Быстродействующий селективный измеритель амплитуды вч- сигнала

Быстродействующий селективный измеритель амплитуды вч- сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в контрольно-измерительной аппаратуре систем электрои радиосвязи. Существо изобретения; быстродействующий селективный измеритель амплитуды ВЧ-сигнала содержит широкополосный усилитель, вход которого является входом измерителя, блок частотного преобразования, усилитель промежуточной, частоты, аналого-цифровой преобразователь, шину данных, блок определения начала отсчетов, формирователь межпарного интервала, формирователь двух парных отсчетов, блок управления записью отсчетов, четыре регистра записи отсчетов, пять регистров записи констант, арифметико-логический блок, пять операционных регистров, квадратор, блок индикации, шину управления, первую и вторую операционные шины, генератор тактовых импульсов, два RS-триггера, блок подбора корня, два одновибратора. блок управления памятью, постоянный запоминающий блок, регистр управления, восемь портов ручной установки параметров и вход сигнала "Пуск". 2 ил, 1 табл.(Лс

СОЮЗ .СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ф ( (st)s G 01 R 19/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857960/21 (22) 06.08.90 (46) 07.12.92. Бюл. N 45 (71) Научно-и роизводствен ное объединен ие

"Дальняя связь" (72) С,.И,Архипов и О.P.Ðûêèí (56) Авторское свидетельство СССР

N. 894526, кл. G 01 R 19/04, 1981.

Selective Level Meter SPM-16. Precision

Electronic Measurement Equipment, Wandel

and Goltermann. Edition 83, 632 р. (прототип). (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ СЕЛЕКТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУДЫ ВЧСИГНАЛА (57) Использование: изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в контрольно-измерительной аппаратуре систем электро- и радиосвязи. Существо изобретения; быстродействующий селективный измериИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в контрольно-измерительной аппаратуре систем эле,тро- и радиосвязи.

Известно устройство для автоматического измерения амплитуды переменного сигнала. содержащее последовательно соединенные преобразователь частоты, коммутатор, усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, усилитель частоты модуляции,. фазовый детектор, а также индикатор нуля и генератор опорного сигнала.

Оно отличается расширенным динамическим диапазоном измерения, однако наличие в его составе детектора, отсутствие средств подавления случайных шумов и повышения быстродействия в канале измере„,. Ы„„1780029 А1 тель амплитуды ВЧ-сигнала содержит широкополосный усилитель, вход которого является входом измерителя, блок частотного преобразования, усилитель промежуточной. частоты, аналого-цифровой преобразователь, шину данных, блок определения начала отсчетов, формирователь межпарного интервала. формирователь двух парных отсчетов, блок управления записью отсчетов, четыре регистра записи отсчетов, пять регистров записи констант, арифметико-логический блок, пять операционных регистров, квадратор, блок индикации, шину управления, первую и вторую операционные шины, генератор тактовых импульсов, два RS-триггера, блок подбора корня, два одновибратора, блок управления памятью, постоянный запоминающий блок, регистр управления, восемь портов ручной установки параметров и вход сигнала "Пуск". 2 ил,, 1 табл. ния обуславливает невысокую точность измерения и низкую производительность при измерениях.

Известно также устройство для измерения амплитуды переменного напряжения, содержащее пиковые детекторы, установленные в каналах измерения обеих полярностей, блок регистрации. два управляемых ограничителя напряжения и два амплитудных дискриминатора, отличающееся повышенной устойчивостью к импульсным помехам,.но низкой точностью и низкой производительностью из-эа наличия детектирования сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является селективный измеритель уровня, содержа1780029

25

35

55 щий последовательно соединенные широкополосный усилитель, блок частотного преобразования. усилитель промежуточной часfoTbb детекторный блок, микроЭВМ и блок индикации. Из-за нестабильности и нели ейности детектора, наличия в нем наког;ительной емкости, отсутствия средств годавления шумов в полосе измерения, низкой скорости обработки микроЭВМ возможности измерителя п<> повышению точности и быстродействия ограничены.

Дсйствительно, уменьшение случайной составляк>щей потрешности возможно только посредством увеличения количества отсчетов и их усреднения. что приводит к заметному увеличению времени измерения.

Уме ьшение времени одного измерения то>lкдаться уменьшением накопительной емкости детектора и, следовательно, увеличением систематической амплитудной и случаиной погрешностей. Нестабильность параметров детектора. связаннуюсо старением его элементов и климатическими воздействиями среды в измерителе невозможно устранить.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и производительности измерителя.

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе вместо детекторного блока и микроЭВМ введен аналого-цифровой преобразователь переменного тока, а также дополнительно введены блоки и узлы с их связями: блок определения начала отсчетов

{h0HCi) t<,, формирователь межпарных интервалов (ФМПИ) Т, формирователь двух парных отсчетов (ФДПО), причем отсчеты в

i«pcA nape разделены промежутком времени Лt, 14 N-разрядных регистров для xpa-Iения отсчетов измеряемой величины, конс-ант и проме>куточных величин, связанных с обработкой отсчетов. блок управления записью отсчетом {БУЗО) в регистры, N-разрядный арифметика-логический блок (АЛБ), позволяющии суммировать. вычитать, умно>кать и устанавливать равенство поданных на его порты "А" и "В" чисел, квадратор, блок подбооа корня {БПК), позволяющий рализовать процедуру вычисления корня квадратного с использовàMèåì

АЛБ и квадратора, постоянный запоминающий блок (ПЗБ) и регистра управления, обеспечивающий управление работой регистров и других блоков при обработке отсчетов, N-разрядная шина данных и 1-я и 2-я операционные шины, обеспечивающие подключение регистров к входам и выходу АЛБ при обработке отсчетов и связанных с ней пересылках данных между регис1рами, блок управления (ВП), предназначенный для последовательной выборки команд управления из ПЗУ, 55-линейная шина управления. генератор тактовых импульсов (ГТИ), два

RS-триггера и два орновибратора с задержкой на входе.

При работе измеритель производит дв<-. пары отсчетов в течение одно о-двух периодов промежуточной частоты. по которым Bblчисляется амплитуда "а" измеряемого сигнала примерно за (50+И) тактов ГТИ. Для

N=-.10 и тактовой частоте порядка 5 МГц время вычисления амплитуды составляет 10 мкс, т,е. время измерения амплитуды при промежуточной частоте 10 кГц примерно равно 100 мкс, в то время как минимальное время одного измерения равно 100 мкс, т.е. получается тысячекратное увеличение б,lc тродействия. Увеличение точности достигается переходом от аналогового детектора к

N-разрядному АЦП: при 8„.10-разрядном АЦП погрешность уменьшается в 7...15 раз.

Дальнейшее увеличение точности и быстродействия измерителя связаны с выбором величины Л т из условия, корреляционной компенсации случайной погрешности, а величины Т вЂ” из условия статистической независимости двух пар. отсчетов. что дает возможность улучшить упомянутые величины во столько раз, во сколько дисперсия измерений при корреляционной компенсации меньше дисперсии измерений прототипа. Как показывают оценки, дополнительное увеличение точности и производительности возможно в сотни раз, Других известных технических решений с признаками, сходными с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от .прототипа, при поиске не обнаружено, следовательно, заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На фиг.1 и 2 представлена функциональная схема предлагаемого измерителя.

Измеритель содержит широкополосный усилитель (ШУ) 2, вход 1 которого является входом измерителя, блок частотного гipecuразования (БЧП) 3, усилитель промежуточной частоты {УПЧ) 4, N-разрядный аналого-цифровой преобразова тель (А ЦП i 5 переменного тока, аналоговый «ход которого А1 подключен к выходу УПЧ 4, а К-рaçрядный выходной порт N соединен с

N-линейной шиной данных б, которая другим концом подключена к N-разрядному входному порту А блока индикации (БИ) 21;

АЦП 5 имеет два установочных входа и один выход: "Преобразование (ST)" и "Высокоимпедансное состояние (DE)" — при 1" на первом входе АЦП 5 осуществляет

1780029 преобразование аналог-код, а при "0" на втором — переводит разряды выходного порта М в зысокоимпедансное состояние; установочный выход "Данные готовы (DR)" выдает "1", когда преобрвазование аналог— код закончено и в выходном порте установлен правильный код. В измеритель также входят: определитель 7 начала отсчетов (БОНО) tc c четырьмя входами (аналоговыми Al, тактовых импульсов С, начала преобразования ST, сброса R) и п-разрядным входным портом to для ввода величины начала отсчета to (n определяется требуемой точностью измерений), формирователь двух парных отсчетов (ФДПО) 9 (с двумя входами для данных D1 и D2, тактовым входом С, сходом сброса R и и-разрядным вводом промежутка времени Л с между двумя отсчетами в паре), формирователь межпарного интервала

Т (ФМПИ) 8 между парами отсчетов с входами; данных О, тактовым С, сброса R и и-разрядным вводом межпарного интервала Т), блок управления записью отсчетов (БУЗО)

10, производимых АЦП 5 (с входами: данных

D, входами Qo...Qç и динамическим выходом

F), четыре N-разрядных регистра RG1 11, RG2 12, RG3 13, RG4 27 для записи отсчетов

АЦП 5 и промежуточных величин в процессе обработки отсчетов (с обратимыми N-разрядными портами А и В и шестью входами управления; 1-м и 2-м соединенными по

ИЛИ входами отключения порта А-ЕА, 1-м и 2-м соединенными по ИЛИ входами переключения работы регистров с параллельного на последовательный режимы Р/S, 1-м и 2-м соединенными по ИЛИ входами изменения потока данных между портами А и В—

А/В, входом выбора асинхронного (синхронного режимов работы А/S), пять N-разрядных регистров RG5 28, RG6 29, RG7 30, RG8 14, RG9 24 для записи констант (Кэ, а1, аг, /3, /Ь ), используемых при обработке отсчетов (с входами управления .ЕА, Р/S и А/В, аналогичными входам первых четырех регистров, выходными портами А, аналогичными портам А первых четырех регистров, а входными (N+2)-разрядными портами для ручного ввода соответствующих констант (N — число разрядов во входных данных, 2 — число разрядов для управления записью входных данных в регистр), N-разрядный арифметико-логический блок (АЛБ)

15, по функциям аналогичный АЛБ К564

И ПЗ (с входн ы ми портами А и В, выходн ым

F, входами управления So ..Яз, входом переноса Сп, выходами равнозначности А=В и переноса Cn+g), пять N-разряднь х операционных регистров RG11 17, TG12 19, RF13 20.

RG14 34 (c портами А и В и входами управ l

40 ления ЕА, Р/S и А/В, аналогичными первым четырем регистрам), 1-я и 2-я N ëèíåé ible операционные шины 23 и 24, причем 1-я подключена к порту А АЛБ, а 2-я — к порту В, N-разрядный квадратор 18, блок подбора корня (БПК) 33 (с входами:тактовым С, последовательным Sl, сброса R и управления

ЕА, Р/S, А/В, аналогичными входам управления первых четырех регистров, входом ЕС разрешения счета по входу С, с выходным

N-разрядным портом F, выходом N-co разряда Et< и коммутационным выходом К), блок управления (БУ) 36 — с входами: тактовым С, двумя соединенными по ИЛИ входами разрешения сче-à "ЕС, сброса R; с

6-разрядным выходным портом Q, с двумя выходами Fi и Fz(Fi — динамический), управляющие началом подбора корня в БПК 33 (F<) и выдачей информации в БИ 21 и окончанием цикла измерения (Г>), постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 37 на 49 55-разрядных слов (двоичных чисел), 55-разрядный управляющий регистр 38 с подключенной к его выходному порту F 55линейной шиной управления 22, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 25, два RS-триггера Т и Т2 соответственно 26 и 32, два одновибратора Si.35 и Sz 39 с задержками на входах, при. этом у 1-го одновибратора два входа объединены по схеме ИЛИ.

Перечисленные блоки соединены друг с другом следующим образом. LLIY 2, БПЧ 3, УПЧ 4, вход А1 АЦП 5 соединены последовательно; шина данных 6 одним концом подключена к выходному порту N АЦП 5, а другим — к входному порту БИ 21: вход Al

БОНО 7 подключен к выходу УПЧ 4, а выход к входу D ФМПИ 8, к входу D1 ФДПО 9, вход

D2 которого подключен к выходу ФМПИ 8; выходом ФДПО 9 подключен к входу ST

АЦП 5, вход DE которого соединен с выходом Q триггера Т1 26, подключенного выходом 0 к входам ST БОНО 7 и 0 БУЗО 10, выход DR АЦП 5 соединен с динамическим входом С БУЗО 10, динамический выход F которого соединен с входом R триггера Т1

26 и 1ЕС БУ 36; выход ГТИ 25 подключен к тактовым входам С блоком БОНО 7, ФМПИ

8, ФДПО 9 и БПК 33, а выходы R этих же блоков соединены с выходом 2-го одновибратора Яг 39; вход S 43 триггера Т1 26 является входом сигнала "Пуск" измерителя, по которому производится измерение амплитуды "а" ВЧ-сигнала; порты А регистров RG1

11, RG2 12, RG3 13, RG4 27, RG10 16 и RC12

19 соединены с шиной 6 данных; порты В регистров RG1 11, RG3 13, RG14 34 и порты

А регистров RG6 29, RG8 14 соединены с 1-й операционной шиной 23, а со 2-й операционной шиной 24 соединены порты В регист1780029 ров 12 и 27 и порты А регистров 28, 30, 24 и

20, каждый из выходов Оо...Оз БУЗО 10 соединен с первыми управляющими входами

ЕА, Р/S и А/В регистров соответственно 11, 12, 13 и 27; управляющие входы 2ЕА, Р/S, -2А/В, A/S регистров 11 — 13 и 27, входы ЕА, Р/S А/В регистров 16, 28 — 30, 14, 31, входы

Зз ..So АЛБ 15, входы S u R триггера 32, входы ЕА, Р/S и А/В регистров 17, 18, 20, 34 и БПК ЗЗ соединены соответственно с линиями Fo...Fó 55-линейной упавляющей шины

22; выход Q триггера 32 соединен с входом

С AflE 15, выходной N-разрядный порт F которого соединен с входным портом В регистра 16 и "А" регистра 17, а выходы А=-В и

Сл- ч АЛБ 15 соединены соответственно с входом 1А одновибратора 35 и входом К

БПК 33, вход которого Sg соединен с выходом Fi БУ 36, вход ЕС соединен с выходом одновибратора S1 35, а М-разрядный порт F соединен с портом А регистра 34 и входным портом В квадратора 18, а выход Гм соединен с входом 2А одновибратора Sf 35, подключенного выходом к входу 2ЕС БУ Зб; выходной порт В регистра 17 соединен с входным портом В квадратора 18, подключенного выходным портом F к входному порту В регистров 19 и 20; б-разрядный порт

Q БУ Зб соединен с адресным портом А ПЗУ

37, подключенного своим 55-разрядным выходным портом к входному порту А регистра управления 38, а выход F2 BY 36 соединен с входами ЕА БИ 21 и одновибра1ора S2 39: вход 1 ШУ 2 является входом измерителя, а входные порты to БОНО 7, Т ФМПИ 8, Лt

ФДПО 9, К RG5 28, а RG6 29, uyR RG7 30, /й G8 14, /3 RG9 24 соединены с внешними разьенами соответственно 40-48.

Описание реализации ШУ 2, БПС 3, УПЧ

4 и БИ 21 имеется в (2), а также весьма подробное — в документации на прибор серийный SPM-16, АЦП 5 может быть реализован на базе отечественного АЦП

8-разрядного К1107 ПВ2 с временем преобразования 0,1 мкс(Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергия, 1988, 304 c.) или зарубежных типа MOD-1020 (10-разрядный

АЦП с час1отой отсчетов 20 МГц, Электроника. T.53, 1980, N. 12. С.112) или АО 376—

16-разрядный с временем проеобразования

17 мкс (Гибрибный 16-разрядный АЦП.

Электроника. 1985; T.58, N 4. С.104).

Шина данных б реализуется на печатной плате в виде N печатных проводников, к которым подсоединены входь и выходы (порты) данных соответствующих блоков:

АЦГ1, регистров, АЛБ и т.п.

БОНО 7 может быть выполнен F3 виде .1-го последовательного соединения усилителя-ограничителя, дифференциатора. вентиля для положительных импульсов, 1-ro входа 1-й схемы 2И, входа S 1-го RS-триггера и 2-го последовательного соединения 2-й схемы 2И, и-разрядного двоичного счетчика с входом сброса R и 1-го входного порта и-разрядного цифрового компаратора. а также 2-го RS-триггера и и-разрядного регистра, причем выход Q 2-го триггера подключен ко 2-му входу 1-й схемы 2И, а его вход R

-- к выходу этой же схемы; выходом Q 1-й триггер подключен к 2-му входу 2-й схемы

2И, а 2-й входной порт цифрового компаратора соединен с выходом регистра, а выход компаратора соединен с входом R 1-го триггера, при этом вход усилителя-ограничителя является входом А1 БОНО 7,1-й вход 2-й схемы 2И вЂ” входом С БОНО 7, вход S 2-го триггера — входом ST БОНО. вход R счегчика — входом R БОНО. входной порт регистра— входным портом to БОНО 7. а выход цифрового комг1аратора --выходом БОНО 7.

ФМПИ 8 реализуется в виде последовательного соединения RS-триггера. 1-го входа схемы 2И, и-разрядного счетчика, имеющего вход сброса R, 1-го входа и-разрядного цифрового компаратора, а также и-разрядного регистра, выходным портом подключенного к 2-му входному порту цифрового компаратора, выход которого соединен с входом R триггера, причем вход S триггера является входом D ФМПИ 8, 2-й вход схемы 2И является входом С ФМПИ. вход сброса R счетчика -- входом R ФМПИ, входной порт регистра — портом Т ФМПИ, а выход цифрового компаратора — выходом

ФМПИ 8.

ФДПО 9 может быть выполнен в виде последовательного соединения 1-й схемы

2ИЛИ, входа S RS-триггера, 1-го входo схемы 2И и-разрядного счетчика, имеющего вход сброса R. 1-го входного порта г-разрядного цифрового компаратора. 3-го входа схемы ЗИЛИ, а также и-разрядного регистра, выходным портом подключенного к 2-му входному порту цифрового компаратора, и

2-й схемы 2 ИЛИ, выходом подкл очен ой к входу R счетчика. при этом I-й вход схемы 2

ИЛИ1 является входом 01 ФДПО 9 и одновременно соединен с 1-м входом схемы

ЗИЛИ, 2-й вход схемы 2ИЛИ является входом D2 ФДПО и соединен с 2-м входом схемы ЗИЛИ; входом R RS-триггер и 1-м входом схема 2ИЛИ2 подключены к выходу цифрового компаратора; 2-й вход схемы 2И является входом С ФДПО 9, 2-й вход схемы

2ИЛИ2 является входом R ФДПО. входной порт регистра является пор ам ввода Л

1780029

ФДГ10, а выход схемы ЗИЛИ вЂ” выходом

ФДПО 9.

Блок БУЗО 10 может быть выполнен в виде последовательного соединения 1-ro одновибратора S>, входа S RS-триггера, входа О сдвигового регистра К561ИР12 (Шило

В.Л. Популярные цифровые микросхемы.

Челябинск: Металлургия, 1988, 350c,), имеющего также тактовый вход С, вход сброса

R и выходы разрядов Оо-Оз, а также одновибратора Sz с задержкой на входе, схемы

2И и четырех одновибраторов Яз-Sr, при этом выход Qo регистра соединен с входом

R триггера, 1-й вход схемы 2И соединен с выходом одновибратора 52 БУЗО, а выход— с входом R регистра, каждый из выходов регистра Оо — Оз соединен с входом одного из одновибраторов соответственно 5з — Яг, причем вход одновибратора S> является входом D БУЗО 10, вход С регистра, соединенный с входом одновибратора Sy, входом

С БУЗО, выходы одновибраторов Яз — Sr являются выходами Qo — Оз БУЗО. а выход схемы 2И вЂ” динамическим выходом F БУЗО 10.

Каждый из регистров 11-13 и 27 может быть выполнен на базе регистров К561ИР6, обьединенных в регистр требуемой разрядности N (см.стр.246 s вышеприведенном источнике), и трех элементов 2ИЛИ, причем выход 1-ro элемента подключен к входу EA регистра, выход 2-го — к входу Р/S, а выход

3-ro — к входу А/В регистра, при этом 1-й и

12-й входы 1-го элемента 2ИЛИ образуют два объединенных по ИЛИ входа ЕА регистрового блока, а входы остальных элементов

2ИЛИ образуют объединенные по ИЛИ входы соответственно Р/S и А/В регистрового блока, а вход А/S и порты А и В обьединенных регистров являются одноименными элементами регистрового блока. Регистры

28 — 30, 14 и 31 однотипны.

Рассмотрим реализацию регистра RG5

28, Он может быть реализован на базе объединенных до нужной разрядности N 8-разрядных регистров Е561ИР6 и двух элементов 2ИЛИ, при этом выход 1-ro элемента 2 ИЛИ подключен к входу ЕА регистрового блока, а выход 2-го — к входу A/Â. вход А/S подключен к напряжению логическая "1"; причем 1-й вход 1-го элемента

2ИЛИ, вход RS и 1-й вход 2-го элемента

2ИЛИ образуют входы управления регистрового блока соответственно ЕА. Р/S и А/В, а 2-е входы обоих элементов 2ИЛИ и N-разрядный порт В объединенных регистров образуют (N+2)-разрядный входной порт Кэ регистрового блока: N-разрядный порт А обьединенных регистров является портом А регистрового блока.

АЛБ 15 может быть выполнено на баас. обьединения до требуемой разрядности N

ИС АЛБ типа К564ИПЗ (см.стр.267 в вышеприведенном источнике). Регистры 16, 17

19, 20 и 34 однотипны и каждый может быть выполнен на базе 8-разрядных регистров

К561ИР6, объединенных до нужной разряд.ности N, а на вход управления А/S подана логическая "1".

Квадратор 18 может быть реализован на базе ряда АЛУ К564ИПЗ, объединенных с помощью ИС ускоренного переноса

К564ИП4 в АЛУ требуемой разрядности N, причем порты А и В такого АЛБ запареллелены, а на управляющие входы поданы логические сигналы, обеспечивающие режим умножения: S3=1, S2=0. S1=-1,S0=-1. С1=-0.

Шина управления 22, 1-я операционная шина 23 и 2-я 24 реализуются в виде соответствующего количества печатных проводников, к которым стандартным образом подключены ИС соответствующих блоков.

ГТИ 25 может быть выполнен на базе ИС

564АГ1 (стр.282 в вышеприведенном источнике), два ждущих мультивибратора которой объединены в схему кольцевого автогенератора; внешними элементами частота может быть установлена в диапазоне от единиц Гц до единиц МГц, RS-триггеры 26 и 32 реализуются на базе ИС К561ТР2.

БПК 33 реализуется на базе N-разрядного блока регистров типа К561ИР6, N последовательны х соединений одновибраторов

S> — Sï и входов S RS-триггеров Т1 — Тм. каждое из которых входом одновибратора подключено к противоположному разряду порта В регистра (SN подключен к 8n, Sx-1 — к Bi и т.д.), элементов 2ИЛИ, каждый из которых своим выходом подключен к входу Rтриггера,,Nканального коммутатора типа К561KT3 (ИС обьединены до N разрядов), вход каждого канала которого подключен к 2-му входу одноименного элемента 2ИЛИ, одновибраторов SN+1.. S2N. вход каждого из которых подключен к одноименному разряду порта

В регистра, а выход — к управляющему входу

Е1 одноименного канала коммутатора. (N+1)-ro RS-триггера. выходом подключен ного к последовательному входу S> регистра, а входом R — к 1-му разряду порта В регистра, (N+2)-го RS-триггера и элемента

2И, выходом подключенного к входу С регистра, а 2-м входом — к выходу (N+2)-го триггера. при этом 1-е входы всех элементов

2ИЛИ соединены друг с другом и с входом

R регистра и представляют собой вход R

БПК 33, объединенный вход S (N+1)-го и (N+2)-го триггеров является входом S1 БПК

1780029

I sin (()пч то1 > 0,2. „0,3

Лt 05Т, 25

30 аi= :1 + cos o)„„Ë1

45

33, 1-и вход элемента 2И является входом С

БПК, управляющие входы регистра ЕА, Р/S и А/В являются одноименными входами

БПК 33, вход R (N4-2)-ro триггера является входом ЕС БПК. выходы триггеров Тл)... To представляют собой разряды выходного порта соответственно Ел)„,Рд (порта F) БПК

33, выход (N-1)-ro разряда порта В регистра является выходом Гл) БГ1К, соединенные друг с другом выходы каналов коммутатора являются выходом К БПК 33.

° Одновибратор 35 может быть выполнен в виде последовательного соединения элемента 2ИЛИ и одновибратора с задержкой на входе на ИС типа К564АГ1, причем входы элемен1а 2ИЛИ являются обьединенными по ИЛИ входами 1А и 2А одновибратора 35, БУ 36 может быть реализован на базе 6-разрядного двоичного счетчика ИС К561ИЕ9 имеющего входы: тактовый С, разрешение счета ЕС, сброса R. а также 6-разрядный выходной порт 0 с разрядами Оо...Qs, RSтриггера, выходом подключенного к входу

ЕС счетчика. 1-ro элемента 2ИЛИ, выходом подключенно<о к входу S триггера, последовательного соединения элемента 4И и одновибраторэ, при этом 1-й, 2-й. 3-й и 4-й входы элемента 4И подключены соответственно к

1-му.2-му,3-му и 5-му разрядам порта О регистра, элемента ЗИ, первый. второй и третий входы которого соединены соответственно с О-м, 4-м и 5-м разрядами выходного порта Q регистра, и 2-ro элемента 2ИЛИ, выходом подключенного к входу R триггера, при этом 1-й и 2-й входы 2-го элемента 2ИЛИ подключены к выходам соответствено одновибратора и элемента ЗИ, вход С счетчика является входом С БУ36, 1-й и 2-й входы 1-ro элемента 2ИЛИ являются ,входами 1ЕС и 2ЕС БУ, вход R счетчикэ— входом R BY, выходной порт Q счетчика является выходным портом Q БУП 36, выход одновибратора является динамическим выходом F1 БУ. а выход элемента ЗИ вЂ” выходом F2 BY 36.

ПЗУ 37 может быть реализовано на ИС типа К573РФ21 (Полупроводниковые БИС запоминающих устройств. Справочник. M.:

Радио и связь, 1986. 360c); емкость ИС 1024

8-разрядных слова, поэтому для получения

55-разрядных слов необходимо объединить семь ИС, причем сигналы на входах упрэвленияя CS и СЕО нужно установить в состояние "0": ИС работает только на чтение.

Регистр управления 38 реализуется на ИС

К561ИР6(аналогично ранее упомянутым регистрам), причем для хранения 55-разрядных слов необходимо объединить семь ИС, а входам управления ЕА Р/S, А/В и А/S присвоить логические состояния "1", при

20 этом порты А регистров обьединякэтся п порт А RGU 38, а порты В - в порт F, Одновибратор 39 с задержкой на входе реализуется кэк и одновибрэтор 35 на

ИС К564АГ1, причем время задержки и параметры импульса устанавливаются внешними элементами. Записываемые п регистры исходные величины (т,, Т, Л1, К,, а), ар . %, /3р ) выбираются из следующих условий или равны следующим величинам:

1 гпч (Т) I 0,05...0.1. (2) где ())пч и гпч(Т) — соответственно известные частота сигнала и нормированная корреляционная функция сигнала на выходе УП -1 л

Л Одцп

Кэ = — — — г- --- г) — — И) Кшу Кьчп %пч ((z1 f>2 — cl> >/>; ) "2 где Ь 0дцп — цена младшего разряда АЦП .> в Вольтах;

Кшу Кбчп, Купч известные коэффициенTbf передачи соответственно LL1 2. БЧП 3.

УЧП 4. (Jn = COS ())пч Т + COS Л)пч (1 + Л r ), (/<) = з1п ())пч Л < .

/Ъ = Sin ())пч T + Sin (()пч (Т + l t)! . (5) Работа измерителя. В исходном состоянии в RGU 38 записано 1-е управляющее слово из ПЗБ 37, согласно которому все регистры отключены от информационных шин (см.ниже таблицу). ФДПО 9 выходным сигналом "0" запрещает АЦП 5 по входу S преобразование, э триггер 26 вьl. oäíûì сигналом Q=l переводит выходной порт т)

АЦП 5 по входу DE в высокоимпедэнснг>(:. состояние. На вход 1 LlJY 2 подастся сигнал измеряемой амплитуды "а и неизвесTHo, частоты о) в аддитивной смеси с широко полосным шумом. В БЧП 3 осуществляет(.я преобразование сигнала в сигнал с известной частотой ())пч. а в УПЧ 4 происходит усиление этого сигнала и ограничение спектра шума полосой пропускания УПЧ 4, тэк что на выходе УПЧ 4 имеется сигнал,п )1т) равный:

1780029

13 где А = à Кц у Koan Kysn, 5

Asin ю„, t + < (ъ) = О, (9) 30

Snq(t) = А sin ипат + ((t), (6) ((t) — узкополосный шум, описываемый нормированной корреляционной функцией гпч (t) / К (o)) cos o) 7 d,é) (7) M 2 cos и т,(7)

К (о)) б гс) К (в) — известная амплитудно-частотная характеристика тракта, включающего вход 1ШУ 2, БЧП 3, УПЧ 4.

При появлении на входе 43 измерителя сигнала "Пуск" (логическая "1") триггер 26 выходом 0=1 разрешает БОНО 7 по входу

ST управление отсчетами АЦП 5, à по входу

0 БУЗО 10 — управление записью отсчетов в регистры 11 — 13 и 27. Триггер 26 выходом

Q=0 по входу DE АЦП 5 снимает высокоимпедансное состояние порта N, и АЦП 5 и роизводит четыре отсчета выходного сигнала

УПЧ 4 в моменты времени: to, t0+ At; to +T;

t0 +Ò+ At; при этом каждый отсчет записывается в свой регистр; 1-й — в RG1 11 и т.д. . Производится это следующим образор.

Выходной сигнал УПЧ 4 поступает на вход А1 БОНО 7, т.е, на вход усилителя-ограничителя, на выходе которого образуется сигнал в виде прямоугольной волны, На Bblходе дифференциатора эта волна превращается в поток "коротких" положительных и, отрицательных импульсов, соответствующих положительному переходу волны через нуль (т.е. от минуса к плюсу) и отрицательному. Вентиль оставляет в потоке только положительные импульсы, а импульсный формирователь приводит импульсы к стандартной форме логического сигнала на 1-м входе элемента 2И1. Сигнал "1" на входе ST

БОНО 7 (т.е. на входе S триггер Т2 БОНО 7) переводит триггер Т2 БОКО s состояние

"1", и выходным сигналом "0"=1 этот триггер разрешает элементу 2И1 пропускать импульсы по его 1-му входу, Первый такой импульс переводит триггер Т1 БОНО 7 в состояние "1" и одновременно возвращает триггер Т2 БОНО по входу "R" в состояние

"0", прекращая дальнейшее поступление импульсов на вход элемента 2И1. Триггер Т1

БОНО 7 своим выходным сигналом 0=-1 по

2-му входу разрешает элементу 2И2 пропускать импульсы ГТИ 25, поступающие на вход С БОНО 7, т.е. нз 1-й вход элемента

2И2. Тактовые импульсы заполняют и-разрядный счетчик, выходной и-разрядный сигнал которого поступает на 1-й входной порт цифрового компаратора. Как только число в счетчике станет равным числу to, записанному в регистр БОНО 7 и поданному нз 2-й входной порт, компарзтор срабатывает и нз выходе БОНО 7 появится сигнал "1", который поступает на вход D1 ФДПО 9 и через

1-й вход элеменга ЗИЛИ поступит на вход

ST. разрешая АЦП 5 произвести 1-й отсчет выходного сигнала УПЧ 4. Пренебрегая speменем формирования отсчета в АЦП 5, получим, что АЦП 5 формирует отсчет во время

to:

t, = t„+ t0, (8) где tn — число. записанное в регистры БОНО

7 и выражающее время 1-ro отсчета в периодах тактового генератора ГТИ 25; тш — величина, характеризующая флуктуации положительного перехода прямоугольной волны, выраженная тоже в периодах

ГТИ 25, определяемая уравнением согласно. (6);

Одновременно "1" с выхода компарзтора в

БОНО 7 поступает на вход R триггера Т1

БОНО. и триггер своим выходом 0=0 запрещает элементу 2И2 пропускать тактовые импульсы на счетчик.

Первый отсчет АЦП 5 записывается в

RG1 11 с помощью БУЗО 10. Производится

35 это следующим образом. Из сигнала "1" нз входе D БУЗО 10, поступившего от триггера

26, одновибратор S1 БУЗО формирует импульс, который через вход S переводит триггер БУЗО в состояние "1", с вь1ходз О которого "1" поступает на вход D сдвигового регистра БУЗО 10. Как только АЦП 5 закончит преобразование 1-го отсчета, на выходах его порта N появится код отсчета. а нз выходе DR — "1", свидетельствующая о готовности выходных данных, Эта "1" через динамический вход С регистра БУЗО запишет в его первый разряд "1", в результате на выходе Q регистра БУЗО 10 появится "1". которая через одновибратор S3 БУЗО и входы ЕА, P/S и А/В произведет запись кодл

1-го отсчета с шины данных 6 в регистр 11 (когда импульс одновибратора S3 БУЗО и рекратится, регистр 11 отключится от шины данных 6); одновременно эта же "1" через вход R переводит триггер БУЗО в состояние

"0", в результате чего на входе D сдвигового регистра БУЗО 10 восстановится состояние

О.

1780029

40

-> ((to +Ò- At).

55 з = пэКэ.

Второй отсчет АЦП 5 производит через промежуток времени Лт после 1-ro отсчета. формируемый ФДПО 9. Производится это следующим образом.

Сигнал 1-го отсчета ("1") с выхода БОНО

7 поступает на вход D1 ФДПО 9, являющийся 1-м входам элемента 2ИЛИ1 ФДПО, и с выхода этого элемента через вход S устанавливает триггер ФДПО в состояние "1", который своим выходом Q=1 разрешает по

1-му входу элемента 2И пропускать импульсы ГТИ 25, поступающие на вход С ФДПО, являющийся одновременно 2-м входом элемента 2И. Импульсы ГТИ 25 заполняют счетчик до тех пор пока, на его и-разрядном выходе не образуется число t, равное числу, записанному в регистр ФДПО 9. С образованием такого числа К-разрядный компаратар срабатывает и через 3-й вход элемента

"3ИЛИ", выход ФДПО 9 и вход ST АЦП 5 разрешает последнему произвести 2-й отс <ет. Одновременно сигнал с выхода цифровога компзраторз через вход R переводит триггер ФДГ10 в состояние "0", а последний своим выходом Q=O запрещает элементу 2И передавать импульсы на счетчик. Сигнал с выхода цифрового компаратора через 1-й вход элемента 2ИЛИ2 и вход R счетчика сбрасывает содержимое счетчика, подготавливая его к работе с сигналом

Второй отсчет записывается в RG2 12 следующим образом. Когда код 2-го отсчета будет готов, АЦП 5 сигналом на своем выходе DR через вход С БУЗО 10 переместит "1" из 1-го разряда регистра БУЗО 10 во 2-й. Эта

"1" через одновибратор S4 БУЗО (выход Q1

БУЗО) и входы ЕА, Р/S и А/В регистра 12 запишет в последний через порт А с шины данных 6 код 2-го отсчета.

Третий отсчет АЦП 5 формируется через промежуток времени Т (межпарный интервал) после 1-га отсчета, выдавземый ФМПИ

8. Формирование промежутка Т происходит в следующем порядке, Сигнал "1" с выхода

БОНО 7 на производство 1-го отсчета в момент to наряду с входом 01 ФДПО 9 поступает и на вход D ФМПИ 8, являющийся входом S u RS-триггера ФМПИ, переводя его в состояние "1". Триггер выходом Q=-1 через 1-й вход элемента 2И разрешает последнему пропускать по своему 2-му входу тактовые импульсы ГТИ 25, идущие на вход и-разрядного счетчика. Когда число импульсов в счетчике станет равным числу Т, записанному s регистр ФМГ1И, срабатывает и-разрядный цифровой компаратар и на выходе ФМПИ возникает сигнал "1", который через вход D2 ФДПО 9 проходит на его выход (через 2-й вход элемента ЗИЛИ) и

35 через вход 3Т командует АЦП 5 пр<гл звooòи

3-й отсчет.

Выполнение 3-го отсчета АЦП 5 и ега запись в регистр 13 БУЗО 10 производится аналогично 2-му отсчету с использованием выхода 02 БУЗО 10. Четвертый отсчет производится АЦП 5 через проме>куток времени

Л<, формируемый ФДПО 9 по сигналу 3-га отсчета, аналогично формировани а 2-го отсчета по сигналу 1-ro.

Запись 4-ro отсчета происходит в регистр 27 с использованием выхода 03 БУЗО

10, при этом триггер 26 и БУЗО 10 одновременно переходят в исходное состояние (подготовлены для осуществления новой тетрады отсчетов) по сигналу с выхода F

6У30, и этот же сигнал поступает на вход

1ЕМ БУ 36 для управления дальнейшей обработкой отсчетов. Указанная операция реализуется так: АЦП 5 сигналам DR переводит "1" из 3-ro разряда регистрз БУ30 в 4-й и одновременно запускае однавибратор 2 БУЗО с задержкой нз входе (задержка выбирается из условия нздежнайзаписи када с шины 6 данных в регистр 27 до снятия управляющих сигналов с входов этого регистра, выход 4-го разряда сигналом Q=-1 разрешит элементу 2И по 1-му входу пропускать импульсы одновибратора 52 который через вход R обнуляет регистр БУЗО, приводя весь блок в исходное состояние; одновременно этот импульс поступает на вход R триггера 26, переводя его в состояние "0". На основе (6) и (8) четыре отсчета сигнала Sou(t) на выходе УПЧ 4 дадут систему уравнений:

$л «(т ) = Si = Аз п о «т, + w ((, ) Snv(to + Ж) = 52 = Аз1пгнгч (to +Л t) +„- (7<, + Лт), S«(to +T) == 5з =- Аз и плч(т, +Т) — („ -Т). бпч(<о Т+ Л ) = S4 = Аып гнлч (to - Тч I д) ° в которой неизвестными будут < . А и значения шума. Если выбрать A 3 так, чтобы при попарном сложении отсчетов нзпря>кения шума взаимно компенсировались, то. решая полученную из (10) систему урзвнений с учетом (6) относительно to и А. получим следующие выражения для искомой амплитуды

"а" нз входе 1 измерителя:

1780029

50

mI = V(mq а2 т2 ru) (ГПЩ mZ I) (12) m > = «>1 + 5г п г = 53 + S4 (13) где К, а1, аг, / 1, /Ъ определяются выражениями (4) и (5).

Дальнейшая работа схемы измерителя после записи отсчетов в регистры RG1 — RG4 связана с реализацией вычислений по формуле (11). Она происходит в три этапа.

На 1-м этапе вычисляется подкоренное выражение в (12), на 2-м — значение m3 и "а", на 3-м осуществляется вывод значения "а" на БИ 21 и приведение схемы измерителя в исходное состояние.

Работа на 1-м этапе. Входной сигнал "1" через вход 1ЕС БУ 36 (он является 1-м входом элемента 2ИЛИ1) переводит триггер БУ в состояние "1". который своим выходом

0=1 через вход EC разрешает счетчику БУ прием импульсов от ГТИ 25 через вход С.

Счетчик, накапливая импульсы, меняет сигналы на выходном порте "0" БУ. управляя адресным портом А ПЗБ 37, обеспечивая последовательную выборку управляющих слов из ПЗБ. Эти слова записываются в регистр управления 38 и через его выходной порт F и шину управления 22 воздействуют на управляющие входы регистра и БПК 33 (ЕА, Р/S, А/В, А/S), АЛБ 15 (So...$3) и триггер 32 (S и R), приводя к последовательному выполнению необходимых операций.

Последовательность управляющих слов и результаты отдельных операций представлены в таблице. На 46-м шаге измерителем вычисляется величина m3 и БУ 36 через выход F1 передает управление БПК 33 для вычисления квадратного корня из величины mq . Этот сигнал появляется на выходе г элемента 4И и через одновибратор S2 БУ36 передается на выход F! последнего, при этом сигнал появляется при наличии "1" в разрядах Q>,0г,0з и Qs счетчика БУ. Одновременно сигнал с выхода одновибратора

S2.ÁÓ 1-й вход элемента 2ИЛИ 1 воздействует на вход R триггера БУ, переводя его в состояние "0" и запрещая выходом 0=0 этого триггера по входу ЕС счет