Стохастический квадратичный преобразователь напряжения

Стохастический квадратичный преобразователь напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТОХАСТИЧЕСКИЙ КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий компаратор, первый вход которого является входом преобразователя, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с вторым входом компаратора, генератор псевдослучайных чисел, группа выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразователя, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора псевдо- . случайных чисел, отличающийс я .тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком динамическом диапазоне входных напряжений , он дополнительно содержит группу триггеров, группу элементов И, группу элементов ИЛИ и группу элементов задержки, причем первые входы элементов И группы соединены с выходом компаратора, вторые входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а третьи входы соединены с группой выходов генератора псевдослучайных чисел, выход первого элемента И группы соединен со счетным входом первого триггера группы, выход каждого элемента И группы, кроме первого, соединен с первым входом 0 предыдущего.-элемента ИЛИ группы, выход каждого элемента ИЛИ соединен. со.счетным входомпоследующего триггера , выход каждого из триггеров груп пы, кроме последнего, через одноимен-В ный элемент задержки группы соеди нен с вторым входом одноименного, элемента ИЛИ группы, выход последнего триггера является выходом стохасти4 Ю ческого квадратичного преобразователя напряжения.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3367268/18-24 (22) 10.12.81 (46) 15.09.83. Бюл. 9.34 (72) В.М.Кодрянский, Ю.A.Масюренко, А.Д.Ниженский, М.М.Таран и M.Â.Êoçëoâ (71) Институт электродинамики AH Украинской CCP (53) 681 3(088.8) (56) 1. Федоров Р.Ф. и др. Стохастические преобразователи информации.

Л., "Машиностроение", 1978, с.268. .2. Тумфарт С. Использование Еероятностных принципов в новых измерительных приборах. — "Электроника", 1975, )« 1155, с.32-39(прототип). (54 ) (57 ) СТОХАСТИЧЕСКИЙ КВАДРАТИЧНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий компаратор, первый вход которого является входом преобразователя, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с вторым входом компаратора, генератор псевдослучайных чисел, группа выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразователя, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора псевдо- .

„„SU„„.10 2 А

3(5)) G 06 G 7 20; G 06 G 7/52 случайных чисел, о т л и ч а ю щ и йс я,тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком динамическом диапазоне входных напряжений, он дополнительно содержит группу триггеров, группу элементов

И, группу элементов ИЛИ и группу элементов задержки, причем первые входы элементов И группы соединены с выходом компаратора, вторые входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а третьи входы соединены с группой выходов генератОра псевдослучайных чисел, выход первого элемента И группы соединен со счетным входом первого триггера группы, выход каждого элемента И группы, кро-9 ме первого, соединен с первым входом предыдущего элемента ИЛИ группы, выход каждого элемента ИЛИ соединен. со счетным входом последующего триг- С гера, выход каждого из триггеров груп пы, кроме последнего, через одноимен-

М. ный элемент задержки группы соединен с вторым входом одноименного эле- «IIIIL мента ИЛИ группы, выход последнего триггера является выходом стохастического квадратичного преобразователя «фф« напряжения.

1042034

Изобретение относится к преобразовательной технике информационных сигналов и может быть использовано в приборах и устройствах для измерения параметров электрических сигналов.

Известны преобразователи напряжения, основанные на стохастическо.эргодическом преобразовании сигнала Г1 3.

ЗО

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, содержащий два преобразователя "напряжение — вероятность, на выходы которых подается 15 преобразуемое напряжение 0нх, и связывающую логическую схему И, реализующую операцию логического умножения. На выходе схемы И формируется последовательность импульсов, количество которых в единицу времени пропорционально квадрату входного напряжения 0нх (2).

В этом устройстве имеет место случайная погрешность из — за конечного. числа осредняемых импульсов, которая подчинается биноминальному закону распределения.

Эта случайная погрешность обратно пропорциональна входному напряжению, что ограничивает динамический диапазон устройства.

Цель изобретения — повышение точности преобразования в широком динамическом диапазоне входных напря>ке-. ний. 35

Поставленная цель достигается тем, что стохастический квадратичный преобразователь напряжения, содержащий компаратор, первый вход которого является входом преобразователя, 40 цифроаналогОвый преобразователь, ныход которого соединен с вторым входом компаратора, генератор псевдослучайных чисел, группа выходов которого соединена с группой входов цифроана- 45 логового преобразователя, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел, дополнительно содержит группу триггеров, группу элементов И, группу элементов ИЛИ и группу элементов задержки, причем первые входы элементов И группы соединены с выходом компаратора, вторые входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а третьи входы соединены с группой выходов ге— нератора псевдослучайных чисел, выход первого элемента И группы соединен со счетным входом первого триг- гера группы, выход каждого элемен- 50 та И группы, кроме первого, соединен с первым входом предыдущего элемента

ИЛИ группы, ныход каждого элемента ИЛИ соединен со счетным входом последующего триггера группы, выход ° Q5 каждого из триггеров группы, кроме последнего, через одноименный элемент задержки группы соединен с вторым входом одноименного элемента

ИЛИ группы, выход последнего триггера группы является выходом стохастического квадратичного преобразователя напряжения.

На чертеже представлена блок-, схема преобразователя.

Схема содержит компаратор 1, генератор 2 псевдослучайных чисел, цифроаналоговый преобразователь 3, генератор 4 тактовых импульсов, груп- пу 5 элементов И, группу б триггеров, группу 7 элементов задержки и группу 8 элементов ИЛИ. Группа выходов генератора 2 псевдослучайных чисел соединена с третьими входами элементов И группы 5 и группой входов цифроаналогового преобразователя 3,, выход которого соединен со вторым входом компаратора 1. Выход компаратора 1 соединен .с первыми входами элементов И группы 5. Выход генератора 4 тактовых импульсов соединен с входом генератора 2 псевдослучайных чисел и вторыми входами элементов И группы 5. Выход первого элемента И группы 5 соединен со счетным входом первого триггера группы б непосредственно, а выходы всех последующих .элементов И группы 5 соединены со счетными входами соответствующих триггеров группы б через. соответствующие элементы ИЛИ группы 8 по первому входу последних. Выход каждого из триггероя группы б, кроме последнего, соединен со счетным входом последующего триггера группы б через соответствующие последовательно соединенные элемент задержки группы 7 и элемент ИЛИ группы 8 по второму входу последнего.

Преобразователь работает следующим образом.

В качестве опорного случайного сигнала с равномерным распределением в пределах изменения входного преобразуемого напряжения используется сигнал, получаемый .с помощью последовательно включенных генератора 2 псевдослучайных чисел, обеспечивающего получение случайных двоичных чисел с равномерным распределением, и цифроаналогового преобразователя 3.

Если напряжение входного сигнала

0 „ превышает значение опорного слу-чайного сигнала Оо, снимаемого с выхода цифроаналогового преобразователя 3, на выходе компаратора 1 вырабатывается логический уровень

"1". Этот уронень подается на первые входы элементов И группы 5. При поступлении на другие входы элементов И группы 5 тактовых импульсов от генератора 4 тактовых импуль1042034

ВХ

Е= — Е„

u0 НаКс!

О в Ромвкс 1 ее U„ Рвх

Р к= — "Е к

- е ;„ i

30 ивх Uâõ

О !!вх Е О

40

45 тогда

50 с

М= 2 ОВХ сов, синхрснизирующих работу преобразователя, на их выходах н зависимости от состояния разрядов генератора 2 псендослучайных чисел возникают или не возникают импульсы.

В результате на выходе последнего триггера группы 6 появляется последовательность импульсов, количество которых в единицу времени равно

Р

И=к„Е:: к., где К вЂ” коэффициент деления делителя частоты, составленного из последовательно соединенных триггеров группы 6;

К; — случайные числа на выходе . генератора 2 псевдослучайных чисел в момент синхронизации тактовым импульсом при Оо C U>, 20

8 — количество таких чисел.

При достаточно большом значении

8 среднее значение последовательности из Е равновероятных случайных чисел К; ранно

С другой стороны, среднее значение случайного опорного напряжения U« равномерно распределен ;ного в интервале от 0 до Овхе рав но о

Тогда можно записать следующее тождество

06х

y=c0 . — К.=C " вх о е где с — постоянный коэффициент

Отсюда å — 2 ехЕ я 9х

Подставляя в последнее выражение значение где Š— частота тактовых импульсов, получим

K

М 20 Овх. Ывхе о ма ее где с — постоянный коэффициент, К„оЕ

I е Ю,„„„. т.е. количество импульсов Я на выходе последнего триггера группы 6 пропорционально квадрату входного напряжения преобразователя.

Погрешность преобразонания в предложенном устройстве определяется по формуле о м<мкс

"" — с— фициент.

Таким образом, случайная погре ;.— ность преобразования предло> з:.-".о :с устройства пропорциональна а

1 Г,,„. "

Е- ЬХ не,, как н прототипе. Это позно1 ляет повысить точность преобразования в широком динамическом диапазоне входных напряжений. Так, например, если при максимальном входном напряжении погрешность преобразования у = 0,1%, то в диапазоне 1:100 эта погрешность в п вототипе достигает 108, а в предложенном лишь 1%, т.е. в

1 0 раз увеличивается точность преобразования предложенного устройства по сравнению с прототипом. В резуль-. тате этого может быть расширен динамический диапазон приборов со стохастическими преобразователями, предназначенных для измерения парамет pos электрических сигналон.

1042034

Составитель О.Майоров редактор М.Келемеш ТехредМ.Надь Корректор А. Тя ско

Заказ 7130/50 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4