Устройство для автоматического измерения коэффициента шума четырехполюсника

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА, содержащее последовательно соединенные делитель напряжения, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, а также последовательно соединенные накапливающий сумматор и индикатор, причем управляющие выходы микропроцессора соединены с соответствующими входами делителя напряжения и накапливающего сумматора, от л ичающееся тем, что с целью повышения быстродействия, в него введен дешифратор, вход которого соединен с информационным выходом микропроцессора, а выход - с информационным входом накапливающего сумматора . (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5И G 01 R 29/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3661321/24-21 (22) 05. 11 ° 83 (46) 15.06.85. Бюп. № 22 (72) Э.А. Хенкин, С.А. Плахотнюк и Э.Д. Поликарпов (71) Воронежский политехнический институт (53) 621.317.75 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 299809, кл. С 01 R 29/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3505581/21, кл. G 01 R 29/26, 1982 (прототип) . (54)(57). УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ШУМА ЧЕТЫРЕХПОЛ10С НИКА, содержащее

„„SU„„11 1903 A последовательно . соединенные делитель напряжения, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, а также последовательно соединенные накапливающий сумматор и индикатор, причем управляющие выходы микропроцессора соединены с соответствующими входами делителя напряжения и накапливающего сумматора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен дешифратор, вход которого соединен с информационным выходом микропроцессора, а выход — с информационным входом накапливающего сумматора.

1161903 2

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Цель достигается тем, что в устройство для автоматического измерения коэффициента шума четырехполюсника, содержащее последовательно .соединенные делитель напряжения,,аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, а также последовательно соединенные накапливающий сумматор и индикатор, причем управляющие выходы микропроцессора соедиИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах для измерения коэффициента шума четырехполюсника с расширенным диапазоном 5 величины измеряемых сигналов, Известно устройство для измерения коэффициента шума четырехполюсника, содержащее источник опорного напряжения, полосовой усили- 10 тель, пороговую схему, счетчик импульсов, генератор калибровочного напряжения, интегратор, формирователь импульсов и измеритепь временных интервалов P) .

Данное устройство, по существу, не измеряет коэффициент шума, а лишь сравнивает его с определенным значением, т. е. осуществляет разбраковку,что связано с кванто- щ ванием шумового сигнала всего на два уровня.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического иэ- 25 мерения коэффициента шума четырехполюсника, содержащее последовательно соединенные делитель напряжения, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, накапливающий сум- 511 матор и индикатор, причем управляющие выходы микропроцессора соединены с соответствующими входами делителя напряжения и накапливающего сумматора f2).

Недостатком этого устройства является относительно низкое быстродействие, обусловленное значительным временем, необходимым для организации в микропроцессоре возведения в квадрат числе, соответствующих мгновенным значениям шумового напряжения, а также умножения этих чисел на коэффициент, учитывающий изменение коэффициента передачи делителя напря 45 жения. нены с соответствующими входами делителя напряжения и накапливающего сумматора, введен дешифратор, вход которого соединен с информационным выходом микропроцессора, а выход— с информационным входом накапливающего сумматора.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит делитель 1 напряжения, вход которого соединен с клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 2, микропроцессор 3, дешифратор 4, накапливающий сумматор 5 и индикатор 6.

Устройство работает следующим образом.

На вход делителя 1 напряжения подается шумовое напряжение, соответствующее коэффициенту шума исследуемого четырехполюсника. Коэффициент передачи делителя 1 напряжения дискретно изменяется по управляющим командам микропроцессора 3. В начальный момент времени коэффициент передачи делителя 1 напряжения максимален. Сигнал с делителя 1 напряжения поступает иа аналого-цифровой преобразователь 2, где преобразует-. ся в цифровой код, поступающий на обработку. в микропроцессор 3. Если напряжение на входе аналого-цифрового преобразователя 2 превышает

его максимальный порог, микропроцессор 3 подает команду на делитель

1 напряжения, коэффициент передачи которого при этом уменьшается в 2 раза (в течение процесса измерения может быть подано несколько таких команд), благодаря чему сигнал на входе аналого-цифрового преобразователя 2 приводится в диапазон, в котором погрешность измерения минимальна. При этом коэффициент передачи делителя 1 напряжения равен где п — число управляющих команд, поступающих на делитель 1 напряжения.

Так как характеристика квантования аналого-цифрового преобразователя 2 нелинейна с отношением соседних уровней квантования, равным 12 цифровой код М1 на его выходе пропорционален логарифму по этому осно.

11б1 ванию напряжения на его выходе и отличается от логарифма напряжения на входе делителя 1 напряжения на величину и

М,- Е. Г2О,„„ „=Е. 42 (U Ä K ) = . (1åõ 11

° Ра 42 (у а)= ба(Е Бах-ау, где Us

Вх дЦ11 — напряжение на входе аналого-цифрового преобразователя 2, U 8 напряжение на входе делителя 1 напряжения.

Для. учета изменения коэффициен.та передачи делителя 1 напряжения микропроцессор 3 суммирует число, соответствующее мгновенному значению шумового напряжения, с числом, равным количеству управляющих команд, поступающих на делитель 1. напряжения, поэтому цифровой код M на выходе микропроцессора 3 пропорционален логарифму напряжения на входе делителя 1 напряжения

15

25

М =Юо(42 Оьх

Цифровой код с выхода микропроцессора 3 поступает на дешифратор 4, который осуществляет преобразование вида

М 1о НО а)(2

5 Bx r

35 т.е. цифровой код М, .на выходе дешифратора 4 пропорционален квадратору входного сигнала.

С выхода дешифратора 4 цифровой код поступает на накапливающий сумматор 5, который по команде микропроцессора 3 суммирует его со своим содержимым (в начале цикла измерения по команде микропроцессора

3 содержимое накапливающего сумматора 5 приравнивается О) . В конце процесса измерения, т.е . после обработки заданного количества отсчетов шумового сигнала, по команде микропроцессора 3 число, пропорциональное коэффициенту шума исследуемого четырехполюсника, поступает

903 4 с накапливающего сумматора 5 на индикатор 6.

В силу свойств шумового сигнала при обработке большого количества выборок точность результата измерения весьма высока даже при малом количестве разрядов аналого-цифрового преобразователя 2 (так, при измене- . нии измеряемых значений коэффициента шума в 10 раз при использовании

3-разрядного аналого-цифрового преобразователя 2 погрешность не превышает 27. при неизменном коэффициенте передачи делителя 1 напряжения) .

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить быстродействие, так как в связи с низким быстродействием микропроцессора при выполнении операции умножения в предлагаемом устройстве указанная операция вынесена из микропроцессора и фактически выполняется дополнительно введенным дешифра ором и аналого-цифровым преобразователем с нелинейной характеристикой квантования, а эти блоки обрабатывают сигнал практически мгновенно (так как оба устройства комбинационные и быстродействие их ограничено лишь внутренней задержкой распространения сигнала)., Кроме того, применение аналого-цифрового преобразователя с нелинейной характеристикой квантования позволило заменить операцию умножения при учете изменения коэффициента передачи делителя напряжения однократным суммированием, которое выполняется в указанной программе в течение 9 тактов, а вся часть программы, обрабатывающая один отсчет составляет 147 тактов, что значительно меньше, чем в устройствепрототипе, в котором длина части программы, обрабатывающей один отсчет, составляет 711 тактов, из которых операции возведения в квадрат и умножения на коэффициент,учитывающий изменение коэффициента передачи делителя напряжения, занимает от 342 до 552 тактов (в зависимости от числа коррекций коэффици- ента передачи делителя).