Моделирование работы электронных схем синтезирования сигналов пилообразной формы.

Основные параметры пиковых вольтметров и формулы расчета параметров измеряемых напряжений представлены ниже:

Тип V

Назначение

Градуировка шкалы

Коэфф. град

Показание прибора

Расчет измеряемого напряжения

ЛВ

Изм. Uср.в.

Шкала индикатора градуируется в действующих значениях напряжения синусоидального сигнала - U

1,11

U_ЛВ

Uном

ПВ

Изм. Umax

0,707

U_ПВ

Uном

КВ

Изм. U

U_КВ

Uном

Для определения допустимой погрешности измерения используют значение класса точности прибора.

или

Погрешность индикатора определяется по классу точности.

Если класс точности задан в виде допустимой приведенной погрешности, то

Если класс точности задан в виде допустимой относительной погрешности, то

Погрешность измеряемого напряжения определяется с учетом коэффициента градуировки вольтметра:

Например:

При необходимости по заданной форме и параметрам сигнала можно рассчитать показание аналоговых вольтметров:

Тип V	Назначение	Коэфф. град	Расчет показания вольтметра
с открытым входам	с закрытым входом
ЛВ	Измерение Uср.в.	1,11
ПВ	Измерение Umax	0,707	Uпво = 0,707´U_max	Uпвз = 0,707´(U_max—U₀)
КВ	Измерение U

Рис. 1.2

Классическая структура цифрового генератора обладает необходимой универсальность, т.е. может формировать сигналы произвольной формы с одноразовым или периодическим запуском. Однако схема оказывается достаточно сложной и для многих случаев малоэффективной.

Среди множества схемотехнических решений можно различить два принципиально разных принципа синтезирования электрических сигналов сложной формы:

1) формирование функции производится как сумма отдельных значений составляющих её ступенек (рис. 1.3, а);

2) каждой ступеньке, ограниченной двумя соседними фазами (фазовой дискрете), ставится в соответствие некоторый уровень мгновенного значения напряжения(рис.1.3, б).

Из рис. 1.3 видно, что в первом случае суммирование величин ступенек производится с одинаковыми весовыми коэффициентами.

Рис 1.3Диаграмм электрических сигналов для формирования функции треугольной формы: a-как сумма отдельных ступенек; б- формирование уровня напряжения, соответствующего конкретной фазовой дискрете

Если суммировать с различными весовыми коэффициентами, то, как это будет показано, ниже, мы можем получить более сложные функции, например гармоническую функцию.

Рис 1.4Реализация пирамидальной диаграммы

Для того чтобы получить сигнал такой пирамидальной формы мы должны иметь исходную систему электрических сигналов, характерную либо для счётчика Джонсона, либо для счётчика Сапельникова-Муфтахова. Следует заметить, что счётчик Сапельникова-Муфтахова являясь нестандартным и более сложным счётчиком, в этом случае является более универсальным, поскольку его логические уровни можно складывать с различными весовыми коэффициентами, формируя симметричную диаграмму. Логические уровни счётчика Джонсона можно складывать только с одинаковыми весовыми коэффициентами, в противном случае исключается возможность получения симметричной диаграммы.

Моделирование работы электронных схем синтезирования сигналов пилообразной формы.

Наибольший интерес представляет собой формирование ступенчатой функции, например, пилообразной посредством стандартного двоичного счётчика с дешифратором. Тогда каждому состоянию счётчика можно поставить в соответствие некоторый уровень сигнала. Уровень сигнала определяется операционным усилителем, коэффициент усиления которого зависит от соотношения сопротивления обратной связи и сопротивлений резисторов некоторой матрицы, управляемой дешифратором. Входным сигналом является уровень логической единицы. Принцип работы такой схемы рассмотрен на примере рис. 1.3, а, где комбинация состояний 3-х разрядного счетчика выбирается дешифратором, который в свою очередь управляет работой матрицы резисторов R1 – R7.

При формировании сигнала треугольной формы (рис. 1.3, б) матрица резисторов имеет симметричное распределение номинальных значений, которые соответствуют обратным значениям натурального ряда чисел 1, 2, 3, 4, 3, 2, 1. В этом случае мы имеем количество ступенек функции за период, равное количеству резисторов в матрице. Однако если для синтезирования сигналов использовать реверсивный счётчик, можно увеличить дискретизацию сигнала вдвое. При этом счётчик необходимо вводить в режим реверса, т.е. он должен считать от 0 до 7 при суммировании и от 7 до 0 при вычитании. Дискретизацию сигнала можно увеличить ещё вдвое, если каждый второй период синтезированного сигнала инвертировать. Для синтезирования сигнала пилообразной формы (рис. 1.3, в) величины сопротивлений в матрице, начиная со старшего разряда, также должны соответствовать обратным значениям натурального ряда чисел, т.е. 1, 1/2, 1/3, и т.д. При синтезировании экспоненты (рис. 1.3, г) сопротивления в матрице монотонно уменьшаются в соответствии с некоторым рядом. Следует заметить, что вследствие того, что уровень логического нуля имеет некоторое положительное значение, имеет место некоторое напряжение смещения, которое может быть скомпенсировано источником постоянного напряжения. Коррекция указанного смещения на принципиальной схеме не показана.