SU1056151A1 - Калибратор напр жени - Google Patents

Abstract

КАЛИБРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содерисавднй источник опорного напр жени , к вьгхоцу которого подключен вход ключа интегратор, к выходу которого подключен -фиксатор урговн , линейный детектор , вь1ходом соециненный с входом интегратора-, блок управлени , соответСТвутошие выходы которого подключены к управл ющим входам ключа, фиксаторе уровн  и управл емого генератора, а вход блока управлени  соеоинен с первым входным выводом ,отличаюший - с   тем, что, с целью .расширени  функциональных возможностей, в него введены блок счетчиков, блок запоминани  и блок цйфроаналогового преобразовани , причем блок счетчиков включен между выходом управл емого генератора и первым входом блока запоминани , а управл ющий вход блока счетчиков подключен к соответствующему выходу блока управлени , второй вход блока запоминани  соединен с вторым входным вывоi дом, а выходы - с соответствующими управл ющими входами блока, цифроанало- (Л гового преобразовани , вход которого соединен с выходом фиксатора уровн , а выходы - с соответствующими выходными выводами, при этом выход ключа подключен к введенному дополнительному входу интегратор, а вхоц линейного детектора соединен с первым выходным ел выводом. 05

Description

Изобретение относитс  к электротехни в частности к калибраторам переменного нвпр жени , и может быть использовано при построении Информационно-измеритель ных систем и систем автоматического контрол  и управлени . Известен калибратор напр жени , со держащий заааюший генератор, управл ющий элемент, источник опорного напр жени , цифференциалшый компаратор и усилитель. Это устройство представ- л ет собой совокупность задаюшего генератора и стабилизатора напр жени  переменного тока. Выходное напр жение в эт устройствах стабилизировано (не зависит от колебаний напр жени  задающего генератора ), а его значение управл етс  значением напр жени  опорного источника Г1 l. Недостатком  вл етс  невозможность использовани  этого устройства при необ ходимости прецизионного задани  выходного переменного напр жени  с заданным и легко управл емым спектром, а также дл  задани  набора выходных напр жений представл юших собой гармс ические составл ющие сигнала с напередзаданным спектром. Наиболее близким К изобретению по технической сущности  вл етс  калибратор напр жени , содержащий источник onopioro напр жени , к выходу которого подключен вход ключа, интегратор, к выходу которого подключен «фиксатор уровн , линейный детектор, выходом соединенный с входом интегратора, блок управлени соответствующие выходы которого подключены к управл ющему входу ключа, фиксатора уровн  и управл емого генератора, а вход блока управлени  соединен с первым входным выводом tS. Спектр сигнала этого устройства св зан с его формой. Форма сигнала создаер с  в управл емом генераторе. Практические возможности создани  сигналов сложной формы в значительной степени ограни чены с возрастанием сложности сигнала (чего требует усложнение заданного спект ре сигнала). Получить набор напр жений, представл ющих собой гар сжические составл ющие сигнала с напередзаданным спектром, и легко перестраивать соотношени  между амплитудами гармонических составл ющих, а также их фазовью сдвиги невозможно, -чтб ограничивает фун ционалЫ1ые возможности известного устройства . Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей калиёратора напр жени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в калибратор напр жени , содержащий источник опорного напр жени , к выходу которого подключен вход ключа, интегратор , к выходу которого подключен фиксат ор уровн , линейный детектор, выходом соединенный с входом интегратора, блок управлени , соответствующие выходы которого подключены к управл ющим входам ключа, фиксатора уровн  и управл емого генератора, а вход блока соединен с первым входным выводом, введены блок счетчиков, блок запоминани  и блок цифроаналогового преобразовани , причем блок счетчиков включен между i выходом управл емого генератора и первым входом бло-ка запоминани , а управл ющий вход бло ка счетчиков подключен к соответствуй щему выходу блока управлени , вторсА вход блока запоминани  соединен с вторым входным выводом, а выходы - с соответствующими управл ющими входами блока цифроаналогового преобразовани , вход которого соединен с выходом фиксатора уровн , а выходы - с соответствующими выходными выводами, при этом выход ключа подключен к ввеценжшу дополнительному входу интегратора, а вход линейного детектора соединен с первым выходным выводом. На фиг. 1 представлена структурта  схема предлагаемого калибратора напр жени ; на фиг. 2 - пример пост1 оени  устройства управлени . Устройство содержит источник 1 опорного напр жени , к выходу которого подключен ключ 2, интегратор 3, к выходу которого подключен фиксатор 4 уровн , линейный детектор 5, подключенный к интегратору 3, блок 6 управлени , подключенный к ключу. 2, фиксатору 4 уровн  и к, первому входному выводу, управл емый генератор 7, подключенный к блоку 6 управлени , блок. 8 счетчиков, подклвэтенный к управл емому генератору 7 и блоку 6 управлени , блок 9 запоминани , подключённый к выходу блока 8 счетчиков и к второму входному выводу, блок 10 цифроаналогового преобразовани , подключенный к выходу 4 1ксатора 4 уровн , к выходам устройства н к выходу блока 9 зэпомсшани , ключ 2 подключен к интегратору 3. Вход линейного детектора 5 подключен к пегому выходному выводу. Управл емый генератор 7 содержит генератор И тактов импульсов и управл емый целитель 12 частоты. Блок 9 запоминани  содержит запоминающие узлы 13, бдок 10 цифроаналогового преобразовани  I содержит цифроаналоговые преобразователи 14, Блок 6 управлени  содержит включенные последовательно преобразователь 15 кода во временной интервал, счетчик 16 нмбульсов и дешиф ратор 17, а тшсже пр1ас1бразователь 18 ходоЁ. JBxpa преобрв31 «атеЛЁ 15кода во временной ннте|мвал и вхоп ; прею зазовател  IS Аоасйпбак ючвны к входу бл ка 6 ynpasneaia,  вл ющемус  шреым вхсхшым вывоаом. Выходы преобразован тел  1 в кодов подключены к блоку 8 счетчиков, к генератору 11 тактовых импульсов и к управл емому делителю 12 частоты. Вход счетчика 16 импульсов подключен к гене раTORT 11 тактовых импульсов. Выход преобразовател  кода во временной интервал подключен к ключу 2, а выход дешифратора 17 к входу фиксатора 4 уровн . Источник опорного напр жени  представл ет собой стабилизированный источ ник напр жени  посто нного тока, который подключаетс  К входу интегратора 3 через.ключ 2, когда на управл ющий вход последнего поступает управл ющий сигнал (интервал времени )Т., с блока 6 управлени . Фиксатором 4 уровн  служит динамическое запоминающее устройство (схема вьйорки-хранени ), которое производит выборку и запоминание выход ного напр жени  интегратора 3 (фиксацию уровн ) в момент прихода коротког управл ющего импульса l с блока уп . равлени . Линейный детектор 5 (его рол может выполн ть в зависимости от требований конкретного применени , одно- нлн двухпопупериодичной выпр митель, амплитудный детектор, детектор средних или действующих значений напр жени ) осуществл ет преобразовани  выход- iaoro переменного напр жени  в посто нное или пульсирующее напр жение, поступающее на вход интегратора. Структура линейного детектора 5 и интегратора 3 такова, что изменение напр жени  на выходе интегратора 5 в результате интегрировани  напр жени  Eg с юрюго источника 1 противоположно по знаку изменению такового в резульtaTS интегрировани  выходного напр жени  линейного детектора 5. Управл емый генератор 7 состоит из генератора 11 тактовых импульсов, частота которого может устанавливатьс  управл ю щим сигналом с блока 6 управлени . Q управл емого целител  12 частоты, коэффициент делени  которого также может устанавливатьс  сигналом от блока управлени . Блок 8 счетчиков представл ет собой в общем случае набор счет чиков импульсов, например двоичных, начальна  предустановка которых осуществл етс  сигналом от блока 6 управлени  Блок 9 запоминани  представл ет собой набор запсниинающих устройств 13, роль которых могут выполн ть оперативнью, посто нные или перепрограммируемые запоминающие устройства. Устройсг )Ва 13 в общем случае имеют две группы основных входов - вхо .ды выбора предела (эта группа входов подключена к блоку 8 стетчиков) и входы записи информации в . чейки пам ти (в случае использовани  постотнных запоминающих устройств эта группа входов отсутствует). На входах запоминающих устройств 13 устанавливаетс  кои. в зав1юимости от содержимого выбранных кодом адреса  чеек пам ти. Блок Ю цифроаналогового преобразовани  содержит набор множительных пифроаналоговых преобразова гелей 14, имеющих аналогичный вход, на который подаетс  напр жение , и группу цифровьк кодов, на которые подаетс  код, например, параллельный двоичный код. На выходе каждого цифроаналогового преобразовател  14 устанавливаетс  напр жение, пропорцисщальное произведению входных напр жений и кода. На вход блока 6 управлени  . вл ющийс  пе|юым входным выводом, поступае тсигнал (например, код) управлени  (установки) выходного напр жени , частоты и сдвига фаз выходных напр жений калибратора напр жени . Преобразователь 15 кода во временной интервал формирует управл ющий импульс, длительность которого пропорциональна коду установки выходного напр жени  калибратора. Счетчик 16 импульсов производит подсчет импульсов с генератора тактовых импул сов . Дешифратор 17 формирует короткий импульс выборки дл  фиксатора 4 уровн . Преобразователь 18 кодов преобразует входной код установки частоты и установки сдвига фаз в код управлени  блоком 8 счетчиков, генератором 11 такто« вых импульсов и управл емым делителем 12 частоты (т.е. осуществл ет роль интерфейсапре об разует,например, число-импульсный или двоично-дес тичный код павоичный). Калибратор работает циклично. Циклы зацаютс  импульсами выборки TL, формируемыми блоком 6 управлени  и поступающими на фиксатор Л уровн . За врем  каждого цикла блоком управлени  формируетс  один интервал времени Т , открывающий ключ 2. Интервал времени зависит от вхоцного сигнала, например, поступающего на вход блока 6 управлени . Счетчики импульсов блока 8 счетчиков подсчиты.вают импульсы с выхоца управл емого генератора 7. Выходной код каждого счетчика блока 8 иэмен етс , в результате чего осуществл етс  опрос адресов  чеек запоминающих устройств 10, на выходах которых последовательно по вл ютс  коды, занесенные в  чейки пам ти. Набор кодов, занесенный в  чейки пам ти каждого запоминающего устройства 13, прецставл ет собой набор значени  кусочно- ступенчато-аппроксимированной кривой. На выходах цифроаналоговых преобразователей 14 блока Ю цифроаналогового пре.образова и  формируютс , таким образом , переменные напр жени . Мгновенные значени  этих напр жений, представл ющие собой ординаты ступеней кусочно-ступенчато-аппроксимированных кривых, пропорциональных произведению входного напр жени  цифроаналоговых преобразователей 14 и соответствующег входного кода. Цикл работы калибратора равен или кратен периоду переменного напр жени  на выходе, подключенном к входу линейного детектора 5. Следует заметить, что в общем случае напр жение на любом из выходов калибратора может быть посто нным. Дл  этого содержимое соответствующего запоминающего устройства 13 должно быть таким чтобы при его циклическом опросе по всем адресам его выходной код оставалс  неизменным. По истечению п цикл работы среднее значение выходного напр жени  калибратора на выходе, подклю ченном к линейному детектору 5 (назов этот выход первым) станет равным -d-fl) и ыхсро 1ВЬ1Х Ср п - длительность цикла, т.е. период импульсов выборм ки - среднее значение рассмат1ВЫХ ср О риваемого выходного напр жени  перед началом перв го цикла работы; «k у ФУ и К..«„ - коэффициенты передачи фиксатора 4 уровн  и цифроаналогового преобразовател  14, соответственно; хронирующие элементы интегратора 3. Из (1) видно, что при выполнении услови  IQI 1 при достаточно большом п (т.е. в установившемс  режиме) среднее значение выходного напр жени  станет равным и- . 1 вЬ1х Ср со -jЭто выражение представл ет собой уравнение преобразовани  калибратора дл  его первого выхода. При этом, если интервал времени Т сформирован пропорционально входному сигналу (например , коду), то выходное напр жение на первом выходе калибровано входным сигналом по среднему значению. При этом в уравнение преобразовани  не вход т коэффициентЬ) передачи таких блоков как интегратор 3, фиксатор 4 уровн  и цифроаналоговый преобразователь 14, подключенный к первому вькопу калибратора напр жени , что позвол ет при сравнительно невьюоких требовани х к долговременной стабильности и линейности коэффициентов передачи этих локов получать выходное напр жение на первом выходе с достаточно высокой точностью. Уравнение преобразовани  калибратора по каждому из остальных выходов, т.е. по i -му выхоi 2,п ) имеет вид ML 1 Bfaix ср мгновенное значение напр жени  на i -м выходе;. К и К - .(соэффициенты передачи ци4ьроаналоновых преобразователей 14 соответственно, под;ключонных к выходу (J, и (Jj; gj,, ; числа (коды), поступающие на цифровые входы соответствующих цифроаналоговых преобразователей 14. Таким образом, предлагаемый калибратор напр жени  формирует р д напр жений на п выходах. Напр жение на первом выходе и. . стабилизировано (калибровано ) по среднему значению. Мгновенные значени  напр жени  на всех других выходах Ug щ,,, ..., -n бь(X стабилизированы относительно среднего значени  напр жени  lebrx Форма и частота напр жени  на каждом из выхоаов задаетс  коцом, заносимым (или зашитым посто нно) в запо минающее устройство блока 9 запоминани  Частота каждого из напр жений устанавливаетс  путем заданий опорной частоты генератора 11 тактовых импульсов, коэффициентом перецачи управл емого целител  12 частоты и структурой блока 8 счетчиков. Фазовые савиги всех напр жений устанавливаютс  путем прецустановки в заданное состо ние соответствующего счетчика импульсов блока 8 счетчиков или с помощью кодов запоминающих УСТРОЙСТВ 13 блАкГор L.,,-L --:::rM . .т-- . J IV IVJ вать все выходные напр жени  на простом аналоговом сумматоре, то можно получить переменное напр жение сложной формы, у которого задана либо форма, либо коэффициент гармоник, либо спектр с учетом как амплитуд гармоник, так и их фаз.. В результате область применени  предлагаемого калибратора довольно широка , поскольку он может использоватьс  2 в следующих случа х: как калибратор посто нного напр жени ; калибратор перемен10 151 ного напр жени  синусоидальной или сло;;.ной формы (в Качестве измерительного генератора сигнала, например, дл  калибровки или поверки вольтметров, .«измерителей нелинейных искажений или цЙ устройств); калибратор переменного напр жени  сложной формы с заданным спектром и стабилизированной первой гармоникой (в качестве источника калибровочного сигнала, например, дл  калибровки или поверки анализаторов спектра или селективных вольтметров); калибратор двух переменных напр жений с заданным фа сдвигом, амплитудой и формой зовым сдвигом, амплитудой и формой .вочного сигнала, например, дл  фeзoмelw ров или фазочувствительных вольтмет Все введенные блоки просты, выпускаютс  в микроэлектронном исполнении, надежны, цешевы. Предлагаемый калибратор легко автоматизируем, что делает его применимым в автоматизированных истемах измерени , контрол  или управени . В то же врем , при сравнип льой простоте, калибратор достаточно высооточен .

к блоку 2

фЛ IS

Усг,Шых1.

f&9

15

eittaii

Уст/

/

Упл

KS/togt/f2

К локув

i/ne. си

КдмкуП

ипо.ГТИ

Частота 9 о ГТИ

rS/ioKU //

Фиг 2

Кблоку

IKdf Ж

/7

16

Claims (1)

1. . КАЛИБРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий источник опорного напряжения, к выходу которого подключен вход ключа, интегратор, к выходу которого подключен фиксатор уровня, линейный детектор, выходом соединенный с входом интегратора·, блок управления, соответствующие выходы которого подключены к управляющим входам ключа, фиксатора уровня и управляемого генератора, а вход блока управления соединен с первым входным выводом .отличаюшийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены блок счетчиков, блок запоминания и блок цифроаналогового преобразования, причем блок счетчиков включен между выходом управляемого генератора и первым входом блока запоминания, а управляющий вход блока счетчиков подключен к соответствующему выходу блока управления, второй вход блока запоминания соединен с вторым входным выводом, а выходы - с соответствующими управляющими входами блока, цифроаналогового преобразования. вход которого соединен с выходом фиксатора уровня, а выходы — с соответствующими выходными выводами, при этом выход ключа подключен к введенному дополнительному входу интегратора, а вход линейного детектора соединен с первым выходным выводом.