фазочувствительный генератор линейно-изломных функций

Формула изобретения

Фазочувствительный генератор линейно-изломных функций, содержащий и первую и вторую входные шины, на входе которых подаются соответственно модулируемое и управляющее напряжения, инвертор знака сигнала, первый и второй реляторы, состоящие из компаратора, который управляет состоянием замыкающего и размыкающего однополюсных ключей, отличающийся тем, что неинвертирующий компараторный вход одного из реляторов через первый и второй резисторы с равными сопротивлениями присоединен соответственно к первой и второй входным шинам, а его инвертирующий вход присоединен к шине заземления, инвертирующий и неинвертирующий компараторные входы другого релятора присоединены соответственно к первой и второй входным шинам, вход инвертора знака присоединен к первой входной шине и к входному выводу замыкающего ключа первого релятора, а его выход соединен с входным выводом размыкающего ключа первого релятора, выходные выводы замыкающего и размыкающего ключей первого релятора присоединены соответственно к входным выводам замыкающего и размыкающего ключей второго релятора, выходные выводы которых соединены и образуют выход устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для модуляции и демодуляции аналоговых сигналов, для базового детектирования сигналов, для воспроизведения функций селектирования уровней сигналов и для допускового контроля сигналов.

Известны генераторы линейно-изломных функций воспроизводящие функцию (Гэнги А. Замена трансформатора операционным усилителем в схеме фазового детектора. - Электроника, 1968, N 10 с.33; А.с. СССР 1171962, Амплитудный модулятор, 1985, бюл. N 29; Волгин Л.И., Левин В. И. Непрерывная логика. Теория и применения. - Таллинн, 1990, рис. 6.17, 6.18).

Недостатками известных генераторов линейно-изломных функций являются ограниченные функциональные возможности и низкая помехозащищенность, обусловленная наличием участков ограничения в нерабочей области характеристики.

Известны также универсальные реляторные генераторы функции, которые путем коммутационного программирования могут, в частности, воспроизводить функцию модуляции-демодуляции (Волгин Л.И. Реляторные генераторы предикатных, аргументных и непрерывнологических функции. - Таллинн: АН Эстонии, 1992, рис. 16). Такие генераторы линейно-изломных функций обладают повышенной помехозащищенностью, так как в нерабочей части характеристики коэффициент передачи равен нулю, но имеют большую аппаратурную избыточность (в них используется три компаратора, один инвертирующий усилитель и 14 однополюсных ключей).

Наиболее близким к предлагаемому схемному решению является универсальный генератор функций, воспроизводящий функцию помехоустойчивой модуляции-демодуляции (Волгин Л.И. Реляторные генераторы предикатных, аргументных и непрерывнологических функцией. рис. 23; Волгин Л.И. Реляторный генератор предикатных, аргументных и непрерывнологических функций двух переменных. - Техника средств связи. Сер, Радиоизмерительная техника. 1991, Вып. 8, рис. 2).

Прототип обладает тем же недостатком - большими аппаратурными затратами (в нем используются 4 компаратора, один инвертирующий усилитель и 20 однополюсных ключей).

Технический результат - уменьшение аппаратурных затрат (упрощение схемы) при сохранении достоинств прототипа (повышение помехозащищенности).

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем первую и вторую входные шины, инвертор знака, первый и второй реляторы, каждый из которых состоит из компаратора управляющего состоянием замыкающего и размыкающего ключей, неинвертирующий компараторный вход одного из реляторов через первый и второй резисторы с равными сопротивлениями присоединен соответственно к первой и второй входным шинам, а его инвертирующий вход присоединен к шине заземления, инвертирующий и неинвертирующий компараторные входы другого релятора присоединены соответственно к первой и второй входным шинам, вход инвертора знака присоединен к первой входной шине и к входному выводу замыкающего ключа первого релятора, а его выход соединен с входным выводом размыкающего ключа первого релятора, выходные выводы замыкающего и размыкающего ключей первого релятора присоединены соответственно ко входным выводам замыкающего и размыкающего ключей второго релятора, выходные выводы которых соединены и образуют выход устройства.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема генератора линейно-изломных функций; на фиг.2 изображены функции, воспроизводимые генератором линейно-изломных функций; на фиг.3 изображены графики работы генератора в режиме демодуляции; на фиг. 4 изображены графики работы генератора в режиме модуляции.

Схема генератора линейно-изломных функций приведена на фиг. 1. Здесь модулируемое (демодулируемое) x₁ и управляющее (модулирующее) x₂ напряжения подаются соответственно на первую и вторую входные шины; цифрами 1,2 обозначены первый и второй реляторы, 3 есть инвертор знака сигнала. Каждый релятор содержит компаратор 4_i, размыкающий 5_i и замыкающий 6_i однополюсные ключи (i = 1, 2), выходы компаратора 4_i, присоединены к управляющим входам ключей 5_i и 6_i. Положение ключей, изображенное на фиг. 1, соответствует ситуации, когда напряжение на неинвертирующих входах компараторов больше напряжения на их инвертирующих входах. Входные выводы ключей 5_i и 6_i являются первым и вторым переключательными входами реляторов, а их выходные выводы являются первым и вторым выходами реляторов.

Неинвертирующий компараторный вход первого релятора присоединен через резисторы R2 и R1 соответственно к первой и второй входным шинам. Инвертирующий компараторный вход первого релятора присоединен к шине заземления. Неинвертирующий и инвертирующий компараторные входы второго релятора присоединены соответственно ко второй и первой входным шинам. Вход инвертора знака 3 присоединен к первой входной шине и к первому переключательному входу первого релятора, выход инвертора знака 3 присоединен к второму переключательному входу первого релятора. Первый и второй выходы первого релятора присоединены соответственно к первому и второму переключательным входам второго релятора, выходы которого соединены и являются выходом генератора линейно- изломных функции.

На фиг. 2 изображены функции, воспроизводимые генератором линейно-изломных функций. Как видим, при изменении знака управляющего напряжения x₂ функция преобразования опрокидывается в свое зеркальное отображение относительно оси аргументов.

Схема (фиг. 1) при x₁=var, x₂=const воспроизводит функции селекторной фильтрации уровней сигнала без инверсии (x₂>0) или с инверсией (x₂<0) знака переменной x₁, а при x₁=var, x₂=var воспроизводится функция амплитудной модуляции-демодуляции с подавлением сигнала вне рабочей части диапазона (фиг. 2а).

При x₁=const, x₂=var схема воспроизводит функцию допускового контроля с регулируемой шириной поля допуска (фиг. 2б).

При работе в режиме демодуляции (в режиме фазочувствительного детектирования) управляющее напряжение (меандр) и демодулируемый сигнал x₁ имеют одинаковые периоды (фиг. 3).

При работе в режиме модуляции управляющее напряжение x₂t=x₂e₂(t) имеет форму меандра с амплитудой x₂>x₁ с периодом меньшим периода модулируемого напряжения x₁(t)=x₁e₁(t), как это показано на фиг.4.,

Генератор линейно-изломных функции работает следующим образом.

При напряжении на неинвертирующем входе компаратора 4, большем, чем на инвертирующем, на выходе компаратора напряжение уровня логической единицы и замкнут ключ 5_i, ключ 6_i при этом разомкнут. При напряжении на неинвертирующем входе компаратора 4_i меньшем, чем на инвертирующем, на выходе компаратора напряжение уровня логического нуля и замкнут ключ 6_i, ключ 5_i при этом разомкнут. Выходное напряжение генератора линейно-изломных функций определяется выражением:



где S₁=I(x₁+x₂), S₂=I(x₂-x₁),

Здесь S_i и есть соответственно коэффициенты передачи замыкающих 5_i и размыкающих 6_i ключей в первом (i = 1) и втором (i = 2) реляторах, I(х) есть единичная функция равная нулю при x<0 единице при x>0.

Таким образом, предложенное схемное решение сохраняет основное достоинство прототипа (высокая помехозащищенность) при значительно меньших аппаратурных затратах (вместо четырех компараторов используются два компаратора, вместо 20 ключей используются 4 ключа). При этом по сравнению с традиционными амплитудными модуляторами-демодуляторами предложенное схемное решение воспроизводит ряд сопутствующих полезных функций (функции селекторной фильтрации уровней сигнала и функции допускового контроля).