SU866483A1 - Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов - Google Patents

Description

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

(И) 866483 (61) Дополнительное кает, свид-ву - (22) Заявлено 25.12.79 (21) 2857930/18-21 с присоединением заявки №- (23) Приоритет -

Опубликовано 23.09.81. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 2 3.0.9.81 (51)М. Кл.³

G 01 R 13/02 (53) УДК 681.142.

.9(088.8)

(54) ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в преобразователях мгновенных значений широкопо'люсных сиг— налов в цифровой код.

Известен цифровой стробоскопический преобразователь, содержащий стробгенератор, дискриминатор мгновенных . значений, коммутаторы, элементы совпа-¹⁰ дения, вентили, реверсивные счетчики, предназначенные для хранения цифровой информации о первой и второй точке преобразованного сигнала, выходы которых через коммутатор соединены 15 со входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и декадный счетчик [1].

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, что связано с дополнительным преобразованием информации реверсивных счетчиков, представленной в параллельном виде, в последовательный код, необходимый при усреднении результатов измерения посредством декадного счетчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровойстробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий ‘генератор стробимпульсов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход -. со вторым входом смесителя,первый вход которого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход - к входу усилителя-расширителя, а третий вход · к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усилителя-расширителя соединен с входом компаратора [2}.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, что обусловлено длительным временем обработки результатов цифровых преобразований. Такая обработка используется для уменьшения влияния шумов 20 стробпреобразователя на результаф преобразования и заключается в усреднении результатов по 1, 16, 32, 64, 128 замерам при измерении мгновенного значения сигнала в один и тот же момент времени.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой стробоскопический пре30 образователь электрических сигналов, содержащий генератор стробимпульсов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход - со вторым вх.одом смесителя, первый вход которого подключен к шине преобразуе мого сигнала, выход “ к входу усилителя-расширителя , а третий вход к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя, .вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усилителя5 расширителя соединен с входом компаратора, снабжен двумя реверсивными счетчиками, элементом И-НЕ и элемен- том ИЛИ-HE, первый вход которого подключен к первому входу блока отработ- 15 ки компенсационного напряжения и вы ходу переноса первого реверсивного счетчика, второй вход - ко второму входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса второго реверсивного счетчика, а выход - к установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков, причем вход прямого счета первого и вход обратного счета второго реверсивных счетчиков связаны с выходом компаратора и первым входом элемента И-НЕ, а вход обратного счета первого и вход прямого счета второго реверсивных счетчиков соединены с выходом элемента И-НЕ, второй вход ко- 30 торого подключен ко второму выходу блока управления.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. 35

Устройстве состоит из генератора 1 стробимпульсов, смесителя 2, усилителя-расширителя 3, компаратора 4, первого и второго реверсивных счет- 40 чиков 5 и ?·, элемента И-НЕ 7, элемента ИЛИ-НЕ 8, блока 9 отработки компенсационного напряжения, цифроаналогового преобразователя 10 (ЦАП) и блока 11 управления. 45

Устройство работает следующим об разом.

Стробимпульсы с выхода генератора 1 открывают диоды смесителя 2, в результате чего на его выходе формируется импульс, амплитуда которого пропорциональна разности мгновенного значения входного сигнала и выходного напряжения ЦАП 10.

В зависимости от того достигнет или нет выходной сигнал усилителя- “ расширителя 3 порога компаратора 4, последний вырабатывает сигналы 0. или 1“ , которые подаются на вход прямого счета (+) реверсивного счетчика 5 и вход обратного счета (-) 60 счетчика 6. Срабатывание счетчика происходит по отрицательному фронту сигнала О. Одновременно по этому же сигналу элемент И-НЕ 7 блокирует прохождение импульсов с блока 11 65 управления на входы счетчика 5 и »· счетчика 6.

Если напряжение на входе компаратора 4 значительно больше порога, то в результате многократного стробирования одной и той же точки исследуемого сигнала на выходе его формируется последовательность отрицательных импульсов 0. Так как при этом элемент И-НЕ 7 блокирован, то импульс перенос появится на выходе счетчика 5 через 2⁴ стробированный входной сигнал.;

При напряжений на входе компаратора 4 значительно меньшем порога, на выходе его сохраняется высокий уровень напряжения 1, который разблокирует элемент И-НЕ 7. Блок 11 управления формирует положительные импульсы с небольшой задержкой относительно стробимпульсов, которые через разблокированный элемент И-НЕ 7¹ поступают на вход -счетчика 5 и вход + счетчика 6. В этом случае . импульс перенос появится на выходе реверсивного счетчика 6.

Выходные импульсы счетчиков 5 и 6 поступают на выход элемента 8 ИЛИ-НЕ, на выходе которого через время, равное его внутренней задержке формируется положительный импульс сброса, устанавливающий счетчики 5 и 6 в начальное состояние.

В зависимости от того, на выходе которого счетчика появляется импульс переноса, происходит увеличение или уменьшение двоичного кода блока 9 отработки компенсационного напряжения, что вызывает соответствующие изменения выходного напряжения ЦАП 10., Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь, которая приводит к тому, что абсолютная величина напряжения на выходе ЦАП 10 стремится к значению входного сигнала в момент стробирования_рпри этом амплитуда выходного сигнала усилителярасширителя 3 стремится к величине порога компаратора.

Если ее величина близка к порогу, то в результате воздействия шумов стробпреобразователя на расширенный импульс, выход или сигнал компаратора прижимает значения ”0 или 1. Так как вероятности их появления не равны друг другу, то количество сигналов 0 и 1 на выходе компаратора будет различно. Сигнал перенос на выходах реверсивных счетчиков не появится до тех пор, пока для одного из счетчиков не выполнится условие.

Ν₊-Ν_>/2 где Й₊и И^числа импульсов, поступающих соответственно на '’входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика, п - количество разрядов счетчика.

Рэшение о сигнале больше или меньше принимается за большое число стробирований сигнала, чем для случая отсутствия шумов. Однако, для одной и той же случайной погрешности преобразования, среднее число стробирований на одну ступень уравновешивания в предлагаемом, устройстве меньше, чем при усреднении результатов преобразования в известном устройстве. .

Этот результат является следствием '^υ того, что при аналого-цифровом преобразовании имеются ступени, на которых влияние шумов не существенно. На таких ступенях решение с сигнала больше или меньше выносится за ^5 значительно меньшее число стробирований, чем в известном, что й определяет меньшее число стробирований, необходимое для преобразования мгновенного значения сигнала. Следователь- 20 но, при одной и *гой же погрешности предлагаемое устройство не обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с известными.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в преобра овател х мгновенных значений широкополюсных сиг- налов в цифровой код. Известен цифровой стробоскопичес .кий преобразователь, содержащий стро генератор, дискриминатор мгновенных значений, коммутаторы,элементы совпа ден  , вентили, реверсивные счетчики , предназначенные дл  хранени  цифровой информации о первой и второ точке преобразованного сигнала, выхо ды которых через коммутатор соединены со входом цифроаналогового преобразовател  (ЦАП) и декадный счетчик 1 Недостатком этого устройства  вл  етс  низкое быстродействие, что св зано с дополнительным преобразованием информации реверсивных счетчиков, представленной в параллельном виде, в последовательный код, необходимый при усреднении результатов измерени  посредством декадного счетчика. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  цифровойстробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор стробнмпупьсов. вход которого соединен с первым выхо .аом блока управлени , а выход со вторым входом смесител ,первый вход которого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход - к входу усилител -расширител , а третий входк шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразовател , вход которого св зан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напр жени , причем выход усилител -расширител  соединен с входом компаратора 2}. Недостатком известного устройства  вл етс  низкое быстродействие, что обусловлено длительным временем обработки результатов цифровых преобразований . Така  обработка используетс  дл  уменьшени  вли ни  шумов стробпреобразовател  на результа преобразовани  и заключаетс  в усреднении результатов по 1, 16, 32, 64, 128 замерам при измерении мгновенного значени  сигнала в один и тот же момент времени. Цель изобретени  - повышение быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что цифровой стробоскопический npe-i образователь электрических сигналов. содержащий генератор стробимпульсов вход которого соединен с первым выходом блока управлени , а выход - со вторым вх.одом смесител , первый вход которого подключен к шине преобразуе мого сигнала, выход - к входу усилител -расширител , а третий вход к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразовател , .вход которого св зан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напр жени , причем выход усилител расширител  соединен с входом компаратора , снабжен двум  реверсивными счетчиками, элементом И-НЕ и элементом ИЛИ-НЕ, первый вход которого под ключен к первому входу блока отработ ки компенсационного напр жени  и выходу переноса первого реверсивного счетчика, второй вход - ко второму входу блока отработки компенсационного напр жени  и выходу переноса второго реверсивного счетчика, а выход - к установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков, причем вход пр мого счета первого и вход обратного счета второго реверсивных счетчиков св заны с выходом .компаратора и первым входом элемента И-НЕ, а вход обратного счета пер вого и вход пр мого счета второго реверс :вных счетчиков соединены с в ходом элемента И-НЕ, второй вход ко торого подключен ко второму выходу блока управле -и . На чертел:е представлена структур электрическа  схема предлагаемого устройства. Устро -..твс состоит 13 генератора 1 стробик тульсов, смесител  2, усилител -раоыирител  3, компаратора 4 первого и второго реверсивных счетчиков 5 и -, элемента И-НЕ 7, элемента РШИ-НЕ 8, блока 9 отработки компенсационного напр жени , цифроаналогового преобразовател  10 (ЦАП и блока 11 управлени . Устройство работает следующим об раз ом„ Стробимпульсы с выхода генератора 1 открыр ают диоды смесител  2, в результате чего на его выходе форми руетс  импульс, амплитуда которого пропорциональна разности мгновенного зна- еки  входного сигнала и выходного напр жени  ЦАП 10. В завз симости ОТ того достигнет или нет выходной сигнал усилител расширител  3 порога компаратора 4, последний вырабатывает сигналы О, или 1, которые подаютс  на вход пр мого счета (+) реверсивного счет чика 5 и з:сод обратного счета (-) счсггчика 6. Срабатывание счетчикапроисходит по отрицательному фронту сигнала О. Одновременно по этому же сигналу элемент И-НЕ 7 блокирует прохождение иг«пульсов с блока 11 управлени  на входы - счетчика 5 и счетчика 6. Если напр жение на входе компаратора 4 значительно больше порога, то в результате многократного стробировани  одной и той же точки исследуемого сигнала на выходе его формируетс  последовательность отрицательных импульсов О, Так как при этом элемент И-НЕ 7 блокирован, то импульс перенос по витс  на выходе счетчика 5 через 2 стробированный входной сигнал.; При напр жении на входе компаратора 4 значительно меньшем порога, на выходе его сохран етс  высокий уровень напр жени  1, который разблокирует элемент И-НЕ 7. Блок 11 управлени  формирует положительные импульсы с небольшой задержкой относительно стробимпульсов, которые через разблокированный элемент И-НЕ 7 поступают на вход - счетчика 5 и вход + счетчика 6. в этом случае . импульс перенос по витс  на выходе реверсивного счетчика 6. Выходные импульсы счетчиков 5 и б поступают на выход элемента 8 ИЛИ-НЕ, на выходе которого через врем , равное его внутренней задержке формируетс  положительный импульс Сброса, устанавливающий счетчики 5 и 6 в начальное состо ние. в зависимости от того, на выходе которого счетчика по вл етс  импульс переноса, происходит увеличение;; или уменьшение двоичного кода блока 9 отработки компенсационного напр жени , что вызывает соответствукщие изменени  выходного напр жени  ЦАП 10. Таким образом осуществл етс  отрицательна  обратна  св зь, котора  приводит к тому, что абсолютна  величина напр жени  на выходе ЦйП 10 стремитс  к значению входного сигнала в момент стробировани  при этом амплитуда выходного сигнала усилител расширител  3 стремитс  к величине порога компаратора. Если ее величина близка к порогу, то в результате воздействи  шумов стробпреобразовател  на расширенный импульс, выход или сигнал компаратора прижимает значени  О или 1. Так как веро тности их по влени  не равны друг другу, то количество Сигналов О и 1 на выходе компаратора будет различно. Сигнал перенос на выходах реверсивных счетчиков не по витс  до тех пор, пока дл  одного из счетчиков не выполнитс  условие. , где Ы числа импульсов, поступающих соответственно на -входы пр мого и обратного счета реверсивного счетчика , п количество разр дов счетчика. Eteшeниe о сигнале больше или меньше принимаетс  за большое чис ло стробирований сигнала, чем дл  случа  отсутстви  шумов. Однако, дл  одной и той же случайной погреш ности преобразовани , среднее число стробирований на одну ступень уравнав ешивани  в предлагаемом устройств меньше, чем при усреднении результатов преобразовани  в известном устройстве . Этот результат  вл етс  следствием того, что при аналого-цифровом преобразовании имеютс  ступени, на которых вли ние шумов не существенно. На таких ступен х решение с сигнала больше или меньше выноситс  за значительно меньшее число стробирова ;ний, чем в известном, что и определ  ет меньшее число стробирований, необходимое дл  преобразовани  мгновен ного значени  сигнала. Следовательно , при одной и гой же погрешности предлагаемое устройство нб обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с известными. Формула изобретени  Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор стробимпульсов вход которого соединен с первым выхо дом блока управлени , а выход - со вторым входом смесител , первый вход которого подключен к шине преобразуе мого сигнала, выход - к входу усилител -расширител  / а третий вход-- к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразовател , вход которого св зан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напр жени , причем выход усилител расширител  соединен с входом компаратора , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстротдействи , он снабжен двум  реверсивными счетчиками, элементом И-НЕ и элементом ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к первому входу блока отработки компенсационного напр жени  и выходу переноса первого реверсивного счетчика, второй вход- ко второму входу блока отработки компенсационного напр жени  и выходу переноса второго реверсивного счетчика , а выход - к установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков , причем вход пр мого счета первого и вход обратного счета второго реверсивных счетчиков св заны с выходом компаратора и первым входом элемента И-НЕ, а вход обратного счета первого и вход пр мого счета второго реверсивных счетчиков соединены с выходом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 565391, кл. И 03 К 13/17, 1977.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 292172, кл. G 06 j 3/00, 1971 (прототип).

   I I V

   и