CS269864B1 - Zapájení pr· zvýSení ekvivalentní vzorkovací frekvence periodických eignálů - Google Patents

Abstract

Zapejení lae použít u systémů pracujících se vzorkováním periodických signálů, nejčastěji pro účely jejich číslicového zpracování, zejména v oblasti elektronických měřicích přístrojů. Tímto zpracováním může být i přenos vzorkovaných signálů nebo jejich uchování ve tvaru vzorků. Vstupní svorka (l) zapojení je spojena jednak s prvním vstupem vzorkovače (2). jehož výstup je propojen přes obvody (3) přiřazení vzorků a vyhodnocovací hlok (4) β výstupní svorkou (5) zapojení a jednak přes synchronizační obvody (6) a obvody (3) přiřazení vzorků. Druhy vstup vzorkovače (2) je spojen s generátorem (7) vzorkovacích impulsů, jehož výstup je-spojen se vstupem generátoru (8) dílčích intervalů, kterého výstup je propojen s obvody (3) přiřazení vzorků.

Description

Vynález ee týká zapojení pre zvýšení ekvivalentní vzorkovací frekvenci periodických eignálů, sležené z generátoru vzorkovacích impulsů, generátoru dílčích intervalů vzorkovače, synchronizačních obvodů, obvodů přiřazení vzorků a vyhodnocovacího bloku.

V současné době zařízení pro zpracování vzorkovacích periodických signálů užívají buď postupného vzorkování, nebe vzorkování náhodného. Nevýhodou postupného vzorkování je nutnost použití zpožďovací linky ke kompenzaci zpoždění obvodů zpracování signálů a nemožnost měnit velikost tohoto zpoždění. Nevýhodou vzorkování náhodného je, že pro Časové přiřazení sledu vzorků k opakovaným realizacím periodických signálů je potřeba přesných a rychlých odměřovacích obvodů, podílejících se významnou měrou na dosažitelné přesnosti zpracování. . .

Výše uvedené nevýhody současného stavu techniky éi značné míry odstraňuje zapojení pro zvýšení ekvivalentní vzorkovací frekvence periodických signálů podle vynálezu, skládající se ze vzorkovacího obvodu, obvodu pro přiřazení vzorků, vyhodnocovacího bloku, synchronizačních obvodů, generátoru vzorkovacích impulsů a generátoru dílčích intervalů a jehož podstata spočívá v tom, že vstupní svorka zařízení je spojena jednak a prvním vstupem vzorkovače, kterého výstup je propojen- s prvním vstupem obvodů přiřazení vzorků, jejichž výetup je spojen přes vyhodnocovací blok s výstupní svorkou zařízení a jednak přes synchronizační obvody s druhým vstupem obvodů přiřazení vzorků. Generátor vzorkovacích impulsů je spojen svým prvním výstupem se vstupem generátoru dílčích intervalů, jehož výetup je propojen s třetím vstupem obvodů přiřazení vzorků.

Výhodou zapojení podle vynálezu je schopnost realizovat nehodné vzorkování periodických dějů pro aplikaci v zobrazovacích nebo blocích pro zpracování vzorkovaného signálu při podstatném snížení nároků na přesnost odměřování časového přiřazení vzorků. Další výhodou zapojení podle vynálezu 0e, že při počtu vzorků v každém dílčím intervalu, navolených s ohledem na požadovanou výslednou přesnost, je možné použít obvodů s výrazně nižšími nároky na přesnost přiřazení vzorků do odpovídajících dílčích intervalů. Výsledná hodnota vzorku, připadající na tento dílčí interval, se vypočítá jako střední hodnota, to je aritmetický průměr těchto vzorků. Dři požadované přesnosti stanovení výsledné hodnoty kolem 1 % lze uvést, že v každém dílčím intervalu je třeba zahrnou minimálně 10 vzorků. ·

Na počtu dílčích intervalů v základní periods vzorkování závisí velikost poměru ekvivalentní a vzorkovací frekvence ke skutečné frekvenci vzorkování, přičemž výpočet střední hodnoty má další příznivý efekt číslicového filtru, omezujícího nežádoucí průnik frekvencí nad polovinou vzorkovacího kmitočtu.

Vynález je blíže objasněn pomocí výkresu, kde na obr. 1 je znázorněno blokově zapojení pro zvýšení ekvivalentní vzerkevací frekvence periodických signálů.

Vstupní svorka 1 zapojení je spojená s prvním vstupem vzorkovače 2, jehož výetup je propojen s prvním vstupem obvodů 3, přiřazení vzorků, jejichž výetup je propojen přes vyhodnocovací blok 4 e výstupní svorkou 5. zapojení. Vstupní svorka 1 zapojení je současně propojena přes synchronizační obvody 6 e druhým vstupem obvodů 3 přiřazení vzorků. Druhý vstup vzorkovače 2 je spojen s prvním výstupem generátoru 7 vzorkovacích impulsů, jehož druhý výstup je propojen přes generátor 8 dílčích intervalů s třetím vstupem obvodů 3 přiřazení vzorků. '

Signál ze vstupní svorky 1 je vzorkován, případně převeden na číslicové ekvivalenty, ve vzorkovači £ s periodou, určenou- generátorem 7 vzorkovacích impulsů. Z násobku těchto impulsů jsou v generátoru 8 dílčích intervalů vytvářeny dílčí časové intervaly, takže synchronizační obvody 6 mohou vzorky signálu při každé opakované realizaci přiřadit do odpovídajících intervalů v obvodech 3, přiřazení vzorků. Velikost násobku je dána požadovaným poměrem ekvivalentní a skutečné vzorkovací frekvence.

Po potřebném počtu realizací periodického děje, kdy v každém intervalu je dostatečný počet vzorků signálu k výpočtu střední hodnoty, která by s předem požadovanou přesností reprezentovala skutečnou střední hodnotu v daném dílčím intervalu, je tato střední hodnota ve vyhodnocovacím bloku 4 stanovena. Výpočtem střední hodnoty signálu v dílčích časových intervalech odpovídajících ekvivalentní vzorkovací frekvenci dochází k žádoucí frek2

CS 269 864 Bl .•venční filtraci složek nad polovinu kmitočtu.

Kankrétní aplikace zapájení padle vynálezu je uvedena na obr. 2 pra použití v číslicovém panStavée ascilaskepu. Vstupní analogový signál je zde při vzarkevání současně převáděn na osmibitové číslicové ekvivalenty a další zpracování tehete signálu přebíhá výhradně číslicově.

Generátor vzerkevacích iapulsů 7 je realizeván jaké krystalem řízený oscilátor, generátar dílěích intervalů 8 je tříbitový čítač nadule 5. Krokovací impulsy na vzorkovač s převadníkem 1 jseu vedeny přes tente generáter 8. Obvody přiřazení vzerků tváří registr vzerků 3a a registr přiřazení 3b. Osmibitový výstup registru vzorků a tříbitový výstup registru přiřazení jsou vedeny na datovou sběrnici mikropočítače, který zastává mj. funkci vyhodnocovacího bloku 4. Vstup analogového signálu je realizeván prostřednictvím svorky 1, výstup zapojení v číslicovém tvaru prostřednictvím výstupu mikropočítače 2·

Krystalem řízený oscilátor 7 určuje okamžiky převodu vzorků signálu na uvedené číslicové ekvivalenty, přičemž na čítači module ^M5 jseu vytvářeny dílčí intervaly, které jsou prostřednictvím výstupních impulsů obvodů synchronizace (asynchronní vzhledem k frekvenci generátoru 7) přepisovány do regietru přiřazení 3b.Obvody mikropočítače 4 zpracovávají číslicové ekvivalenty jednotlivých vzorků signálu, zaznamenané současně v registru vzerků 3b, a to tak dlouho, dokud z každého dílčího intervalu není odebráno alespoň 16 vzorků - minimálně je tedy v daném případě nutno odebrat 80, typicky pak asi 105 vzerků.

Z hodnot vzorků jsou prostřednictvím mikropočítače vypočteny střední hodnoty vzorků v jednotlivých dílčích intervalech, čímž je dosaženo účinku podle vynálezu.

Výstup je realizeván z obvodů mikropočítače. 6ítač module 5 určuje poměr skutečné a dosažené ekvivalentní vzorkovací frekvence 1 : 5. Počet odebraných vzorků 16 v každém dílčím intervalu urřuje výslednou střední hodnotu chyby metody na méně než 1 %.

Vlastní realizace zde uvedené konkrétní aplikace vynálezu je uskutečněna vhodným zapojením běžných elektronických součástek a aplikací algoritmu zpracování v obvodech mikropočítače. Tímto algoritmem je výpočet aritmetické střední hodnoty 16 hodnot vzorků v každém dílčím intervalu. Výstupem je-5 hodnot, připadajících na jednu periodu čítač 8 module 5.

Claims (1)

1. Zapojení pro zvýšení ekvivalentní vzorkovací frekvence periodických signálů, složené ze vzorkovacího generátoru, generátoru dílčích intervalů, vzorkovače, synchronizačních obvodů, obvodů přiřazení vzerků a vyhodnocovacího bloku, vyznačující se tím, že vstupní svorka (1) zapojení je spojena jednak s prvním vstupem vzorkovače (2), kterého výstup je propojen s prvním vstupem obvodů (3) přiřazení vzerků, jejichž výstup je spojen přeš vyhodnocovací blok (4) e výstupní svorkou (5) zapojení a jednak přes .synchronizační obvody (6) s druhým vstupem obvodů (3) přiřazení vzerků, přičemž generátor (7) vzorkovacích impulsů je spojen prvním výstupem se vstupem generátoru (8) dílčích intervalů, jehož výstup je propojen s třetím vstupem obvodů (3) přiřazení vzorků.