Цифровой стробоскопический преобразователь

Цифровой стробоскопический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОГ1ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советеких

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл.- H ОЗК 13/17 (22) Заявлено 09.12.75 (21) 2197394/21 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

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

Опубликовано 15.07.77.

Бюллетень № 26 (53) УДК 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 23.08.77 (72) Автор изобретения

И. М. Блюменау (71) Заявитель Институт электроники и вычислительной техники АН Латвийской ССР (54) ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для преобразования временного масштаба электрических сигналов с выводом и нформации в цифровом виде, и может быть использовано в устройствах для,цифре вой регистрации фор мы повторяющихся электрических сигналов.

Известен цифровой стробоскопический преобразователь,,содержащий аналоговый стробоскопический преобразователь и подключенный к нему аналого-цифровой преобразователь 11).

Известный преобразователь имеет большую попрешность преобразования и сравнительную сложность.

Известен стробоскопический цифровой измеритель сигналов, компенсирующий аддитивную погрешность благодаря тому, что на каждом такте путем соответствующего выбора фазы стробирования измеряется мгновенное значение сигнала и нулевого уровня, а затем, вычитается код, соответствующий нулевому уровню, из кода мгновенного значения исследуемого сигнала. Преобразователь содержит строб-блок, выполненный в виде,последовательно соединенных смесителя, расширителя и нуль-органа (футскционально эквивалентных дискриминатору мгновенных значений), генератор стробирующих и запускающих импульсов, цифроаналоговый преобразо2 ватель и блок отработки компенсирующих напряжений, представляющий собой специализированный вычислительный блок, содержащий, в частности, многоразрядный сумматор, большое число регистров и преобразователь кода из двоичного в двоично-десятичный вид, Благодаря наличию вычислительного блока, данный преобразователь позволяет также осуществлять усреднение результата измерений мгновенного значения сигнала для уменьшения случайной погрешности (2).

Однако реализация указанных операций в известном преобразователе требует больших аппаратурных затрат, что приводит к значительному возрастанию, габаритов, потребляемой мощности, уровня помех.

С целью упрощения преобразователя в него .введены два реверсивных двоичных и декадный счетчики, д ва элемента совпадения, два коммутатора и вентиль, при этом выход дискриминатора мгновенных значений через первый коммутатор подключен к счетным входам реверсивных счетчиков, другие входы каждого из которых и управляющий вход первого коммутатора соединены с первым выходом блока управления, кодовые выходы реверсивных счетчиков через второй коммутатор подключены к,входу цифроаналогового преобразователя, а через соответствующие

30 элементы совпадения — к первому и второму

565391

3 входам вентиля, выход старшего разряда первого реверсивного счетчика соединен с третьим входом вентиля и вторым входом первого коммутатора, выход старшего разряда второго реверсивного счетчика подключен к четвертому входу вентиля,,пятый вход последнего и третий вход,первого коммутатора соединены с вторым выходом блока управления, выход вентиля соединен с счетным входом декадного счетчика, другой вход которого соединен с BTорым выходом генератора стробирующих;и запускающих импульсов, который третьим выходом подключен к управляющему входу второго коммутатора.

Введение двух реверсивных счетчиков, двух коммутаторов, двух схем со владений, вентильной схемы и декадного счетчика позволяют реализовать тот же алгоритм устранения аддитивной погрешности преобразования, что и в известном устройстве, но со BIHaчительно меньшими аппаратурными затратами. Это становится возможным благодаря использованию обоих реверсивных счетчиков как в качестве элементов обратной связи и памяти (при поступлении строб-импульсов), так и .для выполнения операций сложения— вычитания в промежутках между строб-импульсами. Поскольку результат представлен в виде числа импульсов, то вид .кода, в котором, представлен результат, определяется только структурой счетчика результата (в данном случае декадного), Просто реализуется также накоплен не нескольких результатов измерения, в частности 10 измерений, для чего вводится декадный делитель частоты в разрывов цепи сброса декадного счетчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого цифрового стробоскопического преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы,,поясняющие его работу.

Цифровой ст ро боскопический преобразователь содержит (фиг, 1) дискриминатор 1 мгновенных значений, по дключенный через коммутатор 2 к счетным входам реверсивных счетчиков 3 и 4, кодовые выходы которых соединены через коммутатор 5 с цифроаналоговым преобразователем 6 (LIAR), выходом .подключенным к входу дискриминатора 1. Кодовые выходы счетчиков 3 и 4 через элементы сов па дения 7 и 8 соединены также с IIBpBblhI и вторым, входами, вентиля 9 соответст вепно.

Старший разряд счетчика 3 подключен к третьему, входу вентиля 9 и к второму входу ком мутатора 2. CraipIHHi разряд счетчика 4 соединен с четвертым входом:вентиля 9, пятый вход которото и третпй вход коммутатора 2 иод ключены к выходу блока 10 управления, другой его .выход соединен с у правляю:щим входом коммутатора 2 и вторыми входами

-ачетчиков 3 и 4. Вход блсгка 10 у правления подключен к одному выходу генератора 11 стробирующих и запускающих импульсов, соединенного с управляющим входом декадного счетчика 12. Два других выхода генератора 11 подключены соответственно к

25 зо

3о

4 входу строб-импульсов дискримйнатора 1 и к управляющему входу коммутатора 5. Выход вентиля 9 подключен к счетному входу счетчика 12.

Работу прео бра зователя также ложно представить:,в виде двух циклов: иамер ительного цикла и цикла обработки.

В течение пер ваго цикла генератор 11 генерирует за пускающий импульс (фиг. 2, а), опорный и измерительный ст робирующие импульсы, соответствующие нулевому и,измеряемому,мпновенному значению icmnHaла (фиг. 2, б). B момент,поступления на диакриминатор 1 orlopiHoro строб-им пульса образуется конту(р регулирования, выключающий дискриминатор 1, ЦАП 6 и реверсивный счетчик 4, а в момент, поступления измерительного строб-им пульса — контур из диакрими|натора 1, ЦАП 6 и реввр аивного счетчика 3.

Реверсивные счетчики 3 ы 4 под|ключаются .к

ЦАП 6 ком м1утатором 5, управляющее напряжение которого имеет форму, показанную .на фиг. 2, в, при этом через коммутатор 2 на входы управления реверсом обоих реверсивных счетчиков 3 и 4 поступают сигналы с дискриминатора 1 (фиг. 2, г), а на ачетные входы — соответственно измерительный и опорный строб-импульсы, что вызывает изменение кодов,в счетчиках 3 и 4 на 1 в зависимости от сра батывания либо несрабатывания дискриминатора 1. В уста новив шемся режиме коды в счетчиках 3;и 4 соответствуют мгно венным значениям входного сигнала с точностью до единицы младшего разряда (без учета попрешностей ЦАП и диоири ми натора), п ри этом старшие разряды реверсивных счетчиков 3 и 4 являются знаковыми.

Цикл обра1бо"пки,,на чинающийся,по окончании измерительного строб-импульса, за ключается в за полнении обоих peBepcHBiHblx счетчиков пачкой счетных и ипульсов высокой частоты, количество которых равно N/2, где

У вЂ” емкость счетчиков 3 и 4, при этом .ком мутатор 2 подключает счетные входы счетчиKolB 3 и 4 к источник у импульсов в блоке управления, а их входы упра|вления реверсом— к выходу старшего (знакового) разряда счет чика 3. Напряжение, y,,ïðàBëÿþùåå IKoLYIмутатором 2, показано па фиг. 2,д. Этот же импульс блокирует .вхсды старших разоря дав обоих счетчиков 3 и 4 (запрещает .IIBpBHolc), lTo cбеапечивает вози1ищение счетчика в 3 и

4 в пс.".одное состоянпе в конце цикла oiolpaботки. Им|пульсом, соответс:пвующим началу цикла Gopaoo,ки, производится также установка декадното счетчика 12 в нулевое (исходное) состояние, Пусть к мо» HTiy Ha la;Ia цикла обработчики в счетчиках 3 и 4 хранятся соответспвенно числа и, и п2. При nl)0 и пр>0 направление счета обоих счетчика в станов иться реверсивным, на выходах схем совпадения 7 и 8 сигнал, cooTiBBTcTiBQIoiIHHII нулевому состоянию счетчиков 3 и 4, появляется соответственно через п1 и и> счетных импульсов (фиг. 2, е, 565391

15 ж), а число счетных нмпулысов, заполняющих интервал между ними (фланг. 2,з). и 1поступающих на декадный счетчик 12, в точности соответствует разности кодов в счетчиках 3 и 4. Аналогичная картина,на блюдается и при nI(0 H ng(0, QIIIнако в этом случае в счетчиках 3 и 4 на ходится,дополнительный код, а,направление счета обоих счетчиков прямое. З нак результата совпадает со з,на ком числа,в счетчнке 3, если первым появляется импульс схемы совпадения 8, и п ротнвоположен ему.

Если зна к числа п1 протнвоположен знаку 22, то направление счета обоих счетчиков 3 и 4 также апределяется знаком числа nI, но на декадный счетчик 12 поступают им пулысь2 в интервалах от начала цикла обра ботки до импульса совпадения элемента 7 и от импульса элемента 8 до конца цикла обрабопки (фиг. 2, и), что в сумме составляет (,22 + ln>j) нм1п ульсов, причем знак этого числа совпадает с знаком числа nI.

Режим ра боты вентиля 9 определяется соотношением состояний старших разрядов счетчиков 3 и 4. При равенстве их значений выделяетгя и заполняется счетными импулысами вреыенной интервал, между имлулысам и элементов 8, что равносилыно вь2чита|нию чисел 22> и 22„., а при протнваположных значениях старших разрядов выделяются и заполняются счетным|и HlvllIIvJIbcBAilH два указанных выше временных интер вала, что ра внааилыно сложению ч нсел nI I и 122 .

Результат нзмврения в двоична-десятичном коде хранится в,декадном счетчнке 12 до начала очеред ного цикла обработки. Если же счетчик 12 в нулевое состояние устанавливается не на каждом такте, а через К тактов (К вЂ” любое целое число), то результат измерения усредняется по К-измерениям, что уменьшает случайную погрешность и повышает точность измерения мгновенных значений снгHBJIoB. Для этой цели необходимо делители частоты на К,включить последовательно со счетным и установочным iBxoiJIами ачетчика 12. В ча стном случае, копда 1=10 (к — целое), достато|чно ввести декадный,делитель частоты в цепь установки счетчика 12 и сдвинуть в счетчике 12 положение десятичной занятой IIB к позиций вправо, Введением gcIIoaIIHIOJIIsIIIIx делителей частоты в даиный преобразователь можно добиться пе толыко уменьшелия случайной погрешности, Ilo и цифровой ком пепсации мультипликативпой погрешности, то есть IIorpeiIIIногти, вызванной неточностью коэффициента передачи п реобразователя.

Такнм образом, построение измерительного канала цифрового строооскопического преобразователя по предлатаемой структурной

Зо

60 схеме йозволяет значительно упростить ус1 ройство при coxpBtH2„HHи функциональных возможностей известного устройства (компенсация аддитивной помех и и -уореднение,резуль татов), нри этом оъпадает необходимость,в арифметических устройствах, дополнительных регистра х:памяти и в л реобразователе кодов из двоичного,в двоична-десятичный вид.

Кроме того, носколыку результат измерения мгновенного значения онгналов представляе ся в виде одного либо двух временных интервалов, а также в .внде числа нмпулысов, то не составляет затруднений переда вать его по линиям связи на,раостояние.

Формула изобретен ия

Цифровой гтробогкопичеакий преобразователь, содержащий диск1риминато р мгновенных значений, соединенный одним входом с генератором стробирующих и,за пускающих импульсов, а дру гнм — с цифроаналоговым преобразователем, и блок упуа вления,,подключен ный к генератору стробнрующих и запуакающих импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью у,прощения преобразователя, в него введены два реверснвных двоичных и декадный счетчнки, два элемента савпаден ия, два коммутатора и:вентиль,,при этом выход дискриминатора мгновенных значений через первый,комыутатор подключен к счетным входам ревер сииных счетчиков, другие входы каждого из которых и управляющий вход первого ком1мутатора соединены с .первым выходом блока iIIpBIBления, кодовые выходы реверснвных счетчиков через второй коммутатор подключены к входу цифроаналогового нреобразователя, а та кже через соответствующие элементы совпадения — к первому и:второму входам вентиля, выход старшего разряда первого pBBepcHIâíoão счетчика соединении с третьим входом вентиля и вторым входом первого коммутатора, выход старшего разряда вто1рого реверсивного счетчика, подключен к четвертому .вхОду .ве нтиля, пятый, вход которого и третий вход пар ваго коммутатора соедннены с вторым выходом блока управления, выход вентиля соединен с счетным,входом декадного счетчнка, д ругой вход которого соединен с вторым выходом генератора свро1бнрующих и запуокающих им.пулысов, который третынм,выходом подключен к управляющему входу второто коммутатора.

Источднки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Описание и инструкция по эксплуатации к осциллографу стробоакопическому с цифровым отсчетам С7-7, С79, ЕЭ1. 406.027 ТО, 1975 г.

2. Автаракое свидетельство СССР

¹ 292172, кл. G 06j 3/00, 1967.

565391

Фиг. 1 Tиг. 2

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Зак. 5255

МОТ, Загорский филиал! з !!

3llll3ll6L.! ! %ВАМ