Стробоскопический цифровой преобразователь

Стробоскопический цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ii) 44858 О

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 22.12.72 (21) 1861680/26-9 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.10.74. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 16.07,75 (51) М. Кл. Н 031 5 00

G 04f 11/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.314.26 (088.8) по делам изобретений

ll открытии (72) Автор изобретения

Г. М. Офицеров (71) Заявитель (54) СТРОБОСКОПИЧЁСКИЙ ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение может применяться в контрольно-измерительной аппаратуре, предназначенной для измерения временных параметров электрических сигналов стробоскопическим методом.

Известны стробоскопические цифровые преобразователи, содержащие генератор импульсов эталонной длительности, пороговые смесители, измерительную схему регистрации, измерительный счетчик и схему сдвига строб-им1тульсов.

Однако известные стробоскопические цифровые преобразователи имеют низкую точность преобразования, проявляющуюся особенно сильно при преобразовании очень коротких временных интервалов. Одним из основных источников погрешности является схема сдвига строб-импульсов, задающая определенный сдвиг каждого последующего стробимпульса относительно предыдущего. Временная нестабильность сдвига строб-импульсов и флуктуации сдвига практически неустранимы в любой схеме сдвига строб-импульсов, поэтому принципиально ограничивают точность преобразования.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Эта цель достигается тем, что в схему преобразователя введены генератор случайных равновероятных во времени импульсов и соединенные последовательно схема регистрации импульсов эталонной длительности и счетчик импульсов эталонной длительности, причем выход старшего разряда последнего соединен с запрещающим входом измерительного счетчика, а два входа схемы регистрации импульсов эталонной длительности соединены соответственно с генератором импульсов эталонной длительности и с генератором случай1О ных равновероятных Во времени импульсов и пороговыми смесителями. Это позволяет исключить схему сдвига строб-импульсов и тем самым устранить свойственную этой схеме погрешность.

15 На фиг, 1 изображена функциональная схема стробоскопического цифрового преобразователя; на фиг. 2 — диаграммы работы .преобразователя, Схема преобразователя содержит генератор

20 1 случайных равновероятных во времени строб-импульсов, пороговые смесители 2, 3 и

4, выходы которых подаются на входы измерительной схемы регистрации 5. Выход измерительной схемы регистрации подключен к

25 входу измерительного счетчика б. Выход генератора 1 случайных равновероятных во времени строб-импульсов соединен со стробирующими входами пороговых смесителей и с одним из входов схемы регистрации импуль30 сов эталонной длительности 7, на второй вход

448580

25 (2) 30

3 ко. орой подаются импульсы эталонной длительности 8. Выход схемы регистрации импульсов эталонной длительности соединен с входом счетчика 9 импульсов эталоннои длительности. Выход старшего разряда счетчика соединен с запрещающим входом измерительного счетчика b.

1-1а сигнальный вход порогового смесителя

4 подается сигнал входного канала 10, т. е. тот же сигнал, который подается на вход исследуемой схемы 11. На сигнальные входы ггороговых смесителей 2 и 3 подается сигнал выходного канала 12, т. е. сигнал с выхода исследуемой схемы.

1 енератор случайных равновероятных во времени строб-импульсов выдает короткие строб-импульсы в случайные моменты времени. Вероятность появления строб-импульса одинакова в люоой момент времени действия сигнала во входном канале 10, выходном кнале 12, а также во время деиствия импульса эталонной длительности 8. иаграммы (фиг. 2) поясняют раооту строооскопического преооразователя мерении времени задержки. Время задержки определяется как промежуток времени между моментом, когда значение входного си нала исследуемой схемы достигает порога о (диаграмма 1 на фиг. 2), и моментом, когда значение выходного сигнала исследуемой схемы достигает порога а (диаграмма 2 на фиг. 2). В процессе работы преобразователя промежуток времени между указанными моментами преобразуется в соответствующую цифровую форму, фиксируемую счетчиком b.

11ороговый смеситель 4 срабатывает и выдает импульс в том случае, если в момент действия строб-импульса напряжение входного сигнала превышает значение порога б. Заштрихованная часть на диаграмме 3 (фиг. 2) показывает интервал времени, когда срабатывает смеситель 4, если короткий строб-импульс появляется внутри этого интервала. Пороговый смеситель 3 срабатывает и выдает импульс в том случае, если в момент действия строб-импульса значение выходного сигнала ниже порогового уровня а (фиг. 2). Заштрихованная часть на диаграмме 4 (фиг. 2) показывает интервал времени, когда срабатывает смеситель 3. Измерительная схема регистрации 5 (фиг. 1) выполняет функцию логической неравнозначности по двум входам, На выходе измерительной схемы регистрации 5 сигнал будет только в том случае, когда сработает один из смесителей 3 или 4. На диаграмме 5 (фиг. 2) заштрихованная часть между моментами времени t> и tz показывает интервал времени, во время которого воздействие случайного строб-импульса приводит к появлению сигнала на выходе измерительной схемы регистрации 5 и добавлению «единицы» в измерительный счетчик 6.

Схема регистрации импульсов эталонной длительности 7 выдает импульс на выходе в том случае, если строб-имплуьс появляется во время воздействия импульса эталонной дличельности Т, т. е. между моментами времени и,4 (заштрихованная часть на диаграмме

b, фиг. 2). Выходной сигнал схемы регистрации импульсов эталонной длительности 7 добавляет «единицу» в эталонный счетчик 9. 1 ак как вероятность появления строб-импульса в любой момент рассматриваемых интервалов времени одинакова, то вероятность того, что строб-импульс попадает в интервал времени между моментами 11 и tq, прямо пропорциональна длительности этого интервала.

Вероятность того, что строб-импульс попадет в интервал времени между моментами 1, и t4, прямо пропорциональна длительности интервала Т. Учитывая это, можно написать: и

Т и где 4 — длительность измеряемого интервала между моментами 11 и tq, и и т †.показания соответственно счетчиков

b и 9.

Из выражения (1) находят измеряемую величину:

Т

t =n —.

Так как выход старшего разряда счетчика

9 соединен с запрещающим входом счетчика б, то величина и будет постоянной величиной. Величина Т является постоянной и известной, поэтому о величине /„ можно однозначно судить по показанию счетчика б, т. е. по величине и. Чем больше величины m и и, тем точнее выполняются равенства (1) и (2).

Расчеты показывают, что для достижения точности 2% с вероятностью 0,99, счетчики должны иметь информационный объем около 0 тыс. бит, т. е. 1б двоичных разрядов. Увеличением количества разрядов счетчиков можно сделать, погрешность за счет объема счетчиков как угодно малой, поэтому максимально достигаемая точность ограничивается не объемом оборудования, а временем преобразования.

При рассмотрении временных диаграмм (фиг. 2) учитывалось, что при измерении времени задержки исследуемой схемы 11 в раооте участвуют пороговые смесители 3 и 4, при этом смеситель 2 заблокирован схемой управлсния. Если требуется за аерить длительность перепада на выходе контролируемой схемы

11, то в работе участвуют смесители 2 и 3, а смеситель 4 блокируется схемой управления.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить точность преобразования, так как оно позволяет исключить значительную погрешность, свойственную схеме сдвига строб-импульсов, и вносит незначительную погрешность за счет недостаточного информациîííî"o объема счетчиков.

Предмет изобретения

Стробоскопический цифровой преобразователь, содержащий генератор импульсов эта448580 од лонной длительности, пороговые смесители, измерительную схему регистрации и измерительный счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены генератор случайных равновероятных во времени импульсов и соединенные последовательно схема регистрации импульсов эталонной длительности и счетчик импульсов эталонной длительности, причем выход сггршего разряда последнего соединен с запрещающим входом измерительного счетчика, а два входа схемы регистрации импульсов эталонной длительности соединены соответ5 ственно с генератором импульсов эталонной длительности и с генератором случайных равновероятных во времени импульсов и пороговыми смесителями.