Устройство для формирования испытательных сигналов

Устройство для формирования испытательных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в многоканальных системах связи при их контроле и испытаниях. Цель изобретения - повышение точности формирования испытательных сигналов за счет исключения влияния, сопротивления нагрузки. Испытательные сигналы формируются в блоке 11 суммирования напряжений, куда поступают сигналы с генераторов 1 синусоидальных сигналов и 10 шумовых сигналов и сигналы, выбранные с помощью формирователя 9 переходных процессов. Испытательный сигнал с блока 11 через блок 5 согласования сигналов поступает на дифференциальный усилитель (ДУ) 14 и на блок

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1218477 A (51)4 Н 04 В 3/46 // Н 04 Л 3/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (61) 978369 (21) 3807426/24-09 (22) 02.11.84 (46) iS.03.86. Бюл. Ф 10 (72) В.N.Âîëêoâ, Н.И.Гаранин и О.Б.Коростелев (53) 621.396.664(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 978369, кл. Н 04 В 3/46, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в многоканальных системах связи при их контроле и испытаниях. Цель изобретения — повьппение точности формирования испытательных сигналов за счет исключения влияния, сопротивления нагрузки. Испытательные сигналы формируются в блоке 11 суммирования напряжений, куда поступают сигналы с генераторов 1 синусоидальных сигналов и 10 шумовых сигналов и сигналы, выбранные с помощью формирователя 9 переходных процессов. Испытательный сигнал с блока 11 через блок 5 согласования сигналов поступает на дифференциальный усилитель (ДУ) 14 и на блок

1218477

12 пассивных двухполюсников, где осуществляется преобразование напряжения в эквивалентный по величине заряд. Этот заряд протекает через нагрузку блока 15 преобразования и регистрации, а также через блок 13 согласования сигналов на инвертирующий вход ДУ 14. ДУ 14 отслеживает напряжение, изменение которого определяет заряд, протекающий в цепи нагрузки блока 15 преобразования и регистрации. Его на-, пряжение поступает на блок 11 суммирования для регулирования напря1

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в многоканальных системах связи и передачи данных, многоканальных системах измерения и регистрации переходных и нестационарных процессов при их контроле и испытаниях.

Цель изобретения — повышение точности формирования путем обеспе-, чения независимости формируемых сигналов от сопротивления нагрузки.

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема устройства для формирования испытательных сигналов; на фиг, 2 — принципиальная электрическая схема блока суммирования напряжений.

Устройство для формирования испытательных сигналов содержит генератор 1 синусоидальных сигналов, блок 2 формирования опорного напряжения, компаратор 3, регулятор 4 порогового уровня, первый блок 5 согласования сигналов, мультивибратор 6, интегратор 7, блок 8 формирования импульсов, формирователь 9 переходных процессов, генератор 1 О шумовых сигналов, блок 11. сум мирования напряжений, блок 12 пас сивных двухполюсников, второй блок

13 согласования сигналов, дифференциальный усилитель 14, блок 15 преобразования и регистрации.

Ялок 11 суммирования напряжений содержит операционный усилитель

30 жения на пассивных двухполюсниках блока 12; Мультивибратор 6 вырабатывает синхроимпульсы для блока 15, а также импульсы, которые через интегратор 7,-компаратор 3 и блок 8 формирования импульсов поступают на формирователь 9 переходных процессов с задержкой. Время задержки определяется порогом, устанавливаемым для компаратора 3 регулятором 4 по рогового уровня из напряжения блока

2 формирования опорного напряжения.

Изобретение дополнительное к авт. св. 11 - 978369. 3 з.п. ф-.лы, 2 ил.

16, пассивный двухполюсник 17, резистор 18.

Устройство работает следующим образом.

Мультивибратор 6 вырабатывает синхроимпульс (в ждущем режиме работы) или периодически следующие один за другим синхроимпульсы {в автоколебательном режиме), являющиеся запускающим для блока 15 преобразования и регистрации контролируемой (испытуемой) системы. В частности, импульсы могут служить для запуска развертки осциллографа или старта, аналого-цифрового преобразователя и электронного регистратора переходных процессов. С другой стороны, импульс мультивибратора 6 через интегратор 7 подается на один из входов компаратора 3 для сравнения с опорным напряжением, поступающим на другой вход компаратора 3 через регулятор 4 порогового уровня из блока 2 формирования опорного напряжения. Момент превышения уровня сигнала йа выходе интегратора 7 над уровнем опорного сигнала определяет время задержки импульса, которое зависит от параметров интегратора 7 и величины порогового уровня. Изменением порогового уровня с помощью "регулятора 4 можно в широких пределах (на 1-2 порядка) регу,,лировать время задержки t . В большинстве случаев задержка сигнала необходима для обеспечения возможности контроля числа циклов и начальной точки каждого возбуждаемого переходного процесса, а также для записи "предыстории" процесса. В момент равенства напряжения на его входах компаратор 3 вырабатывает импульс, отстающий на время t, от импульса мультивибратора 6. Выходной импульс компаратора 3 формируется по уровню и крутизне фронта в блоке 8, Сформированный импульс подается на вход формирователя 9 переходных процессов, состоящего, например,из набора фильтров с различными переходными (передаточ.ными) характеристиками. Возбуждая импульсом блока 8 выбранный априори фильтр (RC, RLC и др.) формирователя 9, Hà его выходе получаем выбранный переходный процесс.

На выбранный с помощью формиро вателя 9 переходный процесс может быть наложен любой сигнал с выхода блока 8, генераторов синусондального l и шумового 10 сигналов, а также комбинация этих сигналов. Суммирование сигналов осуществляется в блоке 11 с помощью операционного. усилителя 16 причем соотношение между уровнями суммируемых напряжений устанавливается с помощью регулируемых (подбираемых) сопротивлений резисторов 18 блока 11. Таким образом, на выходе блока 11 суммирования напряжений формируются испытательные сигналы (напряжения) различной формы: прямоугольные, синусоидальные, шумовые, переходные и имитирующие реальные переходные процессы контролируемых динамических объектов и .систем преобразования и регистрации.

Сигнал с выхода блока 11 через первый блок 5 согласования сигналов (например, эмиттерный повторитель) поступает на вход блока 12 пассив.ных двухполюсников, в котором напряжение преобразуется в эквивалентный по величине заряд, причем мас(. штаб преобразования определяется выбором соответствующего пассивного двухполюсника в блоке 12. Заряд, .перезаряжающий емкость в пассивном ,:двухполюснике блока 12, протекает через нагрузку блока 15, выбираемую посредством селектора каналов блока 15. Второй блок 13 согласо1218477

4 вания сигналов (повторитель напряжения) предотвращает утечки заряда через инвертирующий вход дифференциального усилителя 14, который контро5 лирует (отслеживает) напряжение ме « ду полюсами пассивного элемента блока 12, изменение которого и определяет заряд, протекающий в цепи нагрузки блока 15. Операционный усилитель 16 блока ll суммирования напряжений регулирует напряжение на пассивных двухполюсниках блока

12 в соответствии с суммой подаваемых на резисторы 18 напряжений.

15 Отрицательная обратная связь обеспечивается пассивными двужиолюс никами блока 12 и 17, соотношение полных сопротивлений -(Z< и Е ) которых определяет передаточные

20 функции преобразования напряжения в заряд.

Рассмотрим процесс преобразования сигнала генератора 1 в заряд, формируемый на нагрузке в блоке

25 15. Условимся, что. напряжения, сопротивления или передаточная функ- . ция блока обозначается У;, где

Ф вЂ” характеристика, а i — - номер блока в соответствии с фиг. 1 и 2.

30 Напряжение на выходе блока 5 выражается через напряжение U 8 на входе операционного усилителя 16 блока II и совокупную передаточную функцию блоков 11 и 5 следующим образом:

35, .0 (1и - <,,5(1 "1 "4В

"s (j ) Z

С другой стороны, выражение для

U (1я) можно записать с учетом вы5 сокого входного сопротивления повторителя в блоке 13 в виде lS(1< 4а(1 4 („

4s ь(14 l>ssl к(1 ) (Ц ,1 где Е, — сопротивление нагрузки (блока 15), а напряжение 0 соответствует напряжению на нагрузке, так

50 как в селекторе каналов блока 15 (вход блока 15) падение напряжения отсутствует. Сравнивая выражения (1) и (2) и учитывая, что !

55 („(i ) =us(ig)w <(j )-4(1 ) а (1с 1 йн (1и), где W, (ср), WÄ(g ) — передаточные функцйи дифференциального усилителя

18477 6 что эквивалентно формированию заряда .I

А(Q)

В J(a) (3) 5 где

5 12 по неинвертирующему и инвертирующему входам соответственно, получаем напряжение для U«(3u) I

U (1Ы) Zi1(i

А(1ы,,,; (1) м (1 " 6.(1 1 2(! 4 )

Z б(1ы) 2 и (1 ) !6(1Я) 2п (1ц (М, (1<4 е(1ы)",(14) z„(j )(%, (ы)а„(ы)-e«(ju)f

+ 1, «(1 н(1 ) (5) При следующих типовых значениях параметров современных операционных усилителей

s .(И)-4,. (1ы) и;ц(1 ) ) ° "" <О (-80дБ) (1™)

<„(1 ) " 10 (6

Ф двумя первымй слагаемыми знаменателя выражения (5} можно пренебречь и U (ц) представляется в виде (2, -(1((1Ы1 Е(.Д(4Е((1а)

"и(1ы1= + °

Z„(j 4) 2 is(14> (ð1 (g) ОтсюДа следует, что на выходе блока 12 и входе контролируемого блока (системы) генерируется ток, величи-. на которого не зависит от нагрузки

О,(1Ы) 2ц,(1Ы . (1МЕ1э(1 4Ъ„(l ) а

В ....

При этом нетрудно обеспечить следующие величины комплексных сопротивлений двухполюсников:

"и R< (Ф И9«С > 1 1УТ< (с йомощью параллельно включенных сопротивлений R и емкости С ) 1О

0, - RÄ с

Iis(g ) + (1, 1 <г R „(1 Й и (i. 7,,)(; Т„) (/2)

Выбор параметров Т, и Т„ в знаменателе выражения (12) позволяет ограничить сверху частотный диапазон работы устройства и обеспечить тем самым устойчивость его работы к высокочастотному возбуждению.

Передаточная функция устройства, таким образом, не зависит от сопротивления (Е =Е ) нагрузки в отлив чие от передаточной функции известного устройства. Погрешность от влияния нагрузки, определяемая первым слагаемым в знаменателе выражения (3 ), составляет около 0,01 от отношения Е„/Z с учетом выражения (4), в то время как в известном устройстве при тех же условиях погрешность от влияния нагрузки составляет десятки процентов.

Ф о р м у л а .и э о б р е т е н и я

1. Устройство для формирования испытательных сигналов по авт.св.

Р 978369, о т л и .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности формирования путем обеспечения независимости формируемых сигналов от сопротивления нагрузки, в него введены последовательно"соединенные блок пассивных двухполюсников, включенный между выходом первого блока согласования сигналов и входом блока преобразования и регистрации, второй блок согласования сигналов и дифференциальный усилитель, другой вход которого соединен с выходом первого блока согласования сигналов, а выход подключен к четвертому входу блока суммирования напряжений, пятый вход которого соединен с выходом блока

2) Е„=Н 3

Ц М 12 +(1 ДС

3) Z (111-(1 1« 11С1Д = 1 )11 Ъ) (ю) (при последовательном включении сопротивления В, и емкости С,п), Тогда ток в нагрузке равен

°, 0,(1 сэ) 1 „, « i»»>(<-1Я ),,(1«) (11 ) формирования импульсов, 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок суммирования напряжений состоит иэ операционного усилителя, неинвертирующий вход которого заземлен, а инвертирующий вход через соответствующие резисторы соединен с первым, вторым, третьим и пятым входами блока суммирования напряжений и через пассивный двухполюсник — с чет1218477

Составитель А.Сеселкин

Редактор Н.Швыдкая Техред Т.Тулик Корректор А.Зимокосов

Заказ 1.139/61

Тираж 624 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 вертым входом блока суммирования напряжений.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок пассивных двухполюсников выполнен в виде переключаемого набора двухполюсников, состоящих иэ последовательно соединенных конденсатора и резистора.

4. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что пассивный двухполюсник выполнен в виде параллельно соединенных конденсатора и . резистора.