8 позволяют апроксимировать синусоидальную весо вую функцию, добиваясь требуемой точности анализатора (данная весовая ЗЕ функция, например, нечувствительна к 3=13 гармоникам).

Далее процесс измерений спектральных составляющих сигнала происходит следующим образом. Устанавливается частота выходного сигнала формирователя 6 опорного напряжения, равная частоте исследуемой спектраль004 4 ной составляющей. Регулировкой фазы устанавливается нулевой фазовый сдвиг между входным опорным напряжением U,„ „(t) и выходным напряжением формирователя 6 опорного напряжения.

Снимается показание на индикаторе 5.

Затем устанавливается фазовый сдвиг в формирователе 6 опорного напряжения, равный 90, и опять снимается показание на индикаторе 5.

Таким образом, осуществляется измерение двух квадратурных составляющих исследуемой гармоники, по которым определяют ее амплитуду и фазу относительно первой гармоники по известньвл формулам:

А= У+У ф =агс tg—

1 2 U 1 ф где U u U - измеренные значения квадратурных составляющих.

Формирователь 6 опорного напряжения может быть выполнен., например,, в виде кольца фаэовой автоподстройки частоты с делителями частоты s цепи обратной связи и регулируемой Фазой.

Таким образом, предлагаемый анализатор комплексного спектра периодических напряжений обладает повышенной точностью измерений эа счет устранения влияния нечетных гармоник входного сигнала. Кроме того, он позволяет исследовать сигналы различной формы за счет возможности формирования широкого набора весовых Функций, занесенных в программируемое постоянное запоыинающее устройство.

116б 004

Составитель А.Каммышков

Редактор Н.Данкулич Техред О.Неце Корректор Е.Сирохман

Заказ 4305!39 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, уч.Проектная, 4