Цифровой стробоскопический преобразователь периодических электрических сигналов

Цифровой стробоскопический преобразователь периодических электрических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1ЩФРОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРИОДИЧЕСКИХ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий смеситель , первый вход которого соединен с шиной входного сигнала, второй . вход - с выходом генератора стробимпульсов ,а выход - с входом усилйгеля-расширителя , выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выходом связанного с первым входом блока вычитания и .входом первого регистра, выход которого соединен с входом второго ре гистра и вторым входом блока вычита ния, выходом знака связанного с первым входом первого триггера и первым входом блока совпадений, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход - с первым в содом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого блока сравнения кодов, а выход - к управляющему входу блока вьмислений, первый информационный вход которого связан с выходом второго счетчика импульсов, а второй информационный вход - с выходом первого счетчика импульсов, причем выход второго регистра подключен к первому входу первого блока сравнения кодов, а вы ход блока памяти - к шине Выход, о тлич ающийс я тем, что, с целью з еньшения времени преобразования он снабжен генератором импульсов , вторым триггером, третьим регистром, вторым, третьим и четвертым блоками сравнения -.кодов, вторым и третьим элементами И, крммута тором и дешифратором нуля, вход которого соединен с информационным входом блока памяти, выходом перво-; го регистра и вторым входом первого блока сравнения кодов, а инверсный (Л выход - с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу второго триггера, третий вход - к выходу § четвертого блока сравнения кодов, а выход - к-второму входу первого триггера, входу записи второго ре гистра, второму входу второго триг-, о гера и входу записи третьего регист00 ра, управляющий вход которого свяvj зан с выходом знака блока вычитания 00 второй вход - с выходом аналого-цифрового преобразователя,первый вход-с со с выходом первого регистра и О5 первыми входами второго и тре-. тьего блоков сравнения кодов, а первый и второй выходы - с вторыми--входами второго и третьего блоков сравнения кодов, выходы кото;рых соединены с первым и вторым входами третьего элемента И, третий вход которого подключен к выходу блО ка совпадений, а выход - к входу второго счетчика импульсов, управ

СО103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 15„G 01 R 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ J

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3552239/18-21 (22),15.02.83 (46) 23,04.84. Бюл. Р 15 (72) А.Д.Гуляев (7l) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В.И.Ленина (53) 681.142.9 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Р 864136, кл. G 01 R 13/02,,1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 - 3311360/18-21, кл. G О! R 13/02, 1981 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРИОДИЧЕСКИХ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий смеситель, первый вход которого соединен с шиной входного сигнала, второй . вход — с выходом генератора стробимпульсов,а выход — с входом усилите. ля-расширителя, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выходом связанного с первым входом блока вычитания и .входом первого регистра, выход которого соединен с входом второго регистра и вторым входом блока вычита ния, выходом знака связанного с пер« вым входом первого триггера и первым входом блока совпадений, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход — с первым вхоцом . первого элемента И, второй вход которого подключен к выкоду первого блока сравнения кодов, а выход — к управляющему входу блока вычислений, первый информационный вход которого связан с выходом второго счетчика импульсов, а второй информационный вход — с выходом первого счетчика импульсов, причем выход второго регистра подключен к первому входу первого блока сравнения кодов, а вы ход блока памяти — к шине "Выход", отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени преобразования он снабжен генератором импульсов, вторым триггером, третьим регистром, вторым, третьим и "четвертым блоками сравнения;кодов, вторым и третьим элементами И, коммутаА тором и дешифратором нуля, вход ко торого соединен с информационным входом блока памяти, выходом перво-; го регистра и вторым входом первого р блока сравнения кодов, а инверсный. выход - с первым входом второго эле- мента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу второго С триггера, третий вход — к выходу четвертого блока сравнения кодов, с: а выход †. к.второму входу первого триггера, входу записи второго ре. гистра, второму входу второго триг", гера и входу записи третьего регистра, управляющий вход которого связан с выходом знака блока вычитания м,) второй вход - с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый вход- с р с выходом первого регистра и первыми входами второго и третьего блоков сравнения кодов, а первый и второй выходы - с вторыми"входами второго и третьего блоков сравнения кодов, выходы кото;рых соединены с первым и вторым вхо« дами третьего элемента И, третий вход которого подключен к выходу бло ка совпадений, а выход — к входу второго счетчика импульсов, управ1087896

:ляющий вход которого связан с третьим входом первого элемента И, управляю" щим входом первого счетчика импульсов и прямым выходом второго триггера, первым входом соединенного с выходом первого элемента И и первым управляющим входом генератора импульсов, второй управляющий вход которого подключен к шине "Старт", а выход — к входу генератора стробимпульсов, входу первого счетчика импульсов и управляющему входу анало. го-цифрового преобразователя, управляющим выходом подключенного к вхо1

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано для исследования периоди, ческих электрических сигналов в цифровых измерительных системах,.

Известен цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератора тактовых импульсов и генератор сТробимпульсов, смеситель, усилитель-расширитель, аналого-цифровой преобразователь, блок совпадений,сдвиговые ,регистры, формирователь импульсов, управляющий счетчик импульсов, элемент ИЛИ, формирователь периода расширенных импульсов, дешифратор, два счетчика, блок памяти и блок вычис1- 1 лений . lg

Недостатком устройства является больпое время получения преобразован ного сигнала, обусловленное большой длительностью этапа ожидания начальной границы интервала преобразования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой стробоскопический преобразователь периодических сигналов, содержащий смеситель, первый вход которого соединен с шиной входногр .сигнала, второй вход - с выходом генератора строб-импульсов, а выход с входом усилитепя-расширителя, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выходом связанного с первым входом блока вычитания и входом первого ре; ду записи первого регистра, четверто. му входу первого элемента И и входу записи блока памяти, вход считывания которого связан с управляющим выходом блока вычислений, а адресный вход — с выходом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом блока вычислений, второй вход с выходом первого счетчика импульсов а управляющий вход — с выходом первого элемента И, причем выход блока вычитания подключен к вхо-э ду четвертого блока сравнения кодов.

2 гистра, выход которого соединен с входом второго регистра и вторым входом блока вычитания, выходом знака связанного с первым входом триг.— гера и первым входом блока совпадений, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход— с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу

1б блока сравнения кодов, а выход — к управляющему входу блока вычислений, первый информационный вход которого связан с выходом второго счетчика, импульсов, а второй информационный вход — с выходом первого счетчика импульсов, первый вход которого соединен с выходом генератора стробмпулъсов, а второй вход - с вторым входом триггера., выходом блока анализа разности, вторым входом второгс счетч> ка импульсов, вторым входом . первого блока памяти и вторым входом второго регистр», выход которо-. го подключен к первому входу блока сравнения кодов и третьему входу первого блока памяти, первым входом связанно-о с выходом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом блока сравнения кодрв,причем выход, 30 первого блока памяти соединен с первым вхбдом второго блока памяти, второй вход которого подключен к выходу блока вычислений, а выход— к шине "Выход", вход формирователя расширенных импульсов связан с вы35 ходом усилителя-расширителя, а выход — с первым входом второго счет3 1087896 чика импульсов, выход блока вычитания соединен с входом блока анализа разности, а выход элемента И вЂ” с ,вторым входом аналого -цифрового преобразователя, третий вход которо- го подключен к шине "Старт" 52)

Недостатком известного устройства является большое время получения преобразованного сигнала. цель изобретения — уменьшение вре- 0 мени преобразования.

Цель достигается тем, что цифровой стробоскопический преобразователь периодических электрических сигна лов, содержащий смеситель, пер- tS вый вход которого соединен с шиной входного сигнала, вто,рой вход - с выходом генератора строб-импульсов, а выход — с входом усилителя-расширителя, выход которого подключен к входу аналого-цифрового

20 преобразователя, выходом связанного с первым входом блока вычитания и входом первого регистра, выход которо. го соединен с входом второго регистра и вторым входом блока вычитания, выходом знака связанного с первым входом первого триггера и первым входом . блока совпадений, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход — с первым входом первого ® элемента И„ второй вход которого подключен к выходу первого блока сравнения кодов, а выход — к управляющему входу блока вычислений, первый инфор", мационный вход которого связан с вы- Я ходом второго счетчика импульсов, а второй информационный вход — с выходом первого счетчика импульсов, причем выход второго регистра подключен к первому входу первого блока срав- 40 нения кодов, а выход блока памяти - к шине "Выход", снабжен генератором импульсов, вторым триггером, третьим регистром, вторым, третьим и четвертым блоками сравнения кодов, 45 вторым и третьим элементами И, комму. татором и дешифратором нуля, вход ко" торого соединен с информационным входом блока памяти,. выходом первого ре гистра и вторым входом первого блока сравнения кодов,а инверсный выход - с ". первым входом второго элемента И,вто- .; рой вход которого подключен к инверсному выходу второго триггера, третий. входом — к выходу четвертого блока срав,55 нения кодов,а выход — к второму входу первого триггера, входу записи второго регистра, второму входу второго триггера и входу записи третьего регистра, управляющий вход которого связан с,выходом знака блока вычитания, второй вход — с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый вход — с выходом первого регистра и первыми входами второго и третьего блоков сравнения кодов, а первый и второй выходы — с вторыми входами второго и третьего блоков сравнения кодов, выходы которых соединены с первым и вторым входами третьего элемента

И, третий вход которого подключен к выходу блока совпадений, а выход к входу второго счетчика импульсов, управляющий вход которого связан с третьим входом первого элемента И, управляющим входом первого счетчика импульсов и.прямым выходом второго триггера, первым входом соединенно- го с выходом первого элемента И и первым управляющим входом генератора импульсов, второй управляющий вход которого подключен к шине ."Старт", а выход - к входу генерато. ра строб-импульсов, входу первого счетчика импульсов и управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, управляющим выходом подключенного к входу записи первого регистра, четвертому входу первого элемента и входу записи блока памяти, вход считывания которого связан с управляющим выходом блока вычислений, а адресный вход — с выходом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом блока вычислений, второй вход — с выходом первого счетчика импульсов, а управляющий входс выходом первого элемента И, причем выход блока вычитания подключен к входу четвертого блока сравнения кодов, На фиг. 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы.

Устройство состоит из генератора

1 импульсов, генератора 2 строб-импульсов, смесителя 3, усилителя-расширителя 4, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5, первого регист ра 6, первого счетчика 7 импульсов, второго триггера 8, второго регистра

9, третьего регистра 10, блока 11 вычитания, первого 12,, второго 13 и третьего !4 блоков сравнения кодов, второго элемента И 15, четвертого блока 16 сравнения кодов, первого

)087896 элемента И l7, блока 18 совпадений, первого триггера 19, дешифратора 20 нуля, второго счетчика 2! импульсов, третьего элемента И 22 блока 23 вычис. лений, коммутатора 24 и блока 25 памяти.

Первый вход смесителя 3 соединен с шиной входного сигнала, второй вход — с выходом генератора 2 стробимпульсов, à выход — с входом усилителя-расширителя 4, выход которого подключен к входу АЦП 5, выходом связанного с. первым входом блока

ll вычитания и входом первого регист. ра 6, выход которого соединен с вхо- !5 дом второго регистра 9 и вторым входом

:блока 11 вычитания, выходом знака связанного с первым входом первого, триг-.!, гера )9 и первым входом блока 18 совпадений,второй вход zpoporo соединен с 20 выходом первого триггера 19,а вы ход — с первым входом первого элемента И 17, второй вход которого под-. ключен к выходу первого блока 12 сравнения кодов, а выход, — к управляющему входу блока 23 вычислений, первый, информационный вход которого . связан с- выходом второго счетчика

21 импульсов, а второй информацион- ный вход — с выходом первого счетчика 7 импульсов, .причем выход второго регистра 9 подключен к первому входу первого блока 12 сравнения кодов, а выход блока 25 памяти — к шине "Выход". Вход дешифратора .20

35 нуля соединен с информационным вхо, дом блока 25 памяти, выходом. первого регистра 6 и вторым входом первого блока 12 сравнения кодов, а инверсный выход — с первым входом вто40 рого элемента И 15, второй вход которого подключен к инверсному вьг ходу второго триггера 8, третий вход — .к выходу четвертого блока !6 сравнения кодов, а выход - к второму

45 входу первого триггера 19, входу запи си второго регистра 9, второму входу второго триггера 8 и входу записи третьего регистра 10, управляющий вход которого связан с выходом .знака. блока !1 вычитания, второй- вход - с выходом АЦП 5, первый вход" с выходом первого регистра 6 и первыми входами второго 13 и третьего

14 блоков сравнения кодов, а цервый и второй выходы - с вторыми входами второго 13 и третьего 14 блоков сравнения кодов, выходы которых соединены с перным и вторым входами третьего элемента И 22, третий вход которого подключен к. выходу блока

18 совпадений, а выход — к входу второго счетчика. 21 импульсов, управ. ляющий вход которого связан с тре.тьим входом первого элемента И 17, управляющим входом первого счетчика

? импульсов .и прямым выходом второго триггера 8, первым входом соеди" ненного с выходом первого элемента

И 17 и первым управляющим входом генератора ) импульсов, второй управляющий вход которого подключен к шине "Старт", а выход — к входу генаратора 2 строб-импульсов, входу первого счетчика 7. импульсов и управляющему входу АЦП 5, управляющим выходом подключенного к входу записи первого регистра 6, четвертому входу первого элемента И 17 и входу записи блока 25 памяти, вход. считывания которого .связан управляющим выходом блока 23 вычислений, а адресный вход - с выходом коммутатора

24, первый вход которого соединен с выходом блока 23 вычислений, второй вход - с выходом первого счетчика 7 им-, пульсов,а управляюп!ий вход — с выходом первого элемента И 17,причем выход II вычитания подключен к входу четвертого блока 16 сравнения кодов.

Устройство работает следующим образом. !

В исходном состоянии генератор 1 выключен, регистры 6, 9 и 10, триггеры 8 и 19, счетчик 21, аппаратура блока 23 вычислений установлены в

И Il

0, счетчик 7 установлен в "!"

t работа счетчиков 7 и 21 запрещена

3I И . уровнем 0 с прямого выхода тригге" ра 8. Адресный вход блока 25 памяти через коммутатор 24 подключен к вьгходу счетчика 7.

t.

При поступлении на второй управляющий вход генератора I импульса

ФФ tl

Старт генератор I включается и на второи вход смесителя 3 начинают поступать строб-импульсы. На первый вход смесителя 3 подают входной исследуемый сигнал, и на выходе усилителя-расширителя 4 появляется усиленный расширенный сигнал. По заднему фронту каждого импульса генератора l включается ЛЦП 5. После окончания аналого-цифрового преоб1087896

5Î разования код выборки поступает на первый вход блока 11 вычитания и на вход регистра 6, в который он записывается по заднему фронту импульса ."Конец преобразования", по- 5 ступающего с управляющего выхода

АЦП 5. Поскольку выход регистра 6 подключен к второму входу блока 11 вычитания, на выходе последнего в момент действия импульса "Конец !О преобразования" имеется разность ВU кодов амплитуд, двух следующих подряд выборок: записанного в Регистре б и имеющегося на выходе АЦП 5. АЦП.5 регистр 6, блок II элемент И 15, !5 блок 16 и дешифратор 20 образуют схе. му выбору начальной границы интер вала. преобразования,в качестве ко-. .. торой используют Выборку, взятую на монотонно изменяющемся участке первого же расширенного сигнала. Дешифратор 20 необходим для предотвраще" ния ложного срабатывания элемента

И 15 при взятии первой выборки. В момент времени, когда разность 4 1! 25 кодов амплитуд двух следующих подряд. выборок превьппиет некоторую наперед заданную величину 4 Uttt,+, (блок 161. который осуществляет сравнение вели . чин 4 U и ЬПт,п, причем при

4 U 3 4 Uz,,t, íà его выходе устанавливается уровень логической

"1" ), что является признаком того, что последовательно взятые выборки. лежат на монотонно изменяющемся.

35 участке расширенного сигнала, на выходе элемента И 15 формируется перепад уровней "О" "1™, по которому в триггер 19 записывается знак в регистр 9 начальной границы . 40 интвервала преобразования записывается код амплитуды U начальной выборки в качестве которой принимают выборку, код амплитуды которой записан в этот момент времени в регистре 6, в регистр 10 записываются коды амплиt (ф туд U начальной и U следующей за ней выборок, причем в первый разряд регистра IO записывается выборка с амплитудой U, а во второй - с амплитудой 02, IlpH 9ToM если4Ц U -U 0 0 ц II

П2 (55 м < если40 U -U <О.

Управление записью в регистр !О производится уровнем, поступающим с выхода знака 4 U блока 11 вычитания.

Кроме того, перепад уровней на выходе элемента И 15 устанавливает, триггер

8 в "!". При этом уровень "1" с прямого выхода триггера 8 разрешает ра=г боту счетчиков 7 и 21, а также элемента И )7. Одновременно уровень "О с инверсного выхода триггера 8 блокирует выход смены выбора начальной границы интервала преобразования.

Этим заканчивается этап 1 работы устройства. — выбор начальной границы интер-,. вала преобразования и начинается H-накопления выборок и получения исход ных данных для воспроизведения преобразованного сигнала (фиг. 2 q,5 ).

В интервале преобразования сЧетчик 7 считает число -взятых выборок, равное числу импульсов генератора 1 .По заднему фронту каждого. импульса генератора число в счетчике 7 увеличивается на единицу.. В это .же время производится запуск АЦП 5.

После окончания аналого"цифрового, преобразования на управляющем выходе АЦП 5 появляется импульс "Конец . преобразования", который своим передним фронтом записывает в блок

25 памяти код выборки иэ регистра 6 в ячейку с адресом, определяемым состоянием счетчика 7, а задним фронтом производит запись в регистр 6 кода очередной выборки, имеющего в это время на выходе АЦП 5. Таким образом, в ячейки бЛока 25 памяти с номерами (адресами ) 1 =1,2... будут поочередно записаны коды выборок с амплитудами U t t U и слеjf дующих sa ними в порядке поступления

Регистр 10, блоки 11, 13, 14 и

18, триггер 19, счетчик 2! и элемент

И 22 образуют схему для подсчета числа расширенных сигналов в интервале преобразования. В основу работы этой схемы положен тот факт, что взятие выборки с .амплитудой 1!, 1 > 2, попадающей в интервал между амплитудами Uq u Ug и принадлежащей монотонно изменяющемуся участку расширенного сигнала с тем же наклоном (знаком 4 U U „ -V ), что и у участка,на котором были вэйты выборки с амплитудами ™ U u U означает, что эта выборка прийадлежит новому расширенному сигналу (фиг. 2 о ). Подсчитав в интервале преобразования число выборок, удовлет воряющих вьппеназванным условиям, OB ределяют число расширенных сигналов.

7896

f0

9 108

Как уже указывалось, в регистре 10 хранятся коды выборок с амплитудами

U и Ug, Блок 13 сравнения кодов проверяет условие U < «4 UZ и при выполнении этого условия на его выходе появляется уровень "1". Fla выходе блока 14 уровень "1" появляется в случае, если U ) U . Если знаки

ЬU иаП; = U > -U совпадают, на выходе блока 18 совйадений также появляется уровень "I При одновременном появлении на входах элемента

И 22 уровней "l" íà его выходе появляется перепад уровней "О" — 1 "1", по которому в счетчик 21 числа расшй ренных сигналов в интервале преобразования добавляется "1", Предлагаемое устройство работает до тех пор, пока выборки бдного иэ следующих за первым расширенных сиг налов не станут попадать в те же места входного исследуемого сигнала, что и выбоРки, по. которым получен первый расширенный сигнал, т.е. поступление новой информации о форме исследуемого. сигнала прекратится.

Таким образом, признаком конца интервала преобразования является not лучение выборки с амплитудой U =П; принадлежащей монотонно изменяющему.ся участку входного сигнала (копией которого является расширенный сигнал. с таким наклоном, что знак AUD! U 1!< - U1 совпадает со знаком ЬU.

Условие U> = U проверяет блок

12 сравнения кодов, совпадение знаков 6 П и LUAU проверяет блок 18.

При выполнении вышеназванных условий на выходе элемента И 17 появляется перепад уровней "О" — з "1", по которому выключается генератор 1, триггер 8 устанавливается s "0", коммутатор 24 подключает адресный вход блока 25 памяти к выходу блока

23 вычислений,а также включается ап паратура блока 23 вычислений.В этот момент времени заканчивается этап

EE работы устройства и начинается этап Fl — воспроизведение преобразованного сигнала.

При этом блок 23 вычислений считьг вает из счетчика 7 число (N+I ), где

N — число периодов Т генератора в интервале преобразования, и из счетчика 21 число P — - число расширенных сигналов в интервале преобразования. По полученным данным N и P блок 23 производит расчет адре са < той ячейки блока 25 памяти, в

I которой записан код амплитуды выборки. которую необходимо воспроизвести первой:

l>K, К

11" р 7 .где К = 0,1 ... такое, что -це лое„ j c N. !

Расчитанныи адрес 1 устанавливается на выходе блока 23 и сопровождается импульсом, поступающим с управ.ляющего выхода блока 23 на вход считывания блока 25 памяти, При этом на выходе блока 25 появляется код первой выборки преобразованного сигнала.

Затем блок 23 вычислений производит расчет адресов ячеек блока 25 памяти по формуле, д К„,.1

Р где щ = 2,3,. .., N, К = 0,1,... такое число, что „, — целое, (N

Й) и ф

Каждый рассчитанный адрес через

30 коммутатор 24 поступает на адресный вход блока 25 памяти и также сопровождается импульсом считывания.

В результате на выходе блока 25 поочередно появляются коды выборок, формирующие преобразованный сигнал, верно отображающий форму входного исследуемого сигнала (фиг. 2г ).

Для повторного воспроизведения преобразованного сигнала достаточно

40 после расчета адреса произвести повторный залуск блока 23 вычислений.

Для автоматического возобновления работы устройства достаточно после расчета адреса подать

4> импульс на установку аппаратуры устройства в исходное состояние в шину "Старт".

Предлагаемое устройство позволяет ,уменьшить время получения преобразо50 ванного сигнала путем исключения этапа расстановки выборок.

)087896

Составитель В.Лившиц

Редактор А.Козориз Техред N.Tenep

Кор ре к тор И. Муска

Подписное

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

Заказ 265I/4I Тираж 71) ° .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

)3035, ))осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ..