Спосіб формування хвилеподібної напруги

1. Спосіб формування хвилеподібної напруги, що включає перемноження опорної напруги на керований коефіцієнт передачі формуючого чотириполюсника, змінюваний в межах від нуля до скінченого значення, який відрізняється тим, що коефіцієнт передачі формуючого чотириполюсника протягом першої формованої чверті хвилі змінюють монотонно, зокрема, лінійно, в одному напрямі, а протягом другої чверті хвилі - в протилежному напрямі, із напруги, отриманої в 3 19341 4 мі керуючого сигналу, тому проблеми формування фіцієнта передачі чотириполюсника з розширенпереносяться на керуючий сигнал. ням функціональних можливостей при зміненні Вдосконаленням вказаного вище способу фоформи цієї напруги за рахунок введення нових рмування хвилеподібної напруги є відомий спосіб, простих операцій та змінення режиму операції вибраний за прототип, що зветься способом ступіперемноження напруги, а також розширити номеннчастої апроксимації [Мирский Г.Я. Электронные клатуру придатних до застосування чотириполюсизмерения. М.: Радио и связь, 1986. с. 379; Смеників з керованим коефіцієнтом передачі. ляков В.В. Цифровая измерительная аппаратура Задача вирішується тим, що в способі формуинфранизких частот. М.: Энергия, 1975, с. 87]. вання хвилеподібної напруги, основаному на пеЗгідно з цим способом вхідну опорну напругу ремноженні опорної напруги на керований коефіперемножують на коефіцієнт передачі чотирипоцієнт передачі формуючого чотириполюсника, люсника з керованим коефіцієнтом передачі і змізмінюваний в межах від нуля до скінченного знанюють коефіцієнт передачі ступінчасте від нуля до чення, коефіцієнт передачі формуючого чотирипокінцевого значення за законом синусоїди, викорислюсника на протязі першої формованої чверті товуючи в якості чотириполюсника цифрохвилі змінюють монотонно, зокрема, лінійно, в оданалоговий перетворювач (ЦАП), котрим керують ному напрямі, а на протязі другої чверті хвилі - в за допомогою цифрового сигналу, числове знапротилежному напрямі, із напруги, отриманої в чення якого пропорційне значенню коефіцієнта результаті перемноження, формують сигнал звопередачі в дискретні моменти часу, тобто стрибкоротного зв'язку, підсумовують його з напругою, яку подібне змінюється за законом формованої хвилеперемножають, і, змінюючи величину коефіцієнта подібної (в прототипі - синусоїдальної) напруги. зворотного зв'язку та його знак, змінюють форму Функціональний код керуючого (модулюючого) хвилеподібної напруги, а результат перемноження цифрового сигналу одержують шляхом перетвосумарного сигналу використовують в якості шукарення лінійного коду, тобто коду, числове значенної хвилеподібної напруги. ня якого змінюється в часі лінійно. При цьому веТут і далі терміном "монотонно змінювана наличина потрібної формованої напруги дорівнює пруга" позначені як напруги з плавним зміненням, добутку аналогової опорної напруги Е та коефіцієтак і напруги зі ступінчастим зміненням зростання нта передачі Кпер. Цифровий керуючий сигнал зачи спаду, сходинки яких значно менші за амплітуду безпечує стабільність частоти, а стабільність амппівхвилі напруги, і тому при достатньо великій кілітуди визначається головним чином високою лькості сходинок ступінчасте змінення можна апстабільністю опорної напруги. При достатньо вероксимувати плавною лінією, тобто обвідною цих ликому числі часових дискретних інтервалів Γt, що сходинок. Це стосується і терміну "монотонний припадають на тривалість T/2 півхвилі формованої закон змінення " коефіцієнта передачі чотирипонапруги, і, відповідно, при такому ж числі дискретлюсника. них прирощень-сходинок напруги, отриману ступіЗмінюючи величину коефіцієнта зворотного нчасту напругу можна розглядати як потрібну хвизв'язку та його знак, змінюють форму хвилеподіблеподібну напругу, яка співпадає з обвідною цих ної напруги. сходинок і спотворена деякою мірою високочастоКрім того, для формування двополярної натною (з частотою дискретизації) адитивною завапруги в пропонованому способі в моменти рівності дою. нулю півхвилі формованої напруги інвертують поСпільною ознакою способу-прототипу і прополярність первинної опорної напруги або змінюють нованого способу є операція перемноження опорзнак функції передачі тракту проходження хвиленої напруги на керований коефіцієнт передачі Kпер, подібної напруги. який за допомогою зовнішнього керуючого сигналу В іншій формі способу величину коефіцієнта змінюють в межах від нуля до скінченного значензворотного зв'язку змінюють в межах від нуля до ня. скінченного значення синхронно із зміненням коеОднак для формування хвилеподібної напруги фіцієнта передачі формуючого чотириполюсника в згідно зі способом-прототипом потрібно змінювати тому ж або протилежному напрямі. коефіцієнт передачі чотириполюсника в часі за Змінення коефіцієнта передачі формуючого законом формованої хвилеподібної напруги, а при чотириполюсника в часі монотонно, але в протирегулюванні або оперативному зміненні форми лежному напрямку на протязі першої та другої вказаної напруги необхідна операція змінення зачверті хвилі в поєднанні з формуванням сигналу кону перетворення лінійного коду в функціональзворотного зв'язку і підсумовуванням його з перений код керуючого цифрового сигналу, тобто опемножуваною напругою забезпечує формування рація змінення кодової послідовності останнього. хвилеподібної напруги при простоті реалізації, Це значно ускладнює апаратурну реалізацію спооскільки коефіцієнти передачі можуть змінюватися собу, особливо зі збільшенням числа сходинок. за найпростішими законами, наприклад, лінійно Крім того, спосіб-прототип виключає можливість або експоненційно. Формування сигналу зворотновикористання інших типів, крім ЦАП, перемножуго зв'язку і підсумовування його з перемножуваною вачів, наприклад, аналогових перемножувачів, напругою в поєднанні зі зміненням в часі величини лінійних потенціометрів з круговим переміщенням коефіцієнта передачі чотириполюсника створює контактів, що звужує номенклатуру придатних для петльове підсилення, що змінюється в часі (на застосування елементів. відміну від звичайного зворотного зв'язку, що охоВ основу корисної моделі поставлена задача плює чотириполюсник з постійним в часі коефіцієудосконалити спосіб формування хвилеподібної нтом передачі), і дає можливість шляхом змінення напруги шляхом спрощення закону змінення коевеличини коефіцієнта зворотного зв'язку (тобто 5 19341 6 глибини зворотного зв'язку) і його знака змінювати 1 x U EK . (4) закон змінення в часі коефіцієнта передачі і тим 1 0K(1 x ) самим забезпечити генерацію різноманітних форм При наступних півперіодах процеси повторюхвилеподібної напруги без операції змінення часоються - на кожному інтервалі Т/2 формуються сивого закону керуючих сигналів. Інвертування поляметричні півхвилі однієї полярності. рності первинної опорної напруги в моменти рівноВ зв'язку з тим, що петльове підсилення Кпep сті нулю півхвилі формованої напруги або змінюється в часі (на відміну від звичайного зворопереміна знака функції передачі тракту прохотного зв'язку, що охоплює чотириполюсник з посдження хвилеподібної напруги викликає зміну потійним в часі коефіцієнтом передачі), вплив зворолярності півхвиль і забезпечує формування двотного зв'язку змінюється на протязі формування полярної змінної напруги. півхвилі - і отже глибина зворотного зв'язку вплиСуть корисної моделі пояснюється кресленняває на форму генерованої напруги. Позитивний ми, де показані: зворотний зв'язок, який охоплює увесь тракт прона фіг.1 - структурна схема пристрою, яка походження хвилеподібної напруги, збільшує ампліяснює запропонований спосіб; туду півхвилі, загострюючи вершину півхвилі, а на фіг.2 - графіки коефіцієнта передачі і графінегативний зменшує амплітуду, сплощуючи верки різноманітних півхвиль сформованої напруги. шину (фіг.2). При постійній величині β0=0 півхвиля Суть запропонованого способу пояснюється за являє собою трикутник. допомогою структурної схеми пристою (фіг.1) при Змінюючи величину коефіцієнта β зворотного опорній напрузі з постійним рівнем та при лінійнозв'язку та його знак, змінюють форму півхвилі наму законі змінення керуючого сигналу і коефіцієнта пруги. передачі формуючого чотириполюсника - як найДля отримання двополярної змінної напруги простішої форми монотонного змінення. згідно з п. 2 формули винаходу в моменти перехоЗаявлений спосіб здійснюють таким чином. ду через нуль сформованих півхвиль інвертують На опорний вхід лінійного формуючого чотизнак опорної напруги або знак передавальної фунриполюсника 1 з керованим коефіцієнтом передачі кції прямого кола. Чергування різнополярних півхКпер подають первинну опорну напругу Е з постійвиль забезпечує отримання двополярної змінної ним рівнем, наприклад, постійну напругу, і за донапруги. Напруга, яка складається з різнополярних помогою сигналу керування Сигн Кер, який подасиметричних півхвиль, містить тільки непарні гарється на керуючий вхід чотириполюсника 1, моніки. Використовуючи сигнал зворотного зв'язку змінюють коефіцієнт передачі чотириполюсника з негативним петльовим підсиленням βΚпер при лінійно в часі. Нехай, наприклад, коефіцієнт перенезмінній на протязі формування півхвилі величині дачі Кпер лінійного чотириполюсника 1 змінюють за коефіцієнта зворотного зв'язку і модулі петльового законом зростаючої пили від 0 на початку першого підсилення β0Κ, рівному 1, генерують двополярну часового інтервалу Т/4, визначаючого тривалість змінну напругу, яка близька до гармонічної: коефічверті хвилі формованої хвилеподібної напруги, до цієнт гармонік не перевищує 5%. величини К в кінці цього інтервалу: (фіг.2): Якщо за первинну опорну напругу взяти дво1 Кпер К t Kx полярну змінну напругу постійної амплітуди (несу(1) Т чу частоту), то будуть сформовані двополярні ко4 ливання з хвилеподібною обвідною, що подібні за t де x - відносний час, що змінюється від формою коливанням на виході балансного модуT лятора. Такі коливання на відміну від коливань 4 інфранизької частоти можна передавати на великі 0 до 1. відстані через трансформатори, підвищуючи чи Далі, на протязі другого інтервалу довжиною знижуючи напругу, і шляхом детектування та фільТ/4, коефіцієнт передачі Кпер змінюють в протилетрації виділяти модулюючу хвилеподібну напругу. жному напрямку, тобто за законом зворотної (спаДруга форма способу, в якій величину коефідаючої) пили, від максимального значення К на цієнта зворотного зв'язку змінюють в межах від початку інтервалу до 0 в кінці інтервалу (фіг.2): нуля до скінченного значення β0 синхронно із змі1 Кпер К К t K(1 x ) . ненням коефіцієнта передачі формуючого чотири(2) Т полюсника в тому ж або протилежному напрямі, 4 дозволяє збільшити число закономірностей змінеЗ допомогою ланцюга зворотного зв'язку 2 з них півхвиль напруги, а, отже, і кількість форм півкоефіцієнтом зворотного зв'язку β=β0 формують хвиль. сигнал зворотного зв'язку Uβ, підсумовують його в Так при зміненні коефіцієнта зворотного зв'язсуматорі 3 з опорною напругою Е, сумарний сигку, в напрямі змінення коефіцієнта передачі форнал U перемножують на коефіцієнт передачі Кпер і муючого чотириполюсника, тобто за законом нав кінці інтервалу Т/2 отримують півхвилю шуканої ростаючої пили на протязі першої чверті хвилі і за хвилеподібної напруги U. законом законом зворотної (спадаючої) пили на На протязі першої чверті періоду хвилеподібна протязі другої чверті, напруга змінюється за законапруга змінюється за законом: ном: x U EK , (3) x 1 0Kx - на фронті півхвилі, U EK (5) 1 0Kx2 а на протязі другої чверті періоду змінюється за законом: і за законом: 7 19341 8 зворотного зв'язку U також являє собою хвилепо1 x - на спаді. U EK (6) дібну напругу. 1 0K(1 x)2 Формули, які визначають часові закономірності При цьому негативний зворотний зв'язок з мосформованих згідно з пропонованим способом дулем петльового підсилення β0Κ=0,6 забезпечує півхвиль напруг при різних коефіцієнтах передачі генерацію чотириполюсником двополярної змінної зворотного зв'язку та форми симетричних півхнапруги з коефіцієнтом гармонік близько 1,5%. виль, наведені в таблиці. При зміненні коефіцієнта зворотного зв'язку в Комбінуючи різні часові залежності коефіцієннапрямі, протилежному зміненню коефіцієнта пета передачі формуючого чотириполюсника, коефіредачі формуючого чотириполюсника забезпечуцієнта зворотного зв'язку та його величину і знак, ється генерація симетричної двогорбої форми півможна генерувати напругу з несиметричними хвилі при позитивному зв'язку і генерація півхвилі з фронтом і спадом хвилі. гострою вершиною при негативному зв'язку. Сформований згідно корисної моделі сигнал Таблиця Закон змінення напруги, коефіцієнта передачі чотириполюсника і коефіцієнта зворотного зв'язку Перша чверть періоду Друга чверть періоду Кпер=Кх = 0-const x U EK 1 0Kx U EK U x 0 1 0Kx U Кпер=Кх 0х x U EK 1 0Kx2 U U U EK 1 0Kx 2 Кпер=Кх 0(1-x) x EK 1 0Kx(1 x ) EK 0 1 EK 0 1 1 x 0K (1 x ) Кпер=К(1-х) 0(1-x) 1 x U EK 1 0K(1 x)2 x2 0 0 Кпер=К(1-х) = 0-const 1 x EK 1 0K(1 x ) x(1 x ) 0Kx(1 x ) U EK U U (1 x )2 0 1 0K(1 x )2 Кпер=К(1-х) 0х x EK 1 0Kx(1 x ) EK 0 1 x(1 x ) 0Kx(1 x ) Форма півхвиль 9 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 19341 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601