Устройство для регистрации и определения параметров импульсных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕгаСТРАЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее аналоговый ключ, первый вход Которого соединен с первым входом компаратора и выходом цифроаналогового преобразователя, а выход - с первым входом блока выборки-хранения , выход которого подключен к второму входу компаратора, выходом связанного с первым входом блока подбора цифрового эквивалента , выход которого соединен с информационным входом накопителя, выходом подключенного к шине выходного цифрового сигнала устройства, а адресными входами - к выходам блока выбора адреса, причем управляющие входы ключа, компаратора, накопителя блоков выборки-хранения, подбора цифрового эквивалента и выбора адреса связаны с выходами блока управлення, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено вторым и третьим компараторами , тремя управляемыми счетчиками импульсов, регистром максимума и цифровым коммутатором, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, первый вход с выходом блока подбора цифрового эквивалента, третий вход - с выходом накопителя, а вход - с выходом регистра максимума, информационный вход которого подключен к выходу блока подбора цифрового эквивалента , а установочный вход - к выходу первого компаратора, вторым входом связанного с вторыми входами второго и третьего компараторов, первые входы которых соединены с выходом цифроакалогового преобразователя, вьпсод второго компаратора подключен к первым установочным входам первого и второго управляемых счетчи ,ков импульсов, а выход третьего компаратора - к вторым установочным входам второго и третьего управляеСО 1C мых счетчиков импульсов, счетные входы которых связаны с счетным ел входом первого управляемого счетчика импульсов и управляющим входом блока выбора адреса, причем второй вход аналогового ключа соединен с шиной входного сигнала, а первый вход - с шиной выходного аналогового сигнала, управляющий вход цифрового коммутатора и объединенные управляющие входы второго и третьего компараторов подключены к выходам блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ® U (ill

,5„с 01 R 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ) ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3534303/18-21 (22) 06.01.83 (46) 15.05.84. Бюл. У 18 (72) И.Г. Вагнер, В.M. Сидоров, В.A. Клочко и Д.A. Гречинский (71) Научно-исследовательский институт интроскопии и Новосибирский электротехнический институт (53) 621.317,325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 673928, кл. С 01 R 13/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

У 864138, кл. С 01 R 13/02, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНь1Х

СИГНАЛОВ, содержащее аналоговый ключ, первый вход которого соединен с первым входом компаратора и выходом цифроаналогового преобразователя, а вь|ход — с первым входом блока выборки-хранения, выход которого подключен к второму входу компаратора, выходом связанного с первым входом блока подбора цифрового эквивалента, выход которого соединен с информационным входом накопителя, выходом подключенного к шине выходного цифрового сигнала устройства, а адресными входами - к выходам блока выбора адреса, причем управляющие входы ключа, компаратора, накопителя блоков выборки-хранения, подбора цифрового эквивалента и выбора адреса связаны с выходами блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено вторым и третьим компараторами, тремя управляемыми счетчиками импульсов, регистром максимума и цифровым коммутатором, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, первый вход с выходом блока подбора цифрового эквивалента, третий вход — с выходом накопителя, а второй вход — с выходом регистра максимума, информационный вход которого подключен к выходу блока подбора цифрового эквивалента, а установочный вход — к выходу первого компаратора, вторым входом связанного с вторыми входами Я второго и третьего компараторов, первые входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, выход второго компаратора подключен к первым установочным входам первого и второго управляемых счетчи ков импульсов, а выход третьего компаратора — к вторым установочным входам второго и третьего управляе- 4, мых счетчиков импульсов, счетные Ж входы которых связаны с счетным М) входом первого управляемого счет- рффи чика импульсов и управляющим входом рь блока выбора адреса, причем второй вход аналогового ключа соединен с шиной входного сигнала, а первый вход — с шиной выходного аналогового сигнала, управляющий вход цифра-,)ф вого коммутатора и объединенные управляющие входы второго и третьего компараторов подключены к выходам блока управления. 092615

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в анализаторах импульсных сигналов.

Известно устройство для регистрации и измерения ударных импульсных сигналов, содержащее последовательно включенные первичный измери"ельный преобразователь, согласующий усилитель, аналого-цифровои преобразователь,. информационный выход которога соединен с информационным входом цепей переноса кода, а тактовый выход -. с адресным входом запоминающего устройства, выход которого подключен к преобразователю код-аналог, блок запуска, первый вход которого связан с выходом согласующего усилителя, а выход подключен к управляю" щему входу цепей переноса кода, информационный выход которых соединен с информационным входом запоминающе" гс устройства, блок управления режимом записи, включенный между адре"счым входом и входом управления за- 25 писью-считыванием, причем выход преабразователя код-аналог связан с вторым входом блока запуска (1) .

Недостатком это-о устройства является ограниченность функциональных воэможностей — оно позволяет производить только регистрацию ударных процессов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устрой тво для регистрации и определения параметров импульсных сигналов, содержащее аналоговый ключ, первыи вход которого соединен с первым входом компаратора и выходом цифроаналогового преобразователя, а выход — с первым входом блока Вы борки-хранения, выход которого подключен к второму входу компаратора, выходом связаннсгс с первым входом блока подбора цифрового эквивалента, выход которого соединен с информационным входом накопителя., выходом ,подключенного к шине выходного цифрового сигнала устройства, а адресными входами — к выходам блока вы-. бора адреса, причем второй вхоц аналогового ключа соединен с выходом блока аттенюатора и фильтра нижних частот, первый вход которого подключ; н к первой шине вх,дн,г, сигнала.„ выход блока подбора цифрового эквивалента связан с входом первого цифроаналогового преобразователя и третьим входом переключателя, первый вход которого соединен с второй шиной входного сигнала, выход — с входом накопителя, а второй вход — с входом блока подбора цифрового эквивален га, выходом накопителя и первым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу дополнительного фильтра нижних частот, выходом связанного с шиной выходного аналогового сигнала устройства., причем выход ком аратора соединен с первым входом блока управления, второй вход котс .с. о подключен к третьей шине входного сигнала,, третий вход — к второму выходу блока выбора адреса,, а выходы— к управляющим входам блока аттенюатора и фильтра нижних частот, ключа, компаратора, накопителя, блоков выборки-хранения, подбора цифрового эквивалента и выбора адреса, первого и второго цифроаналоговых преобразователей $2).

Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных воэможностей — оно позволяет регистрировать импульсный сигнал и определять его амглитуду, но не позволяет определять его временные параметры.

Цель í=-обретения — расширение функциональных возможностей. указанная цел -. достигается тем, что устройствс для регистрации и определения пара."..етров импульсных сигналов, содержащее аналогичный ключ, первый вход которогс соединен с первым входом компаратора и выходом цифроаналогового преобразователя, а выход — с первым входом блока выборки-хранения., выход которого подключен к второму входу компаратора, выходом связанного с первым входом блока подбора цифрового эквивалента, выход которого соединеч с информационным входом накопителя„ выход подключенного к шине выходного цифроаого сигнала устройства, а адресными входами = к выходам блока выбора адреса, причем управляющие входы ключа, компаратора, накопителя, блоков выборки-хранения,, поцбора цифрового эквивалента и выбора адреса связаны с выходами блока управления, "набжено вторым и третьим компараторами, тремя управляемыми счетчиками импульсов, регистром максимума и цифровым коммутатором, выход кото1092415 рого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, первый вход —, с выходом блока подбора цифрового эквивалента, третий вход — с. выходом накопителя, а второй вход — с выходом регистра максимума, информационный вход которого подключен к выходу блока подбора цифрового эквивалента; а установочный вход — к выходу первого компаратора, вторым входом связанного с вторыми входами второго и третьего компараторов, первые входы которьгл соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, выход второго компаратора подключен к первым установочным входам первого и второго управляемых счетчиков импульсов, а выход третьего компаратора — к вторым установочным входам второго и третьего управляемых счетчиков импульсов, счетные входы которых связаны с счетным входом первого управляемого счетчика импульсов и управляющим входом блока выбора адреса, причем второй -вход аналогового ключа соединен с шиной. входного сигнала, а первый вход — с шиной выходного аналогового сигнала, управляющий вход цифрового коммутатора и объединенные управляющие входы второго и третьего компараторов подключены к выходам блока управления.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства на фиг. 2-3- временные диаграммы, Устройство состоит из аналогового ключа 1, блока 2 выборки-хранения, первого, второго и третьего компараторов 3-5, блока 6 подбора цифрового эквивалента, первого, второго и третьего управляемых счетчиков

7-9 импульсов, регистра 10 максимума накопителя 11, блока 12 выбора адреса, цифрового коммутатора 13, циф" роаналогового преобразователя 14 и блока 15 управления.

Первый вход аналогового ключа 1 соединен с первым входом компаратора 3 и выходом цифроаналогового преобразователя 14, а выход — с первым входом блока 2 выборки-хранения, выход которого подключен к второму входу компаратора 3, выходом связан-. ного с первым входом блока 6 подбо- ра цифрового эквивалента, выход которого соединен с информационным входом накопителя 11, выходом под5

45 ключенного к шине выходного цифрового сигнала устройства, а адресными входами — к выходам блока 12 выбора адреса, причем управляющие входы ключа 1, компаратора 3, накопителя 11, блоков 2, 6, 12 выборки-хранения, подбора цифрового эквивалента и выбора адреса. связаны с выходами блока управления. Выход цифро-. вого коммутатора 13 соединен с входом цифроаналогового преобразователя 14, первый вход — с выходом блока 6 подбора цифрового эквивалента, третий вход — с выходом накопителя

11, а второй вход — с выходом регистра 10 максимума, информационный вход которого подключен к выходу блока 6 подбора цифрового эквивалента, а установочный вход — к выходу первого компаратора 3, вторым входом связанного с вторыми входами второго и третьего компараторов 4 и 5, первые входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя 14, выход второго компаратора 4 подключен к первым установочным входам первого и второго управляемых счетчиков 7 и 8 импульсов, а выход третьего компаратора 5 — к вторым установочным входам второго и третьего управляемых счетчиков 8 и 9 импульсов, счетные входы которых связаны с счетным входом первого управляемого счетчика 7 импульсов и управляющим входом блока 12 выбора адреса, причем второй вход аналого-. вого ключа 1 соединен с шиной входного сигнала, а первый вход — с шиной выходного аналогового сигнала, управляющий вход цифрового коммутатора 13 и объединенные управляющие входы второго и третьего компараторов 4 и 5 подключены к выходам блока 15 управления.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает импульсный сигнал 0р (t) (фиг. 2а) и в момент времени = t под действием управляющих сигналов, поступающих из блока 15, начинается первый режим работы.

В первом режиме работы производятся дискретизация входного импульсного сигнала Ug><4) (фиг. 2а), аналогоцифровое преобразование дискретных значений Ug„(<>), запоминание в накопителе дискретных значений в циф1092415 то ровой форме, выявление максимальнсга значения {амплитуды) входного сигнала и запоминание этого значения н цчфровой форме в регистре максимума. уПод действием управляющего сигнала (фиг. 2в} аналоговый ключ 1 подключает вход блока 2 выборки-хранения к входу, устройства, а цифровой коммутатор 13 подключает вход цифроаналогового преобразователя 14 к выходу блока 6 подбора цифрового эквивалента. Из блока 15 поступают импульсы управления блоком 2 выборки хранения (фиг. 2с), следующие с частотой дискретизации входного сигнала. В результате этого на выходе блока 2 выборки-хранения формируется ступенчатая функция (фиг. 2д}, являющаяся аппроксимацией входного си нала. уровень каждой ступеньки соответствует значению Ug> (t, ) в момент дискретизации. Ступенчатая аппроксимация позволяет уменьшить динамическую погрешность при дальнейшем аналого-цифровом преобразователе дискретных значений 0 Я ).

Блок 6 подбора цифрового эквивалента, цифроаналоговый преобразователь

14 и первый компаратор 3 в совокупности образуют аналого-цифровой преобразователь. Под действием импульсов управления на входах этих блоков (фиг. 2 Ф, ) производится аналога-цифровое преобразование каждого отдельного дискретного значения Ug>(4<)), по окончании которого на выходе блока 6 подбора цифрового эквивалента устанавливается цифровой код преобразуемой величины, а на выходе цифроаналогового преобразователя 14 (фиг. 24) устанавливается аналоговая величина, близкая к

Dg„-(1„) и отличающаяся от нее не более, чем йа величину погрешности преобразования. Пс окончании аналогсцифрового преобразователя в каждом интервале дискретизации на управляющий вход накопит ля 11 поступает импульс (фиг. 21.}, под действием которого производится запись в накопитель i 1 цифрового кода дискретной величины. Переход к новому адресу накопителя 11 происходит в момент дискретизации, когда на управляющий вход блока 12 выбора адреса поступает импульс (фиг. 2j), причем в начальный момент 1= производится выборка первого адреса. В результате многократного повторения процесса

ii9

26

5 ъ, работы в накопитель 11 будут последовательно записаиы отдельные дискретные значения входного сигнала в цифровой форме.

В этом же режиме работы с помощью первого компаратора 3 определяется амплитуда входного сигнала. Для этого в начале каждого к-го интервала дискретизации до аналого--цифрового преобразования очередного дискретного значения 0ц,(tg) устанавливающегося на выходе блока 2 выборкихранения, производится сравнение этого дискретного значения с предыдущим О т(), которое в пр; .;:.дущем интервале дискретизации L устанавливается на выходе цифроаналогового преобразователя 14. Для нормальной работы устройства опрос пер. ваго компаратсра 3 производится импульсами (фиг. 2с), поступающими в промежутке между импульсами выборки (фиг. 2с) с импульсами опроса этого же компаратора (фиг. 2Я), необходимыми для аналого-цифрового преобразования значения (16x (+<}. При этом, если на каком-нибудь к-там шаге выполняется условие Up< (4<) >0 <(t< <), то на выходе первого компаратора 3

Формируется импульс, под действием которого в регистр 10 максимума записывается цифровой код, установленный на выходе блока 6 подбора цифроного эквивалента и соответствующий величине О „ (Е„„).

Если же на каком-нибудь к-том шаге дискретизации Оц„((,х) () (1 g) на выходе первого компаратора 3 импульс отсутствует и так как в регистр 10 максимума записи больше не происходит, то в нем хранится цифровой код амплитуды входного сигнала.

Во втором режиме работы производится считывание запомненных в накопителе 11 дискретных значений

Ug„ (t<) и выдача их потребителю в цифровой и аналоговой формах, определяются временные параметры нмпульсного сигнала: длительность импульса на любом заданном {требуемом) уровне относительно максимального значения, а также длительности фронта и среза импульса.

Если в момент времени 1 =(.а(фиг.3) устройство переходит во второи ре м м работы, та вначале под действием управляющих сигналов аналоговый ключ 1 подключает выхсд цифроаналогового преобразователя 14 к входу

1092415 блока 2 выборки-хранения, а цифровой коммутатор 13 подключает выход регистра 10 максимума к входу цифроаналогового преобразователя 14. При этом на его выходе формируется ана- 5 логовая величина, соответствующая цифровому коду, хранимому в регистре 10 максимума, и следовательно, равная амплитуде Ощ,п записанного сигнала if)„ (t). Под действием управляющего импульса (фиг. Зс) блок 2 выборки-хранения отслеживает и за,поминает эту аналоговую величину U

Устройство позволяет определить длительность импульсного сигнала на любом уровне от максимального значения. Длительность фронта и среза определяется по уровням 0,1 U„„ „и

0,90, . Для нормальной работы устройства второй и третий компараторы

4 и 5 имеют коэффициенты передачи по входам, соединенным с выходом блока 2 выборки-хранения, равные 0 1 и

0,9 соответственно.

В момент времени t (фиг. 30) под действием сигнала управления цифровой коммутатор 13 подключает выход 30 накопителя 11 к входу цифроаналого1 вого преобразователя 14. Одновременно с этим блок 12 выбора адреса обеспечивает выборку ячеек первого адреса накопителя 11, в которые записан цифровой код первого дискретного значения входного сигнала 0 „ (to).

При поступлении в момент времени 1 (фиг. 3f) из блока 15 команды считывания информации из накопителя 11 40 производится считывание кода о первому адресу, под действием которого на выходе цифроаналогового преобразователя 14 устанавливается аналоговая величина, равная Ug„ (4 ).

Второй компаратор 4 сравнивает значение Ugg (4, ) с величиной О, 10щщ,, и если Ug, (Ф,„) < 0,10пюп, то на его выходе в момент опроса (фиг. Зв) импульс не формируется. Если же Ug< (Ьо)

)0,10пюп, то импульс е выхода второго компаратора 4 (фиг. Зй) разрешает работу (начало счета) первоГо и второго счетчиков 7 и 8 и в каждый из них заносится единица.

Затем с приходом очередного импульса на вход блока 12 выбора адреса выбирается второй адрес накопителя 11 и считывается цифровой код, под действием которого на выходе цифроаналогового преобразователя 14 устанавливается величина, равная второму дискретному значенню0 () .

Это значение также сравнивается вторым и третьим компараторами 4 и 5 с уровнями О, 1 0 п„,и О, 9 U Ä.

Устройство работает аналогично до тех пор, пока по какому-нибудь +1-му адресу будет считан код, соответствующий дискретному значению О „(1 )

30,90щп . В этом случае на выходе третьего компаратора 5 формируется импульс, запрещающий работу второго счетчика 8 (фиг. 3p). К этому моменту в этом счетчике содержится число

)дискретных значений М 2 от момента первого срабатывания второго компаратора 4 до момента первого срабатывания третьего компаратора 5. Так как интервал дискретизации — это заранее известная величина 8 то длительность фронта импульсного сигнала gq= N.2 О полностью определяется величиной Я 2, которая хранится теперь во втором счетчике 8.

Далее устройство работает аналогично до тех пор, пока по какому-нибудь адресу будет считан код, соответствующий очередному дискретному значению 0 „ (1п) < 0,90,. При этом третий компаратор 5 разрешает работу третьего счетчика 9 (фиг. Зр).

Первый счетчик 7 при этом продолжает считать. Если в какой-нибудь момент времени t „y< иэ накопителя 11 считывается код, соответствующий дискретному значению "sx (Фщ) 4 0,10 ®п, второй компаратор 4 запрещает счет первого и третьего счетчиков 7 и 9 (фиг. Зпф . Таким образом, в первом счетчике 7 содержится число дискретных значений М1, превышающий уровень

0,10 о и определяющих длительность импульсного сигнала 1ц = N1 9. В третьем счетчике содержится число дискретных значений Й 3, находящихся по уровню в диапазоне от 0,9 Оп щ до

0,10 на срезе импульсного сигнала, и определяющее длительность среза

,р, hl3.8 . .При считывании дискретных значений из накопителя ii начиная с первого, информация может сниматься либо в цифровой форме с выхода накопителя 11, либо в аналоговой фор. ме с выхода цифроаналогового преобразователя 14.

1092415

Предлагемое устройство позволяет производить регистрацию импульсного сигнала и определять не только его амплитуду, но и длительность, а так- же длительности его фронта и среза. ье 1

10924 i5

1092415

Заказ 3248/28

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель В. Лившиц

Редактор И. Касарда Техреду.Тенер Корректор А. Ференц