Масштабно-временной преобразователь

Масштабно-временной преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

2%1 Г

0 П И .СэФЬАЫИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (и) 536595

Союз ОоветскихСоциалистическиХ

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.08.75 (21) 2167156/21 (51) М. Кл.з Н ОЗК 13/18 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 25.11.76. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 15.04.77 (53) УДК 621.317.353

i(088.8) (72) Авторы изобретения В. К. Архипов, В. В. Выговский, В. Ф. Стефанков и E. Н. Саратовский (71) Заявитель (54) МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к устройствам, применяемым для измерения однократных быстропротекающих процессов микро- и наносекундных диапазонов времени, построенным на принципе масштабно-временного преобразования сигнала.

Известен м асштабно-временной преобразователь, содержащий запоминающую электронно-лучевую трубку, генератор строчной развертки, генератор растра считывания (1). Однако это устройство характеризуется малым быстродействием и большой погрешностью измерения амплитуды.

Известен также масштабно-временной преобразователь, содержащий заIIQMHHBIQIIIóþ электронно-лучевую трубку, генератор развертки записи, генератор импульса подсвета, пусковое устройство, генератор растра считывания, блок калибровки, блок считывания, блок автоматики, блок магнитной памяти, блок индикации и блок цифрового преобразователя (2).

Для этого масштабно-временного преобразователя, преобразующего одиночные сигналы наносекундного диапазона, характерна значительная систематическая амплитудная погрешность преобразования, достигающая 5%, что нежелательно при проведении ряда физических экспериментов.

Одной из причин, обусловливающих систематическую амплитудную погрешность, являются, геометрические искажения растра.

Цель изобретения — повьвшение точности

5 преобразования.

Достигается это тем, что в масштабно-временной преобразователь, содержащий запоминающую электронно-лучевую трубку, генератор развертки записи, генератор импульса подl0 света, пусковое устройство, генератор растра считывания, блок калибровки, блок считывания, блок автоматики, блок магнитной памяти, блок индикации и блок цифрового преобразователя, введены блоки формирования Х и Y

15 координат считываемых сигналов, блок выделения сигнала коррекции по сегментам, блок определения знака корректирующего коэффициента, коммутационное поле, шифратор, преобразователь прямого кода в дополнительный

20 обратный код и сумматор, причем входы блоков формирования координат Х и Y подключены к выходам блока цифрового преобразователя, к выходам этих блоков подключен блок выделения сигнала коррекции по сегмен25 там, соединенный через коммутационное поле, шифратор и преобразователь прямого кода в дополнительный с сумматором, второй вход которого подключен непосредственно к блоку цифрового преобразователя. Кроме того

Зо между блоком формирования У-координаты и

536595

3 преобразователем прямого кода в дополнительный Bl ;IlolcH 6JIoK. опрсделепия знака коpректирующсго коэффициента, причем блок формирования 1 -координаты состоит из восьми последовательно включенных одновибраторов и восьми элементов И, первые входы которых объединены, а вторые входы подключены к выходам соответствующих одновибраторов, блок формирования Х-координаты состоит из делителя частоты, соединенного через десятичный счетчик с дешифратором, блок выделения сигнала коррекции представляет собой матрицу из 80 элементов И, включенных так, что они образуют 8 строк и 10 столбцов, причем элементы, расположенные в строке или столбце, соответственно, соединены между собой, блок определения знака корректирующего коэффициента состоит из двух элементов ИЛИ, каждый из которых имеет четыре входа и один выход.

На фиг. 1 дана функциональная блок-схема масштабно-временного преобразователя; на фиг. 2 показаны растры электронно-лучевой трубки; на фиг.3 — блок формирования 1 -координаты; на фиг. 4 — временная диаграмма работы одновибраторов; на фиг. 5 представлен блок определения знака коррекции; на фиг. 6 — функциональная схема блока формирователя Х-координат; на фиг. 7 — функциональная схема блока выделения сигнала коррекции по сегментам.

Блок-схема содержит генератор развертки записи 1, генератор импульса подсвета 2, пусковое устройство 3, запоминающую электронно-лучевую трубку 4, генератор растра считывания 5, блок калибровки 6, блок считывания

7, блок автоматики 8, блок магнитной памяти

9, блок индикации 10, блок цифрового преобразователя 11, блок формирования Х-координаты 12, блок формированпя Y-координаты 13, блок 14 выделения сигнала коррекции по сегментам, блок определения знака корректирующего коэффициента 15, сумматор 16, коммутационное поле 17, шифратор f8, преобразователь 19 прямого кода в дополнительный опратный код.

Устройство работает следующим образом.

3а несколько секунд до записи исследуемого сигнала в блок автоматики 8 поступает сигнал

«Подготовка», по которому трубка 4 устанавливается в необходимый режим, запускается генератор 5, с помощью которого экран трубки 4 подготавливается для записи. После подготовки экрана сигнал с блока 9 запускает генератор 1 и последовательно происходит запись нулевой линии и калибровочной синусоиды, при этом внешний калибровочный сигнал поступает через блок 6 на трубку 4. По окончании этих операций масштабно-временной преобразователь переходит в ждущий режим.

Исследуемый сигнал поступает на отклоняющую систему трубки 4, одновременно запуская через устройство 3 генераторы 1 и 2, при этом происходит запись сигнала. По окончании записи с некоторой задержкой блок 8 запускает

)0

4 генератор 5 и происходит считывание записанного сигнала попсречно-строчным растром.

Сч панпые информационные импульсы через блок 7 вместе с синхросигналами от генератора 5 поступают в блок 9 в виде последовательности импульсов в коде фазоимпульсной модуляции (ФИМ). При воспроизведении информации синхроимпульсы с блока 9 поступают

»а генератор 5, который управляет разверткой луча осциллографа блока 20. Информационные импульсы с блока 9 поступают на блок индикации 10 и на его экране появляется точечное изображение записанного сигнала, которое поддерживается неограниченное время вследствие циклического воспроизведения информации с блока 9. Одновременно информационные импульсы с блока 9 поступают в блок 11, где происходит преобразование последовательности импульсов ФИМ в цифровой код, который идет на сумматор 16.

Импульсы начала развертки и информационные импульсы поступают на блок 13 и блок

12, в которых формируются координаты считанного импульса. Координаты информационных импульсов поступают в блок 14 и по ним формируются сигналы коррекции. Каждый из этих сигналов жестко привязан к определенному сегменту экрана трубки 4. С помощью поля 17 и шифратора 1 каждому сигналу коррекции ставится в соответствии свой заранее известный корректирующий коэффициент, который суммируется с исходным кодом в сумматоре 16.

Корректирующие коэффициенты для данного типа трубки определяют предварительно.

Один из вариантов опрсделения корректирующего коэффициента заключается в том, что трубка, которая будет использована в масштабно-временном преобразователе, записывает ряд эталонных уровней напряжения, количество которых определяется необходимой точностью коррекции, в частности, количеством строк, которые вместе со столбцами образуют сетку сегментов. Записанные уровни далее считывают, измеряют считанные значения и определяют разность между измеренными и эталонными значениями, причем сравнение производят на всех строках развертки, укладывающихся на данном сегменте, и корректирующий коэффициент определяют, как среднеари фметическое указанных разностных значений для каждого сегмента.

Так как реальный растр имеет разную форму (см. фиг. 2), то в нижней половине экрана знак корректирующего коэффициента будет отрицательным. В этом случае блок

15 формирует сигнал «минус» икорректирующий коэффициент поступает в сумматор через преобразователь 19, где он преобразуется в дополнительный обратный код, что равносильно вычитанию кода, корректирующего коэффициента из находящегося в сумматоре 16. На выходе сумматора 16 образуется скорректированный код ординаты считанного импульса.

536595

Информационные сигналы могут быть преобразованы в любой (по количеству разря- дов) двоичный код. Достаточную точность преобразования обеспечивает восьмиразрядный код, так как шаг дискретизации при этом будет равен 2 =256, и случайная погрешность

1 при дискретизации не превысит ===0,4%.

25б

Рабочее поле экрана трубки 4 разделено в декартовых координатах на 80 сегментов (8 (10) — 8 сегментов по:вертикали и 10 — по горизонтали.

Такая дрооность деления экрана трубки 4 на сегменты вполне достаточна, так как обеспечивает равенство корректирующих коэффициентов в пределах каждого сегмента, а увеличение дробности деления при водит к значительному увеличению количества рабочих элементов в блоках преобразователя без существенного увеличения его точности.

Время прямого хода генератора 5 выбирают кратным числу делений оси ординат экрана, например, 64 мкс, кратные 8.

Блок формирования Y-координать? 13 (см. фиг. 3) состоит из восьми одновибраторов

20-1 — 20-8. соединенных в цепочку, и восы1и элементов И 21-1 — 21-8, от н вход (oTopa!x

ПОДКЛIОЧЕН К ВЫХОДМ СООТГ TCTB ..IO!>?P«О OIIInвибратора, а другие входы объедипспь? (1 подключень? к выходу олока 1!.

Одновибраторы срабатывают один за другим при поступлении на первый из них импульса начала строки с блока 11, временная диаграмма их работы показана на фит. 4, где по оси абсцисс отложено время, по оси ординат амплитуда формируемых импульсов, причем оодинята каждой диагоаммы обозначена той же циФоой, что и соответствующий одновибратор, При поступлении инФопмационного импульса на входы элементов И 21-1 — 21-8 в зависимости от воемепи e?o появлен??я он проходит IIB вход одного пз элг"?c:IToB. неся таким образом информ",ци?о о координате У.

Информация. с блока 13 поступает на блок

15 опоеделения знака коопекпии, кото?.bIH состо?т из двух эле ентов ИЛИ 22-1 — 22-2. Каждый из них имеет по 4 входя с блока 13 (всего входов 8). таким образом на 4 Bxoда элемента

22-1 поступает сигналы с четырех элементов

21-1 — 21-4. а на 4 входа элементов 22-2 — сигналы 21-5 — 21-8. Элементы 22-1, 22-2 пропускают сигналы с блока 13 на ппеобразователь

19. пепвый из котопых исполь";vloT для коррекции со знаком « — », B гторой — co знаком

«+».

Функци(нальцяя схема v÷o?(B формирования Х-координаты 12 (см. фиг. 6 1 состоит из делителя частоты 23, соединенного с есятичным счетчиком 24 и чевез него с дец?ифпатопом 25. Работает блок 12 следую?ппм обпязом.

С блока 11 на вход делителя ?астоты 23 поступа?от импульсы начала строки. Ко"-,ффицпе1?т деления дел ?теля 23 должен выбчпатьгя с таким расчетом, чтобы поделить считывающий растр на 10 частей. Сигналы с делителя частоты 23 поступают на десятичный счетчик

24, который, просчитывал до 10, формирует последовательно на 10 выходах дешифрато5 ра 25 импульсы, несущие информацию о координате Х.

Функциональная схема блока 14 выделения сигнала коррекции по сегментам (см. фиг. 7) представляет собой матрицу из 80 элементов

10 И 26-1 — 26-80, распо".oæåííûê таким образом, что они образуют 8 строк и 10 столбцов (8)(10).

Входы элементов И каждого столбца объединены, так что получается 10 входов по числу столбцов и на каждь:й из них поступает Хкоордината с одного из 10 выходов блока 12; входы элементов И, расположенных в одной строке, также объединены, так что получается

8 входов (по числу строк) и на каждый из них поступает У-координата с одного из 8 выхо ов блока 13. Таким образом, сигнал с выхода любого из 80 элементов И 26 эквивалентен сигналу с соответствующего ему сегмента из 80 сегментов рабочего поля трубки 4. Выход каждого из элементов И блока 14 через коммутационное поле 17 подклю?ен к шифратору 18.

Коммута??и >нное поле 17 необходимо по следу?ошим сообоаженпям: геометрические искажения растра меняются в зависимости от типа ЭЛТ, следовательно меняются и корректирующие коэффиц? енты по сегментам. С помощью коммутационного поля 17 каждому сегменту рабочего поля трубки 4 ставятся в соответствие разнь?е корректирующие коэффициенты. Коммутационное поле 17 кроме коммутационных элементов содержит набор групп из элементов ИЛИ. На каждую группу элементов ИЛИ поступя?от сигналы с блока 14, соответствующие сегментам, имеющим одина40 ковые корректив юшие коэфФициенты. Количество входов ИЛИ в каждой группе определяется количествох? сегментов, которым соответствует данный коэффициент.

Экспериментально установлено. что макси45 мальный корпектипхю?ц??й коэффициент (в относи гельных е,".иницах) не ппевышает семи, тяк что количество гр .пп не превышает семи и коммутационное поле 17 имеет семь выходов. Шифратор 18 собоан по комбинационной

50 схеме на семь Входов 11 три выхода

С выхода сумматора 16 снимают скорректпрованнvlo информацию.

Формула изобрстсния

l. Масштабно-временной преобразователь, содсржащий запоминающую электронно-лучегую трубку, генератор развертки записи, генепятор импульса подсвета, пус(овое устройст"п, генератор пастра считывания, блок калиб?овки. блок считывания. блок автоматики, блок магнитной памяти, блок индикации и блок цифрового преобпазователя, отлич а юш ий ся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него BBI.IIBHII блоки

536595 дя

kccn. кал

7 формирования Х и У-координат считываемых сигналов, блок выделения сигнала коррекции по сегментам, блок определения знака корректирующего коэффициента, коммутационное поле, шифратор, преобразователь прямого кода в дополнительный обратный код и сумматор, причем входы блоков формирования координат Х и Y подключены к выходам блока цифрового преобразователя, к выходам этих блоков подключен блок выделения сигнала коррекции по сегментам, соединенный через коммутационное поле, шифратор и преобразователь прямого кода в дбполнительный с сумматором, второй вход которого подключен непосредственно к блоку цифрового преобразователя, и кроме того между блоком формирования У-координаты и преобразователем прямого кода в дополнительный включен блок определения знака корректирующего коэффициента.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ющийся тем, что блок формирования Y-координаты состоит из восьми последовательно включенных одновибраторов и восьми элементов И, первые входы которых объединены, а вторые входы подключены к выходам соответствующих одновибраторов.

3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ющ ий ся тем, что блок .формирования Х вЂ” координаты состоит из делителя частоты, соединенного через десятичный счетчик с дешифра5 тором.

4. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а юшийся тем, что блок выделения сигнала коррекции представляет собой матрицу из 80 элементов И, включенных так, что они обра10 зуют 8 строк и 10 столбцов, причем элементы, расположенные в строке или столбце, соответственно, соединены между собой.

5. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а юшийся тем, что блок определения знака кор15 ректирующего коэффициента состоит из двух элементов ИЛИ, каждый из которых имеет четыре входа и один выход.

Источники информации, принятые во,внимание при экспертизе:

20 1. Архангельский И. А., и др. Двухканальная телеметрическая система для регистрации однократных сигналов «Приборы и техника экспериментов», 19б8, № 4.

2. Гельмаг М. М., Степанов Б. М., Фили25 пов В. Н. Дискретные преобразователи моноимпульсных электрических сигналов, М, «Атомиздат», 1975 г. (прототип).

Редактор Е. Гончар

Составитель А. Беляев

Техред Е. Петрова

Корректор Л. Денискина

Заказ 1125/4 Изд. № 391 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2