Стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов

Стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 894576 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено08.05.80 (21) 2922550/18-21 (Sl)M. Кл.

О 01 g 13/22 с присоединением заявки №

I (Ьсударствеииый кеиитет

СССР по делам изаврвтеиий н открытий (23) Приоритет

Опубликовано30.12,81. Бюллетень № 48 (53) УДК 691.398.. 1 (088.8) Яата опубликования описания 30.12.81

К. П. Аверьянов, С. Г. Алексеев, М. М, Ге

В. Н. Мапиновкин и В. В. Шутяев (72) Авторы изобретейия (7!) Заявитель (54) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОКРАТНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к эпектроизмерительной технике и предназначено дпя использования при осуществлении дискретного представления и кодирования коротких электрических сигналов с преобразованием их временного масштаба.

Известно устройство дпя контроля однократных электрических сигналов, содержащее входной согласующий блок, установленный перед рециркупятором, а также стробоскопический преобразователь, под10 ключенный к рециркулятору и выполненный на основе преобразователя временного масштаба (1 1.

Недостаток известного устройства за15 ключается в весьма низкой точности контроля, обусловленной методическим накоплением ошибок уже при сравнительно небольшом числе рециркупяций.

Наиболее близким к предлагаемому яв20 ляется стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов, содержащий линию задержки, вход которой подключен к выходу входного согласующего блока, блоки выборки, сигнальные входы которых соединены с отводами линии задержки, управляющие входы - с выходом генератора стробимпупьсов, а выходы - со входами соответствующих расширителей сигналов, компаратор, входы которого подключены к выходам генератора пилообразного и ступенчатого напряжений, аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход, которого связан с выходными цепями компаратора, а выход соединен со входом блока регистрации и обработки f2 3.

Недостаток указанного устройства также связан с невысокой точностью преобразования, и как следствие, с низкой точностью контроля сигналов, причем значительные погрешности имеют место при большом числе отводов линии задержки.

Бель изобретения - повышение точности преобразования, Поставленная цель достигается тем, что в стробоекопический преобразователь однократных электрических сигналов, со894576

t0

55 держащий блоки виборки, выходы которых соединены со входами соответствующих расширителей сигналов, а управляющие входы - с выходом генератора стробимпульсов, компаратор, входы которого под-. ключены к выходу генератора пилообраз. ного напряжения и к первому выходу генератора ступенчатого напряжения, блок регистрации и обработки, первый вход которого соединен с выходом аналого-циф рового преобразователя, входной блок согпасования, введены рециркупятор с отводами синхронизаторы, регистр кода адресса, кпюч, блок временной задержки и логический элемент ИЛИ, причем вход рециркупятора подключен к выходу входного блока согласования, а отводы соединены с сигнальными входами соответствующих блоков выборки и входами синхронизаторов, выходы которых подключены ко входам регистра кода адреса и через логический элемент ИЛИ - ко входу генератора пилообразного напряжения, выход регистра кода адреса соединен со вторым входом блока регистрации и обработки, третий вход которого подключен к второму выходу генератора ступенчатого напряжения, а выход — к первому управляющему входу ключа, второй управляющий вход и выход ключа соединены со входами блока временной задержки и генератора стробимпульсов, а сигнальный входс выходом компаратора, сигнальные входы аналого-цифрового преобразователя подключены к выходам расширителей сигналов, а управляющий вход — к выходу блока временной задержки.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стробоскопического преобразователя однократных электрических сигналов.

В состав устройства входят входной согласующий блок 1, рециркупятор 2 с отводами, блоки 3 выборки, расширители

4 сигналов, синхронизаторы 5, логический элемент ИЛИ 6, регистр 7 кода адреса генератор 8 пилообразного напряжения, коглпаратор 9, генератор 10 ступенчатого напряжения, ключ 11, генератор

12 стробимпупьсов, блок 13 временной задержки, аналого-цифровой преобразователь (АПП) 14, блок 15 регистрации и обработки.

Устройство работает следующим образом, Преобразуемый сигнал через входной блок 1 согласования поступает на вход рециркупятора 2 с отводами. Использование подобной динамической памяти по

4 сравнению с обычным рециркулятором поз- вопяет уменьшить число рециркупяций дпя получения одного и того же числа дискрет-; ных значений преобразуемого сигнала. Так, при числе отводов Р и требуемом количестве дискретных отсчетов гтгчиспо ре циркуляций составпяет VN(p вместо .4ю в обычном рециркуляторе. Уменьшение числа рециркупяций и количества отводов способствует уменьшению искажений амппи туды и спектра преобразуемого сигнаца по сравнению с известными устройствами, Преобразуемый сигнал в отводах рециркупятора появляется с опредепенным временным сдвигом. С началом изменения уровня преобразуемого сигнала в данном от воде рециркупятора 2 в соответствии с заданным нулевым опорным уровнем синхрони. затором 5 в цепи данного отвода формирует ся синхросигнал, который через элемент

ИЛИ 6 запускает генератор В пилообразного напряжения. Генератор 8 пилообразного напряжения совместно с компаратором 9 образуют узел регулируемой временной задержки. При каждом запуске синхросигнапом пилообразного напряжения в компараторе 9 формируется сигнал сравнения, задерживаемый на определенный шаг относительно момента появпения синхросигнала в соответствии с установленным уровнем ступенчатого напряжения.

По мере передачи преобразуемого сигнала в рециркупяторе 2 формируются синхросигнапы, поступающие на вход запуска генератора 8 пилообразного напряжения.

B исходном состоянии устройства ключ

11 открыт, а ступенчатое напряжение генератора 10 устанавливается на уровне, при котором сигнал сравнения компарато40 ра 9 задержан на минимальный (нупевой) шаг относительно синхросигнала. Сигнал сравнения, переданный через открытый ключ 11, запускает. генератор 12 стробимпульсов переключает напряжение генератора 10 ступенчатого напряжения на

45 следующую ступень, с небопьшой постоянной временной задержкой в блоке 13 запускает АЦП 14 и одновременно блокирует . ключ 11. Формируемый стробимпульс поступает параллельно во все бпоки 3, и при наличии преобразуемого сигнала в том и и ином отводе рециркулятора 2 выполняется считывание опредепенного дискретного значения преобразуемого сигнала. Считанное дискретное значение расширяется, кодируется AUD 14 код пере1 дается в блок 15 регистрации и обработки. Одновременно в блок 15 из регистра

7 считывается код адреса отвода, сиг894576

1о дующим образом. ао

2S з$

4$

5 нал синхронизатора в цепи которого вызвал запуск генератора 8 пилообразного напряжения, а также код с соответствующего выхода генератора 10 ступенчатого напряжения. Код генератора 10 указывает установленный уровень ступенча-. того напряжения и тем самым позволяет определить временную задержку стробимпульса относительно синхросигнала, которым был запущен генератор 8..

Задержка зайуска АЦП 14 блоком 13 временной задержки необходима для установления уровней напряжения в расширителях 4 сигналов. АЦП 14 является многоканальным и его быстродействие выбирают исходя из временных соотношений преобразуемого сигнала и рециркулятора

2 с отводами.

После регистрации кодов блоком 15 сигналом конца регистрации этого блока деблокируется ключ 11 и процесс повторяется аналогично описанному выше, но стробимпульс при этом оказывается теперь сдвинутым по времени на один шаг относительно инициировавшего его синхросигнала, а следовательно,,и относительно начального уровня преобразуемого сигна,ла. Количество точек стробирования преобразуемого сигнала, т.е. число дискрет ных значений, необходимое дпя последующего восстановления сигнала, задают числом уровней генератора 10 ступенчатого напряжения. Это число может указываться в программе функционирования блока

15 регистрации и обработки.

Благодаря асинхронному режиму работы устройства, при котором считывание очередного дискретного значения разрешается только после регистрации предыдущего значения, обеспечивается последовательная дискретизация преобразуемого сигнала с шагом по времени, определяемым параметрами узла регулируемой временной задержки, В процессе преобразования в каждый момент времени может появиться только один синхросигнал, так как отводы рециркулятора 2 сдвинуты на определенный шаг, соответствующий определенной временной задержке момента появления нулевого опорного уровня преобразуемого сигнала на том или ином отводе в процессе его передачи в рециркуляторе. Однако в момент считывания преобразуемый сигнал может присутствовать как на одном отводе (и тогда считывается только одно дискретное значение), так и на нескольких отводах одновременно (и тогда считывается несколько дискретных значений).

При считывании только одного дискретного значения шаг считывания по

$ времени относительно появления начального уровня преобразуемого сигнала, т.е. появления синхросигнала, определяется

1по соответствующему номеру уровня сту: пенчатого напряжения генератора 10. При считывании нескольких дискретных значений шаги считывания определяются слеИсходя из позиции блока 3 выборки код,которой считывается иэ регистра 7 и указываем одновременно номер канала, где был сформирован синхросигнал, а также исходя иэ соответствующего номера уровчя ступенчатого напряжения вычисляется шаг считывания по времени дискрет ного значения относительно синхросигнала в канале, где он был сформирован. Шаги считывания по времени дискретных значений в соседних каналах вычисляют исходя иэ номеров каналов считывания в

AIUI 14, коды которых также передают ся из АБП 14 в блок 15 регистрации и обработки. При этом номер канала АЦП

14 однозначно указывает сдвиг по времени, вносимый данным отводом в рециркуляторе 2.

По известному номеру канала, в котором был сформирован синхросигнал, и известным номерам каналов, в которых также были считаны дискретные значения преобразуемого сигнала, вычисляются соответствующие шаги считывания по времени. При этом, если номер канала считы вания без синхросигнала меньше номера канала с синхросигналом, то к шагу считывания по времени для канала с синхросигналом прибавляется время задержки считывания в соответствующем соседнем отводе, равное сдвигу по времени этого отвода относительно канала с синхросигналом. Если номер канала без синхросигнала превышает номер канала с синхросигналом, то из шага считывания для канала с синхросигналом вычитается время сдвига (задержки) соответствующего со$О седнего канала.

При кратном соотношении времени за\ держки стробимпульсов и интервалов задержки, вносимых отводами рециркулятора 2, часть отсчетов с равными шагами считывания, определяемыми предварительным анализом в блоке 15, можно не регистрировать, что увеличивает скорость измерений. В общем случае при некратности со894576 отношения указанных временных задержек достигается эффект увеличения числа считываемых дискретных значений, что приводит к дополнительному повышению точности восстановления преобразованного сигнала, Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности дискретного представления и восстановления кратковременных импульсных >0 сигналов благодаря уменьшению требуемого числа рециркуляций и количества отводов в линии задержки, что позволяет уменьшить амплитудные и частотные искажения преобразуемого сигнала. Кроме того, снижаются требования к метрологи— ческим характеристикам динамической памяти - рециркулятору с отводами и упрощается изготовление рециркулятора, а также обеспечивается возможность строить адаптивные по быстродействию системы благодаря воэможности анализа и прогноза шагов считывания преобразуемого сигнала по времени и подключения иэ обработки части избыточных отсчетов с рав- 5 ными или близкими шагами считывания.

Формула изобретения

Стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов, содержащий блоки выборки, выходы которых соединены со входами соответствующих расширителей сигналов, а управляющие

35 входы - с выходом генератора стробимцульсов, компаратор, входы которого под, ключены к выходу генератора пилообраз° ного напряжения и к первому выходу генератора ступенчатого напряжения, блок регистрации и обработки, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, входной блок сог ласования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены рециркулятор с отводами синхронизаторы, регистр кода адреса, ключ, блок временной задержки и логический элемент ИЛИ, причем вход рециркулятора подключен к выходу входного блока согласования, а отводы соединены с сигнальными входами соо ветствуюших блоков выборки и входами синхронизаторов, выходы которых подключены ко входам регистра кода адреса и через логический элемент ИЛИ - ко входу генератора пилообразного напряжения, выход регистра кода адреса соединен со вторым входом блока регистрации и обработки, третий вход которого подключен ко второму выходу генератора ступенчатого напряжения, а выход — к первому управляющему входу ключа, второй управляющий вход и выход ключа соединены со входами блока временной задержки и генератора стробимпульсов, а сигнальный вход - с выходом компаратора, сигнальные входы аналого-цифрового преобразователя подключены .к выходам расширителей сигналов, а управляющий вход -;к выходу блока временной задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 31064, кл. 98(5)B 2, опублик, 1969.

2. Патент США № 3278846, кл. 324-77, опублик. 1966 (прототип).

894876

Составитель Л, Морозов

Редактор И, Михеева Техред Т.Маточка Корректор С, Щомак

Заказ 11478/72 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4