SU864136A1 - Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов - Google Patents

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах.

Известен стробоскопический преобразователь, содержащий смеситель, выход которого соединен с входом усили теля-расширителя, первый вход - с шиной входного сигнала й входом блока синхронизации, а второй вход с выходом генератора строб-импульсов, вход которого подключен к выходу блока автосдвига £lj.

Недостаток этого устройства - низкая точность воспроизведения формы сигнала, обусловленная нестабильностью блоков синхронизации и автосдвига и отсутствие возможности автоматического выбора необходимого сочетания параметров генераторов блока автосдвига.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов^„ςο2 держащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с импульсным входом генератора строб-импульсов, выходом подключенного ко второму входу смесителя, первый вход которого связан с шиной преобразуемого сигнала, а выход с входом усилителя-расширителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходами подключенного к первым входам сумматора, выходы которого связаны с входами сдвиговых регистров, а вторые входы - с выходами сдвиговых регистров и входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом смесителя [2].

Недостатком этого устройства является низкая точность воспроизведения формы сигнала при произвольных значениях периодов следования стробирующих импульсов и преобразуемого сигнала. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения формы сигнала при произвольных значениях периодов следования стробирующих импульсов и исследуемого сигнала.

Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с импульсным входом генератора строб-импульсов, выходом подключенного ко второму входу смесителя, первый вход которого связан с шиной преобразуемого сигнала, а выход с входом усилителя-расширителя, выход которого соединён с входом ана- . лого-цифрового преобразователя, и сдвиговые регистры, снабжен блоком совпадений, формирователем импульсов, управляющим счетчиком импульсов, элементом ИЛИ, дополнительным формирователем периода расширенного импульса, дешифратором, счетчиком периодов следования импульсов, счетчиком выборок, блоком памяти и блоком вычислений, первый вход которого связан с выходом счетчика периодов следования импульсов, второй вход - с выходом счетчика выборок, управляющий вход - с третьим выходом дешифратора и вторыми управляющими входами сдвиговых регистров, управляющий выход - с установочным входом управляющего счетчика импульсов, а информационный выход с адресным входом блока памяти, информационные входы которого соединены с выходами сдвиговых регистров, первыми управляющими входами подключенных к управляющему входу счетчика периодов следования импульсов, управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, второму входу элемента ИЛИ, управляющему входу счетчика выборок и второму выходу, дешифратора, первый выход которого связан с первым входом элемента ИЛИ, а вход - с выходом управляющего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом блока совпадений, первым входом подключенного к выходу формирователя импульсов, а вторым входом - к выходу генератора строб-импульсов, управляющий вход которого связан с выходом элемента ИЛИ, а импульсный вход - со счетным входом счетчика выборок, причем вход дополнительного формирователя импульсов соединен с выходом усилителя-расширителя, выход - с входом формирователя импульсов и счётным входом счетчика периодов следования импульсов, а выходы аналого-цифрового преобразователя - с информационными входами сдвиговых регистров.

Структурная электрическая схема устройства представлена на чертеже.

Преобоазователь содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 строб-импульсов, блок 3 совпадений, смеситель 4, формирователь 5 импульса, управляющий счетчик 6 импульсов, элемент 7 ИЛИ, усилитель-расширитель 8, формирователь 9 периода расширен-ного импульса, дешифратор 10, аналогоцифровой преобразователь 11, счетчик 12 периодов следования импульсов, счетчик 13 выборок, сдвиговые регистры 14, блок 15 памяти, блок 16 вычислений, блок 17 отображений.

Устройство работает следующим образом .

В начальный момент времени возбуждается первый выход дешифратора 10 и через элемент 7 ИЛИ на управляющий вход генератора 2 строб-импульсов подается потенциал, разрешающий формирование строб-импульсов. Строб-импульсы начинают поступать на второй вход' блока 3 совпадений и на второй вход смесителя 4, с выхода которого через усилитель-расширитель 8 расширенный сигнал подается на входы преобразователя 11 и формирователя 9 периода расширенного импульса. Так как возбужден только первый выход дешифратора 10, преобразователь 11 не включен и расширенный сигнал воспринимается только формирователем 9. Формирователь 9 формирует прямоугольные импульсы, период следования которых совпадает с периодом следования усиленного и расширенного сигнала, поступающего на ее вход. Эти импульсы подаются на вход формирователя 5, где они стандартизируются по длительности. Кроме того, прямоугольные импульсы с выхода формирователя 9 поступают на счетный вход счетчика 12 периодов, но не подсчитываются, так как счетчик 12 еще не включен. По этой же причине не подсчитываются импульсы генератора 1 тактовых импульсов, поступающие на счетный вход счетчика 13 выборок. Таким образом, на вход блока 3 совпадений подаются строб-импульсы и стандартизованные импульсы с периодом следования, равным периоду расширенного сигнала. В момент совпадения этих импульсов на выходе блока 3 совпадений появляется сигнал, который поступает на счетный вход управляющего счетчика 6 и изменяет его состояние, что приводит к возбуждению второго выхода дешифрато5 pa 10. При этом на управляющие входы преобразователя 11, первые управляющие входы регистров 14, управляющие входы счетчика 12 периодов, счетчика 13 выборок и, через элемент 7 ИЛИ^ на управляющий вход генератора 2 стробимпульс ов подается разрешающий потенциал. В этом случае устройства 2-10 работают, как описано выше и, кроме того, счетчик 12 подсчитывает число периодов усиленного и расширенного сигнала, счетчик 13 подсчитывает импульсы генератора 1 тактовых импульсов, а преобразователь 11 в соответствии с поступлением строб-импульсов осуществляет преобразование выборок в цифровой код и записывает его в первые разряды регистров 14 сдвига, информация в которых сдвигается в каждом такте аналого-цифрового преобразователя.

Описанные операции выполняются до тех пор, пока не произойдет повторное совпадение одного из строб-импульсов со стандартизованным импульсом с выхода формирователя 5. При этом в очередной раз изменяется состояние управляющего счетчика 6 и возбуждается третий выход дешифратора 10. В результате прекращается формирование стробимпульсов, преобразование выборок в цифровой код и запись в регистры 14 сдвига, подсчет числа периодов расширенного сигнала и импульсов генератора 1, так как с управляющих входов генератора 2, преобразователя 11, регистров 14, счетчика 12 и счетчика 13 снимается потенциал, разрешающий их работу. В то же время с третьего выхода дешифратора 10 подается разрешение на работу блока вычисления 16 и регистров 14 сдвига совместно с блоком вычисления 16.

При этом- работа устройства строит>ся следующим образом.

Сначала в соответствии с алгоритмом блока вычисления 16 рассчитывается ад— рес кода выборки, которая была последней записана в первые разряды регистров 14 сдвига по формуле

A; = (t - N_n) mod Ng где i — номер выборки в порядке поступления (i=1,...,Νθ), адрес которой рассчитывается ;

— число, периодов расширенного сигнала в интервале между двумя последовательными совпадениями сформированных импульсов периода расширенного сигнала и строб-импульсов, подсчитанное счетчиком 12;

Ng — число выборок в вышеуказанном периоде, подсчитанное счетчиком 13;

mod — операция взять по модулю.

В соответствии с рассчитанным адресом А^ цифровой код выборки записывается в блок памяти 15, а в первые разряды регистров 14 сдвига сдвигается код предпоследней выборки, для которой опять рассчитывается адрес и, в. соответствии с этим адресом, код предпоследней выборки записывается в блок памяти 15. Таким образом, коды выборок поступают в первые разряды регистров 14 сдвига уже в порядке, обратном тому, в котором они заносились прербразователем 11, и переписываются в блок пам-ти 15 в .соответствии с адресом А^ до тех пор, пока в блок памяти 15 не будут переписаны все коды выборок. При ί = 0 блок вычислений 16 прекращает расчет адресов А^ и через свой управляющий выход устанавливает управляющий счетчик 6 в первоначальное состояние. При этом вновь возбуждается первый выход дешифратора 10 и ^работа стробоскопического цифрового .^преобразователя сигналов возобновилется. В блок памяти 15 при этом в каждом цикле преобразования (после ί=θ) оказываются записанными в хронологическом порядке коды выборок, соответствующие входному сдвигу. Из блока памяти 15 эти коды передаются в блок 17 отображения. Сигнал, воспроизведенный по выборкам, считанным из блока 15 памяти в порядке естественного возрастания адресов ячеек, т.е. А^ ® = 1,...,Ng, характеризует расширенную копию исходного сигнала точнее, чем сигнал на выходе усилителя-расширителя 8. Из-за того, что выборки исследуемого сигнала берутся строб-импульсами, несинхронизир.ова иными с сигналом, форма расширенного сигнала на выходе усилителя-расширителя 8 не соответствует форме исходного сигнала. Путем корректировки расширенного сигнала, достигаемой изменением по— рядка следования выборок при воспроизведении, восстанавливаются пропор ции сигнала и устраняются изломы, отсутствующие в исходном сигнале.

Устройство позволяет уменьшить погрешность при воспроизведении формы исходного сигнала при различных сочетаниях периодов следования строб-импульсов и исследуемого сигнала изобретения.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электроиз мерительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах. Известен стробоскопический преобразователь , содержащий смеситель, выход Kotoporo соединен с входом усилител -расширител , первый вход - с шиной входного сигнала и входом блока синхронизации, а второй вход - с выходом генератора строб-импульсов, вход которого подключен к выходу блока автосдвига fIj. Недостаток этого устройства - низка  точность воспроизведени  формы сигнала, обусловленна  нестабильность блоков синхронизации и автосдвига и отсутствие возможности автоматическо го выбора необходимого сочетани  пара метров генераторов блока автосдвига. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности  вл етс  цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов „содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с импульсным входом генератора строб-импульсов, выходом подключенного ко второму входу смесител , первый вход которого св зан с шиной преобразуемого сигнала, а выход с входом усилител -расширител , выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразовател , выходами подключенного к первым входам сумматора, выходы которого св заны с входами сдвиговых регистров, а вторые входы - с выходами сдвиговых регистров и входами цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с третьим входом смесител  2 . Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность воспроизведени  формы сигнала при произвольных значени х периодов следовани  стробирующих импульсов и преобразуемого сигнала. Цель изобретени  - повьш1ение точности воспроизведени  формы сигнала ри произвольных значени х периодов следовани  стробирующих импульсов и исследуемого сигнала. Цифровой стробоскопический преобра зователь электрических сигналов, содержадций генератор тактовых июгульсов выход которого соединен с импульсным входом генератора строб-импульсов, вы ходом подключенного ко второму входу смесител , первый вход коть1рого св зан с шиной преобразуемого сигнала, а выход с входом усилител -расширител , выход которого соединён с входом аналого-цифрового преобразовател , и сдвиговые регистры, снабжен блоком совпадений, формирователем импу.-гьсов, управл ющим счетвдком импульсов, элементом ИЛИ, дополнительным формирователем периода расширенного импульса, дешифратором, счетчиком периодов следовани  импульсов, счетчиком выборок, блгком пам ти и блоком вычислений, первый вход которого св зан с выходом счетчика периодов следовани  импульсов , второй вход - с выходом счетчика выборок, управл ющий вход - с третьим выходом дешифратора и вторыми управл  1ЦШ4И входами сдвиговых регистров, управл ющий выход - с установочным входом управл ющего счетчика импульсов, . а информационный выход с адресным вхо дом блока пам ти, информационные вход которого соединены с выходами сдвиговых регистров, первыми управл ющими входами подключенных к управл ющему входу счетчика периодов следовани  импульсов, управл ющему входу аналого-цифрового преобразовател , второму входу элемента ИЛИ, управл ющему входу счетчика выборок и второму выходу , дешифратора, первый выход которого св зан с первым входом элемента ИЛИ, а вход - с выходом управл ющего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом блока совпадений , первым входом подключенного к выходу формировател  импульсов, а вторым входом - к выходу генератора строб-импульсов, управл ющий вход которого св зан с выходом элемента ИЛИ а импульсный вход - со счетным входом счетчика выборок, причем вход дополнительного формировател  импульсов соединен с выходом усилител -расширител , выход - с входом формировател  импульсов и счётным входом счетчика периодов следовани  импульсов, а выходы аналого-цифрового преобразовател  - с информационными входами сдвиговых регистров. 64 Структурна  электрическа  схема устройства представлена на чертеже. Преобоазователь содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 строб-импульсов, блок 3 совпадений, смеситель А, формирователь 5 импульса , управл ющий счетчик 6 импульсов, элемент 7 ИЛИ, усилитель-расширитель 8, формирователь 9 периода расширен-ного импульса, дешифратор 10, аналогоцифровой преобразователь 11, счетчик 12 периодов следовани  импульсов, счетчик 13 выборок, сдвиговые регистры 14, блок 15 пам ти, блок 16 вычислений , блок 17 отображений. Устройство работает следующим образом . В начальный момент времени возбуждаетс  первый выход дешифратора 10 и через элемент 7 ИЛИ на управл ющий вход генератора 2 строб-импульсов подаетс  потенциал, разрешающий формирование строб-импульсов. Строб-импульсы начинают поступать на второй вход блока 3 совпадений и на второй вход смесител  4, с выхода которого через усилитель-расширитель 8 расширенный сигнал подаетс  на входы преобразовател  11 и формировател  9 периода расширенного импульса. Так как возбужден только первый выход дешифратора 10, преобразователь 11 не включен и расширенный сигнал воспринимаетс  только формирователем 9. Формирователь 9 формирует пр моугольные импульсы, период следовани  которых совпадает с периодом следовани  усиленного и расширенного сигнала, поступающего на ее вход. Эти импульсы подаютс  на вход формировател  5, где они стандартизируютс  по длительности. Кроме того, пр моугольные импульсы с выхода формировател  9 поступают на счетный вход счетчика 12 периодов, но не подсчить как счетчик 12 еще не вклюваютс , так чен. По этой же причине не подсчитываютс  импульсы генератора J тактовых импульсов, поступающие на счетный вход счетчика 13 выборок. Таким образом, на вход блока 3 совпадений подаютс  строб-импульсы и стандартизованные импульсы с периодом следовани , равным периоду расширеиного сигнала. В момент совпадени  этих импульсов на выходе блока 3 совпадений по вл етс  сигнал, который поступает на счетный вход управл ющего счетчика 6 и измен ет его состо ние, что приводит к возбуждению второго выхода дешифрато5 pa 10. При этом на управл ющие входы преобразовател  11, первые управл ющие входы регистров 14, управл ющие входы счетчика 12 периодов, счетчика 13 выборок и, через элемент 7 ИЛИ н управл ющий вход генератора 2 стробимпульсов подаетс  разрешающий потен циал. В этом случае устройства 2-10 работают, как описано выще и, кроме того, счетчик 12 подсчитывает число периодов усиленного и расширенного сигнала, счетчик I3 подсчитьгоает импульсы генератора 1 тактовьгх импульсов , а преобразователь 11 в соответствии с поступлением строб-импульсов осуществл ет преобразование выборок цифровой код и записывает его в первые разр ды регистров 14 сдвига, информаци  в которых сдвигаетс  в каждом такте аналого-цифрового преобразовател  . Описанные операции выполн ютс  до тех пор, пока не произойдет повтортое совпадение одного из строб-импульсов со стандартизованным импульсом с выхода формировател  5. При этом в очередной раз измен етс  состо ние управл ющего счетчика 6 и возбуждаетс  третий выход дешифратора 10. В рёзуль тате прекращаетс  формирование стробимпульсов , преобразование выборок в цифровой код и запись в регистры 14 сдвига, подсчет числа периодов расширенного сигнала и импульсов генератора 1, так как с управл ющих входов генератора 2, преобразовател  11 регистров 14, счетчика 12 и счетчика 13 снимаетс  потенциал, разрешающий их работу. В то же врем  с третьего выхода дешифратора 10 подаетс  разрешение на работу блока вычислени  16 и регистров 14 сдвига совместно с бло ком вычислени  16. При этом работа устройства строит ,с  следующим образом. Сначала в соответствии с алгоритмом блока вычислени  16 рассчитываетс  адрес кода выборки, котора  была послед ней записана в первые разр ды регистров 14 сдвига по формуле А,- (t-N«) mod NB где i - номер выборки в пор дке постуш1еш1Я (,. .. ,N9), адрес которой А рассчитывает с ; 6 Nj - число, периодов расширенного сигнала в интервале между двум  посл-тдовательными совпадени ми сформированных импульсов периода расширенного сигнала и строб-импульсов, подсчитанное счетчиком 12; Ng - число выборок в вышеуказанном периоде, подсчитанное счетчиком 13; mod - операци  вз ть по модулю. В соответствии с рассчитанным адресом А цифровой код выборки записываетс  в блок пам ти 15, а в первые разр ды регистров 14 сдвига сдвигаетс  код предпоследней выборки, дл  которой оп ть рассчитываетс  адрес и, в. ; соответствии с этим адресом, код предпоследней выборки записываетс  в блок пам ти 15. Таким образом, коды выборок поступают в первые разр ды регистров 14 сдвига уже в пор дке, обратном тому, в котором они заносились прербразователем 11, и переписьшаютс  в блок памгти 15 в .соответствии с адресом А до тех пор, пока в блок пам ти 15 не будут переписаны все коды выборок. При i О блок вычислений 16 прекращает расчет адресов А и через свой управл ющий выход устанавливает управл ющий счетчик 6 в первоначаль ,ное состо ние. При этом вновь возбужда етс  первый выход дешифратора 10 и работа стробоскопического цифрового 11реобразовател  сигналов возобновл етс . В блок пам ти 13 при этом в каждом цикле преобразовани  (после ) оказьюаютс  записанными в хронологическом пор дке коды выборок, соответствующие входнсжу сдвигу. Из блока пам ти 15 эти коды передаютс  в блок 17 отображени . Сигнал, воспроизведенный по выборкам, считанным из блока 15 пам ти в пор дке естественного возрастани  адресов  чеек, т.е. А « 1,...,N, характеризует расширенную копию исходного сигнала точнее, чем сигнал на выходе усилител -расширител  8. Из-за того, что выборки исследуемого сигнала берутс  строб-импульсами , несинхронизиррваиными с сигналом, форма расширенного сигнала на выходе усилител -расширител  8 не соответствует форме исходного сигнала Путем корректировки расширенного сигнала, достигаемой изменением пор дка следовани  выборок при воспроизведении , восстанавливаютс  пропор- 7 ции сигнгша и уст)ан ютс  изломы, отсутствующие в исходном сигнале. Устройство позвол ет уменьшить погрешность при воспроизведении формы исходного сигнала при различных сочетани х периодов следовани  строб-импульсов и исследуемого сигнала изобре тени . Формула изобретени  Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов со держащий генератор тактовых импульсов выход которого соединен с импульсным входом генератора строб-импульсов, вы ходом подключенного ко второму входу смесител , первый вход которого св за с шиной преобразуемого сигнала, а выход с входом усилнтел -распмрител , выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразовател , и сдвиговые регистры, о т л и ча ющ и и с   тем, что, с целью повьгаени  точности воспроизведени  формы сигнала при произвольных значени х периодов следовани  стробирунлчих импульсов к исследуемого сигнала, он снабжен блоком совпадений, формирователем импульсов, управл ющим счетчиком импульсов, элементом ИЛИ, формирователем периода расширенного импульса , дешифратором, счетчиком гзриодов следовани  импульсов, счетчиком выборок, блоком пам ти и блоком вычислений, первый вход которого св  зан с выходом счетчика периодов след вани  импульсов, второй вход - с выходом счетчика выборок, управл ннций вход - с третьим выходом дешифратора 6 И втопьми управл юш 1 ми входами сдвиговых регистров, заправл ющий выход с установочным входом управл ющего счетчика импульсов, а информационный выход с адресным входом блока пам ти, информационные входы которого соедине1{ы с выходаьт сдвиговых регистров, первыми управл ющими входами подключенных к управл ющему входу счетчика периодов следовани  импульсов, управл ющему входу аналого-цифрового преобразовател ,второму входу элемента ШШ, управл ющему входу счетчика выборок и второму выходу дешифратора, первый выход которого св зан с первьп входом элемента ИЛИ, а вход - с выходом управл ющего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом блока совпадений, первым входом подключенного к выходу формировател  импульсов, .а вторым входом - к выходу генератора строб-импульсов, управл ющий вход которого св зан с выходом элемента ИЛИ, а импульсный входсо счетным входом счетчика выбброк, причем вход формировател  периода расширенного импульса соединен с выходом усилител -расширител , выход - с входом формировател  импульсов и счетным входом счетчика периодов следовани  импульсов, а выход аналого-цифрового преобразовател  - с информационными входамн сдвиговых регистров. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Р бинин Ю.А. Стробоскопическое осциллографирование. М., Советское радио,
2. 2.Авторское свидетельство СССР 519637, кл. G 01 R 13/02, J974 ( прототип).