Устройство для определения средней мощности случайных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее генератор линейно изменяющихся опорных напряжений, выход которого подключен к первому входу первого блока компараторов, второй вход которого является входом устройства , первый блок ключей, выход которого через первый блок масштабирования соединен со входом блока аналогового усреднения, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к первому входу блока цифрового усреднения, выход аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым входом блока цифрового усреднения , выход которого подючючен к первому входу блока индикации, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения, А него введены второй блок компараторов, второй блок ключей,блок нелинейно изменяющихся опорных напряжений, второй блок масш. табирования, при этом выход блока нелинейно изменяющихся опорных напряжений подключен к первому входу рого блока компараторов, второй вход которого объединен со вторым входом первого блока компараторов и является входом устройства, выход второго блока компараторов через второй блок ключей соединен с входом второго блока масштабирования, вы4 ОО О5 Ф ход которого подключен к входу блока аналогового усреднения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О Ю И

РЕСПУБЛИК

„,5U„„1043667

j g С 66 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3451202/18-24 (22) 31.03.82 (46) 23 09.83 ° Бюл. Н 35 (72) r. Я. Мирский, С. У.Климович и Е. В ° Кильчицкий (53) 681.3(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

И 1127442, кл.4 06 F 15/36, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 3228339/18-24, кл.G 06 F 15/36, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее генератор линейно изменяющихся опорных напряжений, выход которого подключен к первому входу первого блока компараторов, второй вход которого является входом устройства, первый блок ключей, выход которого через первый блок масштабиро" вания соединен со входам блока анало- гового усреднения, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к первому входу блока цифрового усреднения, выход аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым входом блока цифрового усреднения, выход которого подключен к первому входу блока индикации, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, в него введены второй блок компараторов, второй блок ключей, блок нелинейно изменяющихся опорных напряжений, второй блок масш". табирования, при этом выход блока нелинейно изменяющихся опорных напВ ряжений подключен к первому входу второго блока компараторов, второй вход которого объединен со вторым входом первого блока компараторов и является входом устройства, выход второго блока компараторов через второй блок ключей соединен с входом второго блока масштабирования, выход которого подключен к входу блока аналогового усреднения.

©э

Cb ключен к первому входу первого блока компараторов, второй вход которого является входам устройства, первый блок ключей, выход которого через первый блок масштабирования соединен со входом блока аналогового усреднения, выход которого подключен н первому входу аналогоцифрового преобразователя, второй !

0 вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к первому входу блока цифрового усреднения, выход аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым входом блока цифрового усреднения, выход которогп подключен к первому входу блока

1индикации, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, введены второй блок компараторов, второй блок ключей, блок нелинейно изменяющихся опорных напряжений, второй блок масштабирования, при этом выход блока нелинейно изменяющихся опорных напряжений подключен к первому входу второго блока компараторов, второй вход которого объединен со вторым входом первого блока компараторов и является входом устройства, выход второго блока компараторов через второй блок ключей соединен с входом второго блока масштабирования, выход которого подключен ко входу блока .аналогового усреднения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2- блоксхема блока управления.

Устройство содержит входной блок .1 управления, первый блок 2 компараторов, первый блок 3 ключей, первый блок 4 масштабирования, блок 5 нелинейно изменяющихся опорных напряжений, второй блок 6 компараторов, второй блок 7 ключей, второй блок 8 масштабирования, блоки 9 линейно изменяющихся опорных напряжений, блок 10 аналогового усреднения, аналого-цифровой преобразователь 11, блок 12 цифрового усреднения, блок

13 индикации.

Блок 1 управления состоит из делителя 14 частоты, генератора 15, инвертора 16. По каждому тактовому импульсу от генератора 15 (х раз в единицу времени) напряжение с выхода блока 4, пропорциональное среднему квадрату напряжения входного случайного сигнала, преобразуется с

1 1043667 1

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов, и может быть использовано для измерения средней мощнос1и случайных электрических сигналов.

Известно устройство для определения средней мощности случайных ! сигналов, которое содержит блок сог" ласования, блок аналогового возведения в квадрат, сглаживающий фильтр, аналого-цифровой преобразователь,блок цифрового усреднения (1 .

Однако это устройство обладает значительной погрешностью измере/ ния и невысокой метрологической надежностью, определяемыми, в основном, блоком аналогового возведения в квадрат.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для определения средней мощности случайных сигналов, которое содержит последовательно соединенные входной блок, аналого-цифровой преобразователь параллельного типа, составленный из последовательно соединенных блока компараторов и дешифратора, блока линейно изменяющихся опорных напряжений, выход которого подключен к управляющему входу блока компараторов, цифроаналоговый квадратор, составленный иэ последовательно соединенных дешифратора блока ключей, блока .резисторов, инерционное звено, аналого-цифровой преобразователь, блок цифрового усреднения, блок индикации, а также блок управления, выходы которого подключенй к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, блока цифрового усреднения и блока индикацииГ2 ).

Недостаток известного устройства заключается в необходимости выполнения двойного преобразования числового эквивалента значений вход ного напряжения с помощью двух дешифраторов, что требует значительного объема оборудования.

Целью. изобретения является упрощение устройства.

С этой целью в устройство для определения средней мощности случайных сигналов, содержащее генератор линейно изменяющихся опорных напряжений, выход которого под3 10436 помощью блока 11 в число. Это число по тактовому импульсу с выхода инвертора 16 переписывается в блок 12 усреднения.

Делитель 14 частоты вырабатывает импульсы, следующие через секунду, через, минуту и через час.Они задают продолжительность усреднения . и управляют работой блока индикации.

Устройство работает следующим об" 10 разом.

Напряжение реализации,x(t) поступает на входы каналов измерения больших и малых значений средней мощности. Блок 5 нелинейно изменяющихся опорных напряжений вырабатывает ряд опорных напряжений, отстоящих друг от друга по закону корня квадратного

Uo,) 20î, (Ç э .,20о,... . Эти напряжения подаются на управляющий 20 вход блока 2 компараторов канала измерения больших значений средней мощности. При достижении значением вход" ного напряжения x(t) единичного уров- ня Ut1 срабатывает первый компара" 25 тор блока 2. При этом на выходе блока компараторов имеется число "1", представленное в унитарном коде.Увеличение значения входного напряжения в 2 раз приводит к срабатыва" нию и второго компаратора блока 2.

На выходе блока 2 имеется число "2", состоящее из двух единиц, что соответствует квадрату значения входного напряжения, возросшего при этом только в У2 раз. Дальнейшее увеличение входного сигнала приводит к последовательному срабатыванию компараторов .с опорными напряжениями 3цо, 20о,Ф50о, Тем самым осуществляется 4О

:аналого-цифровое квадрирование напряжения реализации x(t).

Сигналы с выхода блока 2 компара" торов управляют непосредственно ключами блока 3, ко 1.орые коммутируют соответствующие взвешивающие резисторы блока 4 масштабирования. Причем, все резисторы имеют один номинал сопротивления. Суммирование токов,протекающих через выравнивающие резисторы, осуществляется в блоке 10, на выходе которого вырабатывается сглаженное напряжение, значения которого пропорциональны значению средней мощности входного сигнала. 55

Одновременно напряжение реализации

x(t) обрабатывается в канале измерения малых значений средней мощности.

67 4

Причем, блок 6 компараторов этой цепи содержит и" 1. компараторов, а блок

9 линейно изменяющихся напряжений вырабатывает ряд опорных напряжений ОО Оо . Оо (- Ц0о и поступающих на управляющии вход блока

6 компараторов. Последовательное срабатывание компараторов этого канала измерения приводит к образованию на выходе блока 6 компараторов числового эквивалента, представленного в унитарном коде и пропорционального значению преобразуемого входного напряжения, Тем самым осуществляется линейное аналого-цифровое преобразование малых значений входного напряжения.

Сигналы с выхода блока 6 компараторов управляют непосредственно ключами блока 7, которые коммутиру" ют соответствующие взвешивающие резисторы блока 8. Причем коэффициент ,взвешивания резисторов этого блока выбирают по закону нечетных чисел кп= и 1i и 1,2,3,...,n-1. Здесь используется известное в математике свойство квадрата любого целого числа, который может быть представз лен s виде суммы ряда нечвтных чисел, количество членов которого равно возводимому в квадрат числу. Например, 32 9 1+3+5 . Суммирование то . ков, протекающих через взвешивающие резисторы блока 8, осуществляется в блоке 10. Тем самым осуществляется цифроаналоговое преобразование чи-. сел, поступающих с выхода блока 6 компараторов, по квадратичному закону при измерении малых значений средней мощности.

Сглаженное напряжение с выхода блока 10 поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 11, который в момент выборки, задаваемой блоком 1 управления, преобразует это напряжение„в число

h„, поступающее в блок 12. За М выборок в блоке 12 накапливается среднеарифметическое значение h, пропорциональное оценке средней мощности входного сигнала (выделенной на резисторе сопротивлением 10 м).. При надлежащем выборе коэффициентов преобразования устройство получается прямопоказывающим.

Введение в предлагаемое устройство блока нелинейных опорных напряже667

5 1043 ний позволяет выполнить аналого-цифровое квадрярование входного напряжения непосредственно в блоке компараторов. Числовой эквивалент,пропорциональный квадрату значения входного напряжения, преобразуется в напряжение без двойного дешифрирования по сравнению с известным уст" ройством. Это позволяет исключить сложные Аешифраторы и тем самым зна" 10 чительно упростить устройство.

Дополнительное упрощение устройства достигается и эа счет упрощения блока масштабирования, так как все резисторы канала измерения больших значений средней мощности имеют один и тот же номинал сопротивления (в известном устройстве 2(n-1) номиналов, где и - число двоичных раэ- 2р рядов преобразуемого числа 1. Такое техническое решение применяют для канала измерения больших значений средней мощности. При этом точность измерения определяется величиной на° чального уровня квантования входного сигнала, соответствующего величине порогового напряжения UО. Сохранение точности измерения малых значений средней мощности достигается использованием части блока компараторов с опорными напряжениями, равноотстоящих друг от друга. Причем, цифроанало" говое преобразование по квадратичному закону осуществляется путем непосредственной подачи чисел, представленных в унитарном коде, с выхода блока компараторов на вход блока ключей, что приводит к исключению дешифраторов.

1043667

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Техред В далекорей Корректор А. Тяско

Редактор Н. Егорова

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7340/53 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5