SU1248065A1 - Стохастический вольтметр (его варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике дл  измерени  интенсивности детермировакных и случайных сигналов. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Устройство содержит аналоговый компаратор 1, блок 3 кодо-аналогового преобразовани  и блок 5 цифровой обработки. Введение генератора 2 псевдослучайг ных чисел, элемента ИСКЛЮЧАКЙЦЕЕ ИЛИ А позвол ет примен ть только один аналоговый канал с одним аналоговым компаратором . Б описании рассмотрен вариант выполнени  стохастического вольтметра, в который дополнительно введена группа элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ. При таком исполнении блок 3 ко- до-ан апогового преобразовани  может быть выполнен на цифроаналоговом преобразователе . 2 с. и 4 з.п. ф-лы. 6 ил. $ (Л : 00 о 05 ел ipus.r фиг .ff

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к цифровым приборам дл  измерени  интенсивности детермированных и случайных сигналов, в том числе среднеквадра- тического и среднего абсолютного значений переменного напр жени , а также среднего значени  посто нного напр жени  обеих пол рностей, и может быть использовано в технике св зи , в производствeiiHfeix испытани х различных радиоэлектронных приборов и систем, а также в процессе научных исследований.

Целью изобретени   вл етс  повыше ние точности измерени .

На фиг. приведена структурна  схема устройства по первому варианту на фиг.2 и 3 - блок кодо-аналогового преобразовани  устройства по первому варианту; на фиг.4 - структурна  схе ма устройства по второму варианту; на фиг.5 и 6 - блок кодо-аналогового преобразовани  устройства по второму варианту.

Устройство по первому варианту (фиг.1) содержит аналоговьш компаратор 1, один вход которого соединен с входом устройства, генератор 2 псевдослучайных чисел (ГГИ), выход которого соединен через блок 3 кодо- аналогового преобразовани  (БКАЛ) с другим входом аналогового компаратора 1, выход которого соединен с первым входом элемента А ИСКЛОЧАЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока 5 цифровой обработки (БЦО), второй вход которого соединен с выходом ГПЧ 2, а выход - с выходом устройства, дополнительный выход ГПЧ 2 соединен с вторым входом БКАП 3 и вторым входом элемента 4 ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ.

Блок 3 кодо-аналогового преобразовани  может быть выполнен на циф- роанапоговом преобразователе 6, аналоговом инверторе 7 и электронном,не реключателе 8, причем выход цифро- аналогового преобразовател  6 соединен с первым вьгоодом электронного nf-реключател  8 и с входом аналогового инвертора 7, выход которого подключен к второму выводу электронного переключател  8, первый вход блока 3 кодо-аналогового преобразование подключен к входу цифроанацо- гового переключател  8 и второй вход - к управл ющему входу элект- |рнного переключател  8 (фиг.2).

10

15

480652

Блок 3 кодо-анапогового преобразовани  может также быть выполнен на цифроаналоговом преобразователе 6, электронном переключателе 8, причем вход опорного напр жени  цифро- аналогового преобразовател  6 подключен к переключающему выводу электронного переключател  8, первый и второй выводы которого подключены к клеммам опорного напр жени  с положительной и отрицательной пол рностью соответственно, первый вход и выход блока 3 кодо-аналогового преобразовани  подключены соответственно к входу и выходу цифроанало- гового преобразовател  6, а второй вход - к управл ющему входу электронного переключател  8 (фиг.З). Устройство по второму варианту

2Q дополнительно содержит руппу 9 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом генератора 2 псевдослучайных чисел и вторые входы - с дополнительным вы25 ходом генератора 2 псевдослучайных чисел, и выходы которых подключены к первому входу блока 5 цифровой обработки (фиг.4).

При таком исполнении стохастического вольтметра блок 3 кодо-аналогового преобразовани  может быть выполнен на цифроаналоговом преобразователе 6, элементе 10 калиброванного напр жени  смещени  и электронном переключателе 8, причем выход цифроаналогового преобразовател  6 присоединен к одному выводу электронного переключател  8 непосредственно и через элемент 1U калиброванного напр жени  смещени  - к другому выводу электронного переключател  В, переключающий вывод которого подключен к выходу блока 3 кодо-аналогового преобразовани , первый вход которого соединен с входом цифроаналогового преобразовател  6 а второй вход - с управл ющим входом электронного переключател  8 (фиг.З).

В блоке 3 кодо-аналогового преобразовани  к клеммам опорного напр жени  цифроаналогового преобразовател  6 могут быть подключены также источники положительного и отрицательного опорных напр жений соответственно, имеющих одинаковое

55 абсолютное значение, причем оба входа блока 3 кодо-аналоговогопреобразовани  подключены к входу цифроаналогового преобразовател  6,а выход блока 3

30

35

40

45

50

3

кодо-аналогового преобразовани  подключен к выходу цифроаналогового преобразовател  6 (фиг,6).

Стохастический вольтметр работает следующим образом.

Генератор 2 псевдослучайных чисел вырабатывает на входе блока 3 кодо-аналогового преобразовани  последовательность псевдослучайных чисел . С дополнительного выхода ГПЧ 2 случайный сигнал поступает на второй вход БКАП 3, определ ющий знак выходного напр жени  БКАП 3. Таким образом аналоговый компаратор 1 сравнивает входное напр женке x(t) с выходным напр жением БКАП 3 q , имеющим псевдослучайную величину и случайный знак. Выходной сигнал компаратора 1 подаетс  через элемент 4 ИСКШОЧАЩЕЕ ИЛИ к второму входу блока 5 цифровой обработки. На другой вход элемента 4 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подаетс  сигнал с дополнительного выхода ГПЧ 2. В зависимости от этого сигнала, определ ющего знак выходного напр жени  БКАП 3, выходной сигнал аналогового компаратора 1 поступает на первый вход блока 5 цифровой обработки либо в пр мом, либо в инвертированном коде.

Таким образом на втором входе блока 5 цифровой обработки действует следующий логический сигнал:

1, если и x(t) q.

или qoK,60 и x(t) qo.. .

0,если q О и x(t) q,, или О и x(t) q

Этот сигнал можно записать и в следующем виде:

1,если /x(t)/ /qofc/ О, если /x(t)/ /Яо /

Если сигнал q равномерно распределен в интервале -хо; о1 ро тность по влени  на первом входе блока 5 цифровой обработки логической единицы равна отношению /x(tY/x,

Дл  измерени  среднего абсолютного значени  входного сигнала можно просто считывать эти единицы и масштабировать результат. Но дл  умень- щени  погрешности целесообразно суммировать при каждом такте работы значений

§,,;+- х , если /x(t)/ q (1}

Ч-§ .-2 ,

если /x(t)/ : q

480654

Дл  определени  среднеквадратичес- кого значени - сигнала кода необходимо сумми{)овать при каждом испытании 5 , , если /x(t)/ /qoK/ (2)

г 1

О, если /x(t)/ /

и извлечь квадратный корень и масштабировать результат.

Величина, необходима  дп  вычислени  результата, поступает на первый вход блока 5 цифровой обработки, выход которого  вл етс  выходом устройства .

Получение на выходе БКАП 3 сигнала другой пол рности можно осуществить с помощью аналогового инвертора 7 на выходе ЦАП 6 и электронного переключател  8 (фиг.2).

Инвертирование пол рности выходного напр жени  БКАП 3 можно осуществить и за счет изменени  знака опорного напр жени  ЦАП 6 с помощью электронного переключател  J, который управл етс  с дополнительного выхо-. да ГПЧ 2 (фиг.З).

На выходе БКАП 3 также можно получить псевдослучайный сигнал обеих пол рностей, если вместо инвертиро- вани  выходного напр жени  ЦАП 6 примен ть смещение выходного напр жени  ЦАП 6 с отрицательным знаком (относительно самого выходного напр жени  ЦАП 6) .

Дл  достижени  соответстви  между выходным напр жением БКАП 3 и кодом , поступающим на первый вход блока 5 цифровой обработки, этот код должен быть инвертирован при другой (отрицательной) пол рности. Дл  этого примен етс  дополнительна  группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, включенных между выходом ГПЧ 2 и первым входом блока 5 цифровой обработки. Вторые входы этих элементов подключаютс  к дополнительному выходу ГПЧ 2, определ ющему знак выходного напр жени  БКАП 3 (фиг.4).

Дл  получени  другой пол рности выходного напр жени  можно примен ть на выходе ЦАП 6 элемент 10 калибро- ванного напр жени  смещени  и электронный переключатель 8, подключающий на выход БКАП 3 выходное напр - женке ЦАП 6 непосредственно или со смещением в зависимости от сигнала на дополнительном выходе ГПЧ 2 (фиг.З). Смещение, вносимое элементом калиброванного напр жени  смещени , следует выбирать равным полному диапазону изменени  выходного напр жени  ЦАП 6, и знак этого смещени  должен быть противоположным по отношению к выходному напр жению ЦАП 6.

Необходимое смещение выходного напр жени  можно получить и при пода че на клеммы опорного напр жени  ЦАП 6, служащего в качестве БКАП 3, напр жений , которые равны по абсолютной величине, но различны по знаку. Тогда дополнительньш выход ГПЧ 2 под ключаетс  пр мо к одному (старшему) разр ду ЦАП 6(фиг.6).

Предлагаемый стохастический вольтметр выгодно отличаетс  от известных аналогичных устройств применением только одног.о аналогового канала с одним аналоговым компаратором, обеспечивающим существенное повышение -точности измерени , а также упрощение устройства.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   1.Стохастический вольтметр, содержащий аналоговый компаратор, пер- вьм вход которого подключен к входу устройства, генератор псевдослучай- ных чисел, присоединенный выходом к одному входу блока цифровой обработки и через блок кодо-аналогового преобразовани  к второму входу аналогового компаратора, выход блока цифровой , обработки соединен с выходом устройства , отличающийс 

   тем, что, с целью повышени  точности в него введен элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, а генератор псевдослучайных чисел снабжен дополнительным выходом, причем один вход элемента ИСКЛЮЧАНЩЕ ИЛИ соединен с выходом аналогового компаратора, другой вход - с дополнительным выходом генератора псевдослучайных чисел и с вторым входом блока кодо-аналогового преобразовани , а вых;од - с другим входом блока цифровой обработки.

   2.Вольтметр по п.1, .о т л и - чающийс  тем, что блок кодо- аналогового преобразовани  содержит цифроаналоговый преобразователь, аналоговый инвертор и электронный переключатель, причем выход цифро- аналогового преобразовател  соединен с первым выводом электро нного
2. Q

   Q 5

   5

   0

   5

   переключател  и с входом аналогового инвертора, выход которого подключен к второму выводу электронного переключател , перв ый вход блока кодо-аналогового преобразовани  подключен к входу цифроаналогового преобразовател , выход - к переключающему выводу электронного переключател  и второй вход - к управл ющему входу электронного переключател .

   3, Вольтметр по п.1, отличающийс  тем, что блок кодо- аналогового преобразовани  содержит цифроаналоговый преобразователь и электронный переключатель, причем вход опорного напр жени  цифроаналогового преобразовател  подключен к переключающему выводу электронного переключател , первый и второй выводы которого подключены к клеммам опорного напр жени  с положительной и отрицательной пол рностью соответственно , первый вход и выход блока кодо-аналогового преобразовани  подключены к входу и выходу цифро- аналогового преобразовател  соответственно , а второй вход - к управл ющему входу электронного переключател  .

   4. Стохастический вольтметр, содержащий аналоговый компаратор, первый вход которого подключен к входу устройства, генератор псевдослучайных чисел, присоединенный выходом через блок кодо-аналогового преобразовани  к второму входу аналогового компаратора, причем выход блока цифровой обработки соединен с выходом устройства, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группа элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, блок кодо-аналогового преобразовани  и генератор псевдослучайных чисел снабжены дополнительным выходом , причем один вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом аналогового компаратора, другой вход - с первыми входами группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, с вторым вхо- .дом блока кодо-аналогового преобразовани  и с дополнительным выходом генератора псевдослучайных чисел, а выход - с одним входом блока цифровой обработки, вторые входы группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходом генератора псевдослучайных

   71

   чисел, а их выходы - с другим входом блока цифровой обработки,

   3. Вольтметр по п.А, отличающий с   тем, что блок кодо-ана- логового преобразовани  содержит-циф роаналоговый преобразователь, элемент калиброванного напр жени  смещени  и электронный переключатель, причем выход цифроаналогового преобразовател  присоединен к одному выводу электронного переключател  непосредственно и через элемент калиброванного напр жени  смещени  к другому выводу электронного переключател , переключающий вывод которого подключен к выходу блока кодо-анало- гового преобразовани , первый вход Которого соединен с входом цифроана48065
3. логового преобразовател , а второй вход - с управл ющим входом электронного переключател .

   6. Вольтметр по п,4, о т л и 5 чающийс  тем, что в блоке кодо-аналогового преобразовани  к клеммам опорного напр жени  цифро- аналогового преобразовател  подключены источники положительного и от10 рицательного напр жений соответственно , имеющих одинаковое абсолютное значение, причем оба входа блока кодо-аналогового преобразовани  подключены к входу цифроанаf5 логового преобразовател , а выход блока кодо-аналогового преобразовани  подключен к выходу цифроаналогового преобразовател .

   Фиг.2

   фиг. 3

   фае.

   Редактор М.Бандура

   Составитель В,Быков Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

   Заказ 4141/58Тираж 816 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие,г.Ужгород,ул.Проектна ,4

   фиг.5