Устройство для определения действующего значения сигнала

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕЙСТВУ1ОДЕГО ЗНАЧЕНИЯ СИГНАЛА, содержащее регистратор, блок масшта-, бирования, вход которого является входом устройства, выход блока масштабирования сбединен с первым информационным входом вычислительного блока , второй информационньй вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, первый и второй управляющие входы первого вычислительного блока соответственно подключены к первым выходам первой и второй групп выходов генератора псевдослучайных чисел, а вход синхронизации подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел, отличающийся тем,. что, с целью повышения быстродействия, - в него введены накапливающий сумматор, блок постоянной памяти, счетчик переноса , первый и второй регистры сдвига , сумматор по модулю два, одноразрядньй сумматор, мультиплексор, триггер переноса, блок извлечения квадратнс го корня и (Пг-1) вычислительных блоков, вторые информационные входы которых объединены и подключены к выходу источника постоянного напряжения, а первые информационные входы объединены и подключены К выходу блока масштабирования, первый и второй управляющие входы i-го ВЕмислительного блока (где ,..., : W) соответственно подключены KI-M выходам первой и второй групп выходов генератора псевдослучайных чисел, входы синхронизации вьгаислительных блоков, кроме первого, объединены и подклточены к первому выходу генератора тактовых импульсов, выходы 1 прямого и дополнительного кодов вычислительных блоков соединены с соответствующими входами накапливающего сумматора, выход которого через счетчик переноса соединен с информационным входом первого регистра сдвига, вход записи которого объединен с информационным входом мультиплексора и подключен к первому разрядному выходу блока постоянной памяти, второй разрядный выход которого соединен с входом

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) g(S1) (: 06 F 15/36; Г 01 Е 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ .)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ратора тактовых импульсов, выходы прямого и дополнительного кодов вычислительных блоков соединены с соответствующими входами накапливающего сумматора, выход которого через счетчик переноса соединен с информационным входом первого регистра сдвига, вход записи которого объединен с информационным входом мультиплексора и подключен к первому разрядному выходу блока постоянной памяти, второй разрядный выход которого соединен с входом (21) 3573522/24-24 (?2) 04.04.83 (46) 23.02.85. Бюл. У 7 (72) А.M.Агизим, И.M.Âèøåí÷óê, Ю.Я.Гончаренко, А.В,Гупало, С.И.Кутовый и Б.И.Швецкий (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.3(088.8) (56) 1. Клисторин И.Ф. ф1фровые вольтметры переменного тока.-"Приборы и системы управления", 1973, У 2, с. 31-35.

2. Авторское свидетельство СССР

У 60072 1, кл. Г 06 F 15/36, 1976 (прототип) .

3. Федоров P.Ô., Яковлев В.В., Добрис Г.В. Стохастические преобразователи информации. Л., "Машиностроение", 1978, с. 46.

4. Кори Г. и Кори Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. N., "Наука", 1974, с. 154. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ СИГНАЛА, содержащее регистратор, блок масшта-, бирования, вход которого является входом устройства, вьвсод блока масштабирования сбединен с первым информационным входом вычислительного блока-, второй информационный вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, первый и второй управляющие входы первого вычислительного блока соответственно подключены к первым выходам первой и второй групп выходов генератора псевдослучайных чисел, а вход синхронизации подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с входом . генератора псевдослучайных чисел, отличающийся тем,.что, с целью повышения быстродействия, в него введены накапливающий сумматор блок постоянной памяти, счетчик переноса, первый и второй регистры сдвига, сумматор по модулю два, одноразрядный сумматор, мультиплексор, триггер переноса, блок извлечения квадратного корня и (Ь)-1) вычислительных блоков, вторые информационные входы которых объединены и подключены к выходу источника постоянного напряжения, а первые информационные входы объединены и подключены к выходу блока масштабирования, первый и второй управляющие входы i -го

4 вычислительного блока (где 1 =2, ° .., Ф) соответственно подключены к1-м выходам первой и второй групп выходов генератора псевдослучайных чисел, входы синхронизации вычислительных блоков, кроме первого, объединены и подключены к первому выходу гене1141421 сдвига первого регистра сдвига, входом синхронизации. триггера переноса и входом второго регистра сдвига, .выход первого регистра сдвига соединен с первым входом сумматора по модулю два, Второи вход KoTopoI o объ-: единен с управляющим входом мультиплексора и подключен к третьему разрядному выходу блока постоянной памяти, адресный вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, выход сумматора по модулю два соединен с первым входом одноразрядного сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом младшего разряда второго регистра сдвига и информационным выходом триггера переноса, единичный и нулевой установочные входы которого подключены к соответствующим выходам мультиплексора, выход переноса одноразрядного сумматора соединен с информационным входом триггера, выход одноразрядного сумматора соединен с входом старшего разряда второго регистра сдвига, разрядные выхо-, ды.которого соединены с соответствующими входами блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен с входом регистратора.

2. Устройство по п. 1,.о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что вычислиИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано в производстве радиоэлектронной аппаратуры при определении действующего значения сигналов. 5

Известен коррелометрический измеритель действующего значения сигчала, построенный по автокомпенсационной схеме с цифроаналоговым преобразователем и источником опорного напряжения в обратной связи, содержащей формирователь опорного переменного напряжения, запоминающий элемент, масштабный преобразователь, устройства сравнения, устройство 15 уравновешивания и измерительный орган (1). тельный блок содержит цифроаналоговый преобразователь, сумматор, пер- вый и второй компараторы, элемент

НЕ, первую и вторую группы элементов И, выходы которых являются соответственно выходами дополнительного и прямого кодов блока, первые входы первой группы элементов И объединены и подключены к выходу элемента НЕ вход которого соединен с выходом первого компаратора, а вторые входы первой группы элементоы И объединены и являются первым управляющим входом блока, первые входы второй группы элементов И объединены и подключены к выходу второго компаратора, а вторые входы второй группы элементов И объединены с входом цифроаналогового преобразователя и являются вторым управляющим входом блока, первые информационные входы компараторов объединены и являются первым информационным входом блока., второй информационный вход первого компаратора подключен к выходу сумматора, управляющие входы компараторов объединены и являются входами синхронизации блока, второй информационный вход второго компаратора объединен с первым входом сумматора и подключен к выходу цифроаналогового преоб разователя, второй вход сумматора является вторым информационным входом блока.

Подобные измерители сложны, обладают относительно большой погрешностью на инфранизких и радиочастотах

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является коррелометрический цифровой измеритель действующего значения сигнала, содержащий входное устройство, источник постоянного напряжения, генератор псевдослучайных чисел, генератор тактовых импульсов, квантователь, регистрирующее устройство, причем вход измерителя соединен с входом входного устройства, выход которого соединен с первым входом . квантователя, второй вход которого

1141 соединен с выходом источника постоянного напряжения; третий вход квантователя соединен с первым выходом первой группы выходов генераторов псевдослучайных чисел, четвертый 5 вход квантователя соединен с вторым выходом первой группы выходов генера; тора псевдослучайных чисел, пятый вход квантователя соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, вто- 10 рой выход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел, квантователь, содержащий цифроаналоговый преобразователь, аналоговый сумматор, первый и второй компараторы, логический инвертор, первую и вторую группу вентилей, причем третий вход квантователя соединен с первыми входами первой группы вентилей, четвертый вход квантователя соединен с первыми входами второй группы вентилей и входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго компаратора и первым входом аналого-цифрового сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом квантователя, выход аналогового сумматора соединен с первым входом первого компаратора, выход которого через логический инвертор соединен с вторым входом первой группы вентилей, первый вход квантователя соединен с вторыми входами первого и второго компараторов, третьи входы соединены с пятым входом кван35 тователя, выход второго компаратора соединен с вторым входом второй группы вентилей, а .выходы первой и второй групп вентилей соединены с .

40 первым и вторым выходами квантователя f2) ., Недостатком известного устройства является низкое быстродействие. Сигнал, пропорциональный квадрату входного сигнала, поступает в решающий

45 блок, который проводит операции равновесного усреднения, нормирования и извлечения квадратного корня, что соответствует обработке сигнала с помощью прямолинейной весовой функции (ПВФ) . Модуль спектра ПВФ описывается известной функцией отсчетов !

Й(иИ=)с()). "" Я

55 о т, При вычислении эффективного значения, например, гармонического сигнала с

421 4 х(t) =А -singt после возведения в квадрат х ®=А (1-со 2ы необходимо подавлять помеху двойной частоты. Погрешность описывается в худшем случае огибающей функции отсчетов

3 = 2Мтс1

Из последнего выражения при заданной пог решности время измерения

Т1 равно т! —— (2-! а) (2)

Второй фактор, ограничивающий быстродействие известного устройства — необходимое количество сравнений для достижения заданной погрешности 3 .

Для достижения заданной погрешности необходимо провести некоторое число N сравнений. Концентрация взаимной независимости погрешностей квантования последовательных отсчетов приводит к результату, определяемому центральной предельной теоремой теории вероятностей — закон распределения стремится к нормальному, а погрешность 3> для N сравнений составляет

5„=5, IN, о, — среднеквадратическое отклонение одного сравнения. Время Т, необходимое для получения заданной погрешности, равно

X<=tN, (4) где 4 — время одноrо сравнения.

Цель изобретения — повышение быстродействия при заданной погрешности измерения. б

Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения действующего значения сигнала, содержащее регистратор, блок масштабирования, вход которого является входом устройства, выход блока масштабирования соединен с первым информационным входом первого вычислительного блока, второй информационный вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, первый и второй управляющие входы первого вычислительного блока соответственно подключены к .первым выходам первой и второй групп выходов генератора псевдослучайных

1141421 чисел, а вход синхронизации подклю. чен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел, введены накапливающий сумматор, блок постоянной памяти, счетчик переноса, первый и второй регистры сдвига, сумматор по модулю два, одноразрядный, сумматор, мультиплексор, триггер переноса, блок извлечения квадрат -, ного корня и (m-1) вычислительных блоков, вторые информационные входы которых объединены и подключены к выходу источника постоянного напряжения, а первые информационные входы объединены и подключены к выходу блока масштабирования, первый и

I второй управляющие входы 1 -ro вычислительного блока (где 4 =2,..., rn) соответственно подключены к -м выходам первой и второй групп выхо-. дов генератора псевдослучайных .чисел, входы синхронизации вычислительных блоков, кроме первого, объединены и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, выходы прямого и дополнительного кодов вычислительных блоков соединены с соответствующими входами накапливающего сумматора, выход котоРого через счетчик переноса соединен с информационным входом первого регистра сдвига, вход записи которого объединен с информационным входом мультиплексора и подлючен к первому разрядному выходу блока постоянной памяти, второй разрядный выход которого соединен .с входом сдвига первого регистра сдвига, входом синхронизации триггера переноса и входом второго регистра сдвига, выход первого регистра сдвига соединен с первым входом сумматора по модулю два, второй вход которого объединен с управляющим входом мультиплексора и подключен к третьему разрядному выходу блока постоянной памяти, адресный вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, выход сумматора по модулю два соединен с первым входом одноразрядного сумматора, второй и третий входы которого q.oåäèíåíû соответственно с выходом младшего разряда второго регистра сдвига и информационным выходом триггера переноса, единичный и нулевой установочные входы .которого подключены к соответствующим выходам мультиплексора, выход переноса одноразрядного сумматора соединен с информационным входом триггера, выход одноразрядного сумматора соединен с входом старшего разряда второго регистра сдвига, разрядные выходы которого соединены с соответствующими входами блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен с входом регистратора.

Вычислительный блок содержит цифроаналоговый преобразователь, сумматор, первый и второй компараторы, элемент НЕ, первую и вторую группы элементов И, выходы которых являются соответственно выходами дополнительного и прямого кодов блока, первые входы первой группы элементов И объединены и подключены к выходу элемента НЕ, вход которого соединен с выходом первого компаратора,а вторые входы первой группы элементов И объединены и являются первым управляющим входом блока, первые входы второй группы элементов И объединены и подключены к выходу второго компаратора, а вторые входы второй группы элементов И объединены с входом цифроаналогового преобразователя и яв.ляются вторым управляющим входом блока, первые информационные входы компараторов объединены и являются первым информационным входом блока, второй информационный вход первого компаратора подключен к выходу сумматора, управляющие входы компараторов объединены и являются входом синхронизации блока, второй информационный вход второго-компаратора объединен с первым входом сумматора и подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, второй вход .сумматора является вторым информационным входом блока.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 — функция передачи информации в устройстве; на фиг.3 — - весовая функция; ; на фиг.4— компоненты весовой функции, на фиг.5 — спектры компонентов весовой функции.

Устройство (фиг.1) содержит источ-:

Я, ник 1 постоянного напряжения, гене; ратор 2 псевдослучайных чисел, генератор 3 тактовых импульсов, блок 4

1141421

Регистр 8 сдвига предназначен для переписи состояния счетчика 7 переноса и сдвига информации под действием тактовых импульсов с раз55 масштабирования, вычислительные блоки 54-5 сумматор 6, счетчик 7 певр реноса, первый регистр 8 сдвига, блок

9 постоянной памяти, сумматор 10 по модулю два, мультиплексор 11, одно- 5 разрядный сумматор f 2, триггер 13 переноса, второй регистр 14 сдвига, блок 15 извлечения квадратного корня, регистратор 16.

Вычислительный блок 5 содержит .10 сумматор 17, цифроаналоговый преобразователь 18, первый 19 и второй

20 компараторы элемент HF. 21, первую и вторую группы элементов И 22 и И 23. 15

Источник 1 постоянного напряжения предназначен для формирования постоянного напряжения минус q, Генератор 2 псевдослучайных чисел (ГПЧ) предназначен для формиро- 20 вания в групп псевдослучайных последовательностей. Выходные сигналы

ГПЧ представляют собой прямые E„ и дополнительные (1-Ц) параллельные коды псевдослучайных чисел (3) . 25

Генератор 3 тактовых импульсов формирует импульсы, сдвинутые один о относительно другого на f80

Вычислитель4ъй блок 5 предназначен для формирования вспомогатель- 30 ных сигналов и сравнения выходного сигнала блока 4 масштабирования и вспомогательных сигналов с сумматора 17 и цифроаналогового преобразователя 18 с последующей обработ кой результатов сравнения на группах элементов И 22 и И 23.

Цифроаналоговый преобразователь

18 вычислительного блока формирует псевдослучайные. последовательности.

Группы элементов И 22 и И 23 вычислительного блока выполняют умножение соответственно дополнительных (1-(„) и прямых (Ц„) псевдослучайных чис и сигна ов с выходов 45 .соответствующих компараторов 19 и 20.

Накапливающий сумматор предназначен для суммирования и накопления выходных сигналов вычислительных блоков.

56

Счетчик 7 переноса предназначен. для накопления сигналов переполнения накапливающего сумматора 6. рядного выхода блока 9 постоянной памяти.

Блок 9 постоянной памяти предназначен для формирования управляющих сигналов под действием. тактовых импульсов с выхода генератора 3 тактовых импульсов.

Триггер 13 переноса предназначен длч хранения сигнала переноса с выхода одноразрядного сумматора 12.

Регистр 14 сдвига предназначен для хранения второго слагаемого, поступающего на вход одноразрядного сумматора 12, и результата суммирования.

Нредлагаемое устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал х(с) в блоке.4

В масштабирования приводится к .требуемому масштабу, приобретает вид

x(t) б (-q,q) и поступает иа соответствующие информационные входы компараторов 19 и 20, на управляющие входы которых поступают стробирующие импульсы с соответствующего выхода генератора 3 тактовых импульсов (ГТИ) ° Импульсы с другого выхода

ГТИ 3, сдвинутые относительно сигнала с предыцущего выхода на 180

О поступают на вход ГПЧ 2. На выходах первой и второй групп выходов ГПЧ 2 формируются параллельные прямые коды параллельные дополнительные

4 коды (1- „) . Здесь „б Р, 1); (1-$„) 6(0,1J;К=1,0, где Б — количество сравнений за интервал измерения Т. На выходе ЦАП 18 формируется псевдослучайная последовательность

q fÄ 0, q), которая поступает на сосоответствующий информационный вход компаратора 19 и на первый вход сум- матора 17.

Источник 1 постоянного напряже, ния формирует отрицательное напряжение -q, которое на сумматоре 17 суммируется с сигналом q$„, в результаiòå чего на соответствующий информационный вход компаратора 19 поступает напряжение -q(1-(). с

После каждого тактового импульса, поступающего на вход ГПЧ 2, происходит смена прямых и дополнительных кодов на выходах первой и второй групп. В моменты поступления сигналов на управляющие входы компараторов 19 и 20 происходит сравнение входного программированного сигнала

Cf-q,+q) и вспомогательных сигналов если x(t)(-с (1- $«)> если х(t)>-q(1 (ц) если х()> с1,1„1 если x(t) с q(<<, (о, 09 и

""а к {

На выходах групп элементов И 22 и И 23 вычислительных блоков 15 фор- мируются сигналы цу, и!с (1 И4к1 у

4 2 y. = " 21К < °

В результате работы вычислительных блоков 15 -5 на входы накаплиN вающего сумматора наступают слага- М емые z z -z я .. С выхода нам капливающего сумматора 6 сигнал переполнения поступает на вход сче чика

7 переноса. В конце интервала измерения Т в счетчике 7 переноса и на- зл капливающем сумматоре 6 накапливается величина, пропорциональная мощности Р„ входного сигнала x(t).

Оценка 1„ определяется выражением

3$ И И» ЯК " 1юк 2rrlx) > Я йгл k.>

М вЂ” символ математического ожидания.

Учитывая, что выходные сигналы равномерно распреде- @ ленные случайные последовательности ба, 1), выражение (5) запишем в виде

9 11414

-q(1-$ „ ) и сЩ„„, При этом результаты сравнения п,„и п2„ поступают ик соответственно на входы первой и второй групп элементов И 22 и 23, на другие входы которых поступают до- 5 полнительный код (1)x) E $0>1) и прямой код(,„Е g) 1) .

Значения сигналов на выходах элемента НЕ 21 и компаратора 20 имеют вид..-16

21 о %

=1/2q f x f (х) dx+1/2q J x f (х) dx= I о

+(=1/q j x f (x) dx= 1/q P

Таким образом, величина 1/q Р, пропорциональная мощности входного сигнала, накапливается в накапливающем сумматоре 6 и счетчике 7 переноса.

В процессе первичного накопления информации на накапливающем сумматоре 6 и счетчике 7 переноса происходит вторичное суммирование на одноразрядном сумматоре 12, причем на интервале времени (О-Т/2) .

На интервале (Т/2-Т) суммирова- . ние осуществляется с отрицательным знаком. Работа одноразрядного сумматора поисходит следующим образом.

На соответствующем разрядном выходе блока 9 постоянной памяти на интервале (О-Т/2) формируется нуль, поступающий на сумматор 10 по модулю два и мультиплексор 11.

По истечении каждых 8 импульсов с соответствующего вых<ща ГТИЗ на соответствующем разряДном выходе блока 9 постоянной памяти формируется импульс записи информации из счетчика 7 переноса в регистр 8 сдвига. Этот .же импульс проходит чеинформации из счетчика 7 переноса в регистр 8 сдвига на соответствующем выходе блока 9 формируется пакет импульсов, которые являются импульсами сдвига для регистров 8 и 14 сдвига и импульсами синхронизации рез мультиплексор 11 и устанавливает триггер 13 переноса в нулевое состояние. После. каждой перезаписи

Принимая во вйимание, что (х) плотность распределения входного сигнала, x(t){ - q,+qg, а 1/q — плотность распределения равномерно распределенных величин с ).„EP„+qj и 56 к) 0, q) определим оценку Р л

Р =М „)=M jz« (+M (z2<„)=M fn „(1 E„)j + о о

+М п,„„1„ =) (х)1 (1-(,) 1/q о(1- Ы

-x х .-(„)dx+J f(x) J („1/q d(.dx= о одля триггера 13 переноса, при этом состояние регистра 8 сдвига в последовательной коде через сумматор 10 по модулю два суммируется с состоянием регистра 8 сдвига на одноразрядном сумматоре 12, а результат суммирования записывается в регистр

14 сдвига.

На интервале времени (Т/2-Т) на соответствующем разрядном выходе блока 9 постоянной памяти формируется единица, поступающая на входы сумматора 10 по модулю два и мультиплексора 11. По истечении каждых & стробирующих импульсов состояние счет-. чика 7 переноса через регистр 8

1141421 приняв

45

II сдвига и мультиплексор 11 позволяет устачовить триггер 13 переноса в единичное состояние, После перезаписи состояния счетчика 7 переноса в регистр 8 сдвига под действием сигналов с соответствующего разрядного выхода блока 9 состояние ре гистра 8 сдвига инвертируется на сумматоре 10 по модулю два и, учитывая единичное состояние триггера

13 переноса в начале цикла сдвига, в последовательном коде вычитается из состояния регистра 14 сдвига.

Таким образом, информация, пропорциональная мощности входного сигнала, накапливается на накапливающем сумматоре 6, а текущее значение состояния накапливающего сумматора 6 на интервале (О-Т/2) накапливается на регистре 14 сдвига с положитель2 ным знаком, а на интервале (Т/2-Т1 с отрицательным знаком, причем накопление на регистре 14 сдвига имеет характер выборок через каждые (сум° мирований. Для удобства вычислений интервал (О-Т представим в виде (-Т/2-Т/21. Проведение преобразования,описывается выражением

tTg +I (2

Р„= — ф- Т8 - 06((Жив

-Tg - И «112

1 p„(tie".et, М

-((2

35 где N — - количество суммирований в первом сумматоре, Т

В интервал между выборками регистра 14 сдвига, Т =Т/L L=N/e-количество суммирова-. 40

В ний на одноразрядном сумматоре 12с

I l2, ) I-(112 ()-I., Из (6)

TI2 (1

„=„ J (6(t (уа() PÄ((id(.-6 (t-(те Р„("Щ).

-т(2 -T12 Ч2

TtZ 1

8И 1В) -3Н-1Т,)1

) У".)3-Ч .

-т12 /2

Выражение в квадратных скобках представим в виде производства некоторой функции q(t)

4Tj2 t т12 (У e81Jpь(д rkt=JPМ6"С Ю (+3

-112 -112

-TI2

1 Ме 1; ®нЧ

Ц2 и проинтегрировав (7) по частям получим т!2 Т12

Ь(j р®d" (J ф(сJр(".(с"„) (e)

-т12 -((2

Проанализируем функции q (t) и q(t): (1"() - . — дельта-функция (фиг.2), T/2

q(ti = ((((jet с — стуненчатак тре"

-Ц12 угольная функция (фиг. 3). ция (фйг . 3) .

Учитывая, что q(-T!2)=0 и q(T/2}=

=О, выражение (8) принимает вид ((2 р, = „J q(tl e„(tlat. <

-Т12

Таким образом, на интервале Т информация P„(t), поступающая на вход накапливающего сумматора 6, проходит преобразование на элементах 7-.14 и с регистра 14.сдвига поступает на блок 15 извлечения квадратичного корня. Преобразование (9) представим как интегрирование в пределах

I-Т/2-Т/2) с весовой Функцией q(t) (фиг.3). Для оценки фильтрующих свойств весовой функции q(t) необходимо определить ее спектральную характеристику G(6>)=F(q(t)I . Функнию

q(t) можно представить в виде сверт.ки двух простых компонентов

q(t)=q (t) q2(е), (10), у(- — операция свертки, q< (t) =2/18 (t- Т1В}; i=-М,...,-1,0, +1, . с .,+М, L/2=2È+1, т.е. L/2 дельта-функция площадью

2/L с интервалом Т (фиг.4а), (,}«« f г/й, -Т/4< ит/4, Ч2 ° 10 э иначе прямоугольник высотой 2/Т, длигельностью Т/2 (фиг.4 (6 ). Учить- вая (10) и теорему Бореля 41 можно записать (11}

С(Я) =6 „() 02();

G((u)=F(q,(} ; Gz()=F jqz(t}$ р

0 ст

ЦЫр26. е 6((.,т let=- 4

-Igt Se66 L, (4И) вп(ыТ 12) !

13

e> . т(6фы) ° 2!т) е B..g xJ е

Учитывая (11) запишем

1421 14 ние дополнительных квантователей дает возможность увеличить количество сравнений в в раэ.

В известном устройстве погрешность преобразования как функция количества отсчетов определяется выражением (3). В предлагаемом устройстве Ы

Сомножители }Г, (со)} и ) Г (И)} спект- 10

I ральной характеристики Г (61) показаны на фиг.5 g,$ соответственно.

Огибающая }C (M)j затухает по закону 4/я Т=2/ » f T. Огибающая } Г (Я)}l является периодической функцией частоты с периодом 1/Тя (частота выборок) и на отрезке частоты 0-1/2ÒS затухает по закону 4йТяЬ=2/7»fT. Выберем частоту выборок f--1/Т>, для которой на частоте 1/2 Тя затухание } >,u)/ «3q S> — допустимая погрешность преобразования, тогда для частот. К 1/2 Т спектральная характеристика Г(а), а значит погрешность преобразования меньше допустимой.

В области низких частот на отрезке частот 0-1/2 Т огибающая спектральной характеристики}Г(< )}, а значит погрешность преобразования 5, равна, произведению огибающих }Г„(М)! и

} G<(ca) } (Ф т) >

7 =„, (ч)

М4Г

Определим время измерения при вычислении эффективного значения гармонического сигнала x(t)=A sindgt).

Учитывая удвоение частот при возведении сигнала в квадрат или сигна- 40 ла х2(t)=1/2(1-соя2ай), Т=1/(Ъ К}7) . (15)

Сравним (2) и (15) при заданной погрешности

T1/T=1/2Ë . (1Ь) 45

Учитывая, что;И 4 1 увеличение быстродействия за счет дополнительной обработки на элементах 14-21 существенное: например; для о =0,1Х

T /TO 15. Оценим увеличение быстро- 0 действий эа счет введения (а-1) вычислительных блоков. ИспользоваВремя Т, необходимое для достижения заданной погрешности, для известного устройства определяется из (4). В предлагаемом устройстве при 3ц=3 количество сравнений N 1=

=N/m, при этом время измерения

М

{л8)

Сравним (4) и (18): выигрыш в быстродействии в е раэ. Необходимое количество вычислительных блоков олре-: деляется из условия

Т

1 (19)

mN Т °

Определим время измерения Т и количество jn вычислительных блоков при частоте входного сигнала и >10 Гц и погрешности преобразования 0 « 0,05Х.

Из (15) время измерения для подавления низкочастотной погрешности

Т=1/(н!ОД,0005 1,5 с.

Из 1(17) погрешность для Nm отсчетов

8 „„8, /.}и

3, — погрешность одного отсчета (сравнения).

Для данного метода измерения

S =q/2 }3, q — ступень! квантования.

Для данного устройства q определяет пикфактор и реально q«4. Иэ (17) общее количество сравнений для rn параллельных вычислительных блоков

mN4,/ „„=(4/243 0,0005) = 5,3 10 .

Время измерения Т при времени установления ЦАП t=10 с, m=1 и mN =

=5,3 10 .

И,11=тпИС=5,3 10 1О =5,.3 с.

6 6

Для достижения Т,„„«Т необходимо ш--4, при этом т

Т„ 5,3 с

1,3 с, m 4

1141421

1141421

114142.1

Составитель А.Иванова

Редактор P.Öèöèêà Техред Л.Иикеш

Корректор И.Иуска

Подписное

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

Заказ 497/37 . Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала Устройство для определения действующего значения сигнала 

 

Похожие патенты:

Устройство для определения действующего значения сигнала

Наверх