RU1837323C - Устройство дл оценки амплитуды узкополосного случайного процесса - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  узкополосных случайных процессов . Цель изобретени  - расширение динамического диапазона амплитуд измер емых сигналов. Устройство содержит компараторы , счетчики, усилитель-ограничитель , делитель напр жени , блок пам ти, переключатели, элемент задержки, формирователи импульсов, элемент ИЛИ, элемент И, регистр и генератор тактовых импульсов, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительно I технике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах и системах автоматического управлени  дл  измерени  и контрол  узкополосных случайных процессов.

Целью изобретени   вл етс  расширение динамического диапазона амплитуд измер емых сигналов.

На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу ,

Устройство дл  оценки амплитуды узко- полосного, случайного процесса содержит генератор 1 тактовых импульсов, компара- тоэы 2 и 3, делитель 4 напр жени , усили- тепь-ограничитель 5, формирователь 6 ми пульсов по переднему фронту, формирователь 7 импульсов по заднему фронту, элемент 8 задержки, п-разр дные счетчики импульсов 9 и 10, переключатели 11.1-11.п, блок 12 пам ти, регистр 13, n-входовой элемент 14 ИЛИ и элемент 15 И. Информационный вход 16 устройства соединен с первыми входами компараторов 2 и 3 и со входом усилител -ограничител  5, а вход 17 опорного напр жени  - непосредственно со вторым входом компаратора 3 и через делитель 4 - со вторым входом компаратора 2. Стро- бирующие входы компараторов 2 и 3 соединены с выходом генератора 1, выходы - со счетными входами счетчиков 9 и 10 соответственно , входы сброса которых соединены с выходом формировател  6. Вход формировател  7 соединен с выходом усилител -ограничител  5 и со входом формировател  6. а выход - со входом элемента 8 и входом записи регистра 13, вход сдвига которого соединен с выходом элемента 15, информационные входы -с соответствующими выходами блока 12, а выходы  вл ютс  выходами устройства.. Выходы разр дов счетчика 10 соединены с соответствующими входами элемента 14 и с первыми входами соответствующих переключателей 11.1-11.П, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами разр дов

&

fe

00 CJ VJ GO Ю Сл

счетчика 9, а выходы - с соответствующими адресными входами блока 12. Выход элемента 14 соединен с управл ющими входами переключателей 11.1-11.п и с первым входом элемента 15, второй вход которого соединен с выходом элемента 8.

Работа устройства заключаетс  в следующем ..,....

Входной узкополосный сигнал (фиг. 2,а), форму которого в пределах одного периода можно считать синусоидальной, со входа 16 поступает на вход усилител -ограничител  5 и на первые входы компараторов 2 и 3.

На выходе усилител -ограничител  5 формируетс  сигнал пр моугольной формы типа меандр (фиг. 2,6), который поступает на входы формирователей 6 и 7. По положительным перепадам сигнала с выхода усилител -ограничител  5 формирователь б вырабатывает короткие импульсы (фиг. 2,в), которые поступают на входы сброса счетчиков 9 и 10, в результате чего последние обнул ютс . По отрицательным перепадам сигнала с выхода усилител -ограничител  5 формирователь 7 вырабатывает импульсы (фиг. 2,г), которые поступают на вход записи регистра 13, в результате чего в него записываетс  код, поступающий на его информационные входы с соответствующих выходов блока 12. Одновременно импульсы с выхода формировател  7 поступают на вход элемента 8. В элементе 8 поступившие на его вход импульсы задерживаютс  на незначительное врем  гэ , достаточное дл  записи информации в регистр 13. Импульсы с выхода элемента 8 (фиг. 2,д) поступают на второй вход элемента 15.

На второй вход компаратора 3 поступает напр жение посто нного уровн  V со входа 17, а на второй вход компаратора 2 поступает напр жение посто нного уровн  V/2, с выхода делител  4, осуществл ющего деление опорного напр жени  V в два раза. Тактовые импульсы фиксированной частоты с выхода генератора 1 поступают на стробй- руемые входы компараторов 2 и 3. Компара; торы 2 и 3 пропускают импульсы генератора 1 со стробируемого входа на выход, если сигнал на их первых входах превышает уровни опорных сигналов на вторых входах.

Пусть амплитуда входного сигнала превышает уровень V (фиг, 2а). Соответствующие этому случаю промежутки времени , в течение которых импульсы генератора 1 проход т на выход компаратора 3, показаны условно уровнем логической 1 на диаграмме фиг. 2,е. За указанный промежуток времени на счетный вход счетчика 10 поступит N1 импульсов генератора 1, и к моменту окончани  положительной полуволны входного сигнала в счетчике 10 будет зафиксирован код этого числа. При этом на выходе элемента 14 по витс  сигнал, соответствую5 щий логической 1, под действием которого откроетс  элемент 15 по первому входу, а переключатели 11.1-11.п установ тс  в такое состо ние, что адресные входы блока 12 окажутс  подключенными к .соответствую0 щим выходам счетчика 10. В результате на адресные входы блока 12 поступит код числа п с выходов разр дов счетчика 10.

Блок 12 осуществл ет операцию преобразовани  кодов в соответствии с уравнени5 ем:

Nv

NB

.N

2со8()

где Мвых - число, код которого формируетс  на выходах блока 12;

N - число, код которого поступает на адресные входы блока 12,

Nv - численное значение уровн  V опор- ,. ного напр жени  на входе 17.

N - число тактовых импульсов, формируемых генератором 1 за весь период входного сигнала.

Код числа Ывых переписываетс  с выхо- дов блока 12 в регистр 13 импульсом, поступающим с выхода формировател  7. Через врем  г3 импульс с выхода элемента 8 поступает через элемент 15 на вход сдвига регистра 13, в результате чего код на его Е выходе сдвигаетс  на один разр д, что приводит к удвоению содержимого регистра 13, так как код двоичный.

Таким образом, на выходе регистра 13, а следовательно и на выходе устройства Q формируетс  код числа МВых, равного численному значению амплитуды входного сигнала

Nv

NP

cos

,лЫ

-)

N

Если амплитуда входного сигнала не превышает уровн  V (фиг. 2, а, пунктир), то импульсы генератора 1 на выход компаратора 3 не проход т, а на выход компаратора 2

0 проход т в течение промежутка времени ta- t4 (фиг. 2,ж). За указанный промежуток времени на счетный вход счетчика 9 поступит N импульсов генератора 1. При этом сигнал на выходе элемента 14 будет соответст5 вовать логическому О, элемент 15 будет закрыт по первому входу, а переключатели 11.1-11.П установ тс  в такое состо ние, что адресные входы блока 12 окажутс  подключенными к соответствующим выходам счетчика 9. В результате на адресные входы

пока 12 поступит код числа N , а на выхо- Дах блока 12 сформируетс  код числа ЫВых

авного численному ходного сигнала:

Nv

значению

NBbix

N 2 cos ( -ft)

Код этого числа перепишетс  в регистр

3, однако сдвигу этот код подвергнут не

(удет, так как импульс с выхода элемента 8

через элемент 15 в этом случае не пройдет.

Таким образом, в любом случае, если омплитуда входного сигнала не менее уровн  V/2, на выходе устройства формируетс  код числа, равного численному значению лмплитуды входного сигнала, | Помехоустойчивость в предлагаемом устройстве, как и в прототипе, обеспечиваетс  за счет того, что оценка амплитуды носит интегральный характер, и отдельные превышени  мгновенного делени  опорного напр жени , св занные с аддитивными шумами, компенсируютс  занижением входного уровн  в другие промежутки времени из-за вли ни  этих шумов.

В прототипе при той же точности оценки минимальна  амплитуда входного сигнала равна V, т.е. в два раза больше, а максимальна  - така  же, как и в предлагаемом устройстве. Это позвол ет сделать вы- иод, что динамический диапазон амплитуд обрабатываемых сигналов в предлагаемом устройстве шире, чем в прототипе.

I Ф о р м у л а и з о б р е т е н и  

Устройство дл  оценки амплитуды узко- юлосного случайного процесса, содержа- цее первый компаратор, первый счетчик, лок пам ти, регистр и генератор тактовых шпульсов, выход блока пам ти соединен с информационным входом регистра, выход

первого компаратора соединен со счетным входом первого счетчика, выход регистра  вл етс  выходом устройства, отличающеес  тем, что, с целью расширени 

динамического диапазона амплитуд измер емых сигналов, в него введены второй компаратор, второй счетчик, элемент ИЛИ, элемент И, переключатели, элемент задержки , два формировател  импульсов, делитель напр жени  и усилитель-ограничитель, вход которого соединен с информационным входом устройства и информационными входами компараторов, выход усилител -ограничител  подключен к входу первого формировател  импульсов и через второй формирователь импульсов - к входу управлени  записью регистра и ко входу элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключей к входу управлени  считыванием регистра, вход опорного сигнала устройства соединен с входом делител  напр жени  и входом задани  уровн  второго компаратора , тактовый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и тактовому входу первого компаратора, вход задани  уровн  которого подключен к выходу делител  напр жени , выход второго компаратора соединен со счетным входе

второго счетчика, разр дный выход которс ключей к первым информационным входам переключателей и входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом элемента И и управл ющими

входами переключателей, выходы которых соединены с адресными входами блока пам ти , выход первого формировател  импульсов подключен к входам сброса второго и первого счетчиков, разр дный выход первого счетчика соединен с вторыми информационными входами переключателей.

U

ч v-

ff

й/г;

Ґ

t,

4

-W

t

t