Цифровой регистратор

 

ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАТОР, содержащий аттенюатор, фипьтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь , два регистра хранения и . блок сравнения, соединенные последовательно , элемент ИЛИ, два элемента управления, блок памяти, генератор тактовых импульсов, делитель частоты и цифроаналоговый преобразователь, причем R-входы регистров хранения соединены с первым выходом первого элемента управления, второй вход блока сравнения соединен с выходом первого регистра хранения и первьо4 информационным входом блока памяти, первьй выход которого подключен к шине цифрового выхода и через цифроаналоговый преобразователь - к шине аналогового выхода, выход блока . ; сравнения соединен с С - входом второго регистра хранения и первым вхоцом элемента ИЛИ, выходом соединенного с входом второго элемента управления , первый выход которого подключен к управляющему V-входу блока памяти, а второй выход - к первому входу первого элемента управления , генератор тактовых импульсов и делитель частоты соединены последовательно , причем первый выход последнего подключен к второму входу первого элемента управления, третий и четвертый входы которого соответственно подключены к шинам сигналов Сброс и Пуск, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены распределитель импульсов , пять элементов И, элемент НЕ и реверсивный счетчик, информационным выходом соединенньш с вторым информационным входом блока памяти, при (Л чем выход старшего разряда счетчика с соединен также с первым входом первого элемента И, выходом соединенного с вторым входом элемента ИЛИ, выход обратного переноса реверсивного счетчика соединен с первыми вхоо дами второго и третьего элементов И, 4; вторые входы которых подключены соел ответственно к первому и второму вы ..( ходам распределителя импульсов, третий выход которого подключен к пер вому входу четвертого элемента И, второй выход первого элемента управления соединен с вторым входом первого элемента И, с входом разрешения записи блока памяти, первым входом пятого элемента И и через элемент НЕс вторым входом четвертого элемента И и стробирующим входом распределителя импульсов, . счеткьгй: вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты, первый выход которого подключен к второму входу пятого эле

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) () )) 4549

4(51) С 01 В 9/02

° Ю- I

l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h госудюРстаенн)1Й комитет сссР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3687472/24-2! (22) 09.01.84. (46) 30.06.85 ° Бюл. № 24 (72) В,М, Бондаренко, Г.М. Федоренко, С.С. Шершнев и Н.В. Сиренко (71/, Институт электродинамики АН

УССР и Специальное конструкторскотехнологическое бюро Института электродинамики АН УССР (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Цифровой самописец типа

7502. Описание и применение. Фирма

"Бриаль и.Къер", Дания, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 920379, кл. G 01 D 9/02, 1980. (54)(57) ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАТОР, содержащий аттенюатор, фильтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь, два регистра хранения и блок сравнения, соединенные последовательно, элемент ИЛИ, два элемента управления, блок памяти, генератор тактовых импульсов, делитель частоты и цифроаналоговый преобразователь, причем R --входы регистров хранения соединены с первым выходом первого элемента управления, второй вход блока сравнения соединен с выходом первого регистра хранения и первым информационным входом блока памяти, первый выход которого подключен к шине цифрового выхода и через цифроаналоговый преобразователь — к шине аналогового выхода, выход блока сравнения соединен с С - входом вто- рого регистра хранения и первым входом элемента ИЛИ, выходом соединенного с входом второго элемента управления, первый выход которого подключен к управляющему V -входу блока памяти, а второй выход — к первому входу первого элемента управления, генератор тактовых импульсов и делитель частоты соединены последовательно, причем первый выход последнего подключен к второму входу первого элемента управления, третий и четвертый входы которого соответственно подключены к шинам сигналов

"C6poc" и пуск", о т л и ч а ю- шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него введены распределитель импульсов, пять элементов И, элемент НЕ и реверсивный счетчик, информационным выходом соединенный с вторым информационным входом блока памяти, при- чем выход старшего разряда счетчика соединен также с первым входом первого элемента И, выходом соединенного с вторым входом элемента ИЛИ, выход обратного переноса реверсивного счетчика соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам распределителя импульсов, третий выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй выход первого элемента управления соединен с вторым входом первого элемента И, с входом разрешения записи блока памяти, первым входом пятого элемента И и через элемент НЕс вторым входом четвертого элемента

И и стробирующим входом распредели теля импульсов, счетный. вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты, первый выход которого подключен к второму входу пятого эле1164549 мента И, выходом соединенного с суммирующим входом реверсивного счетчика, у которого вычитающий вход соединен с выходом четвертого элемента, И, информационный вход — с вторым выходом блока памяти и шиной цифрового выхода, управляющий вход - с выходом третьего элемента И, первый

Р --вход — с первым выходом второго элемента управления, второй Р -входс первым выходом первого элемента упИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных и временных параметров, а также анализа статистических характеристик быстропротекающих процессов.

Известен цифровой регистратор, содержащий последовательно соединенные аттенюатор, входной фильтр низких частот, элемент выборки и хранения; аналого-цифровой преобразователь, селектор вида запоминаемой информации, запоминающий блок, цифроаналоговый преобразователь, выходной . фильтр низких частот, промежуточный запоминающий блок, элементы управления запоминающим блоком и самописцем, генератор-делитель тактирующих импульсов, выходную управляющую цепь, 20 цепь управления частотой выборки воспроизводимого сигнала и селектор приемного блока с переходным элементом, элемент управления самописцем содержит цепь управления запуском, входную цепь управления пусковым уровнем и наклоном пускового импульса и цепь управления частотой выборки, регистрируемого сигнала, элемент управления запоминающим блоком содержит цепь управления запоминающим

30 блоком, цепь управления режимом работы счетчик слов и счетчик обращения (lj.

Недостатком данного JjcTpoHcTBB является низкое быстродействие, З5 обусловленное постоянным периодом времени выборок входного сигнала в . запоминающий блок, не зависящим от скорости изменения входного сигнала. равления, выход второго элемента t „ соединен с третьим входом элемента

ИЛИ, третий выход первого элемента управления подключен к входу запуска аналого- цифрового преобразователя, у: равляющий выход которого соединен с С-входом первого регистра хранения, третий выход второго элемента управления подключен к шине запуска развертки, а четвертый выход — к адресному входу блока памяти.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой регистратор, содержащий последовательно соединенные аттенюатор, фильтр низких частот, элемент выборки и хранения, аналого-цифровой преобразователь, информационный выход которого через первый регистр хранения подсоединен к информационному входу второго регистра хранения, первому информационному входу блока памяти и первому входу блока сравнения, к второму входу которого подключен выход второго регистра хранения, выход блока сравнения подключен к управляющему входу второго регистра хранения и к одному из входов логического элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход старшего разряда счетчика тактовых импульсов, при этом выходы всех разрядов счетчика тактовых импульсов подключены к второму информационному входу блока памяти, выход элемента

Ф

ИЛИ подключен к Й-входу счетчика тактовых импульсов и к второму входу второго элемента управления, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента управления, а второй выход — к управляющему входу блока памяти, при этом второй вход первого элемента управления подключен к счетному входу счетчика тактовых импульсов и к выходу делителя частоты, вход которого подклю чен к выходу генератора тактовых импульсов, первый выход первого элемента управления подключен к управляющему входу элемента выборки и

3 1164549 4 хранения, второй выхЬд — к первому рез цифроаналоговый преобразовательвходу второго элемента управления, к шине аналогового выхода, выход бло третий выход — к и -входам первого и ка сравнения соединен с С -входом второго регистров хранения и счетчи- второго регистра хранения и первым ка тактовых импульсов, третий и чет- 5 входом элемента ИЛИ, выходом соедивертый входы первого элемента управ- ненного с входом второго элемента управления подключены соответственно к ши- ления, первыи выход которого подклюнам сигналсн "Сброс" и "Пуск", выход чен к управляющему V -входу блока паблока памяти подключен к шине цифро- мяти, а нторой выход — к первому ного выхода и через цифроаналоговый 1О входу первого элемента управления, преобразователь к шине аналогового генератор тактовых импульсов и девыхода, управляющий выход элемента литель частоты соединены последовавыборки и хранения подключен к входу .тельно, причем первый выход последзапуска аналого-цифрового преобразо- него подключен к второму входу пер.вателя, упранляющий вход которого . 15 ного элемента управления, третий и . подключен к управляющему входу пер- четвертый входы которого соответстного регистра хранения (2). венно подключены к шинам сигналон

Недостатком указанного устройства "Сброс", и "Пуск", введены распре- являются его ограниченные функцио- делитель импульсов, пять элементов нальные возможности, так как невоз- 20 И, элемент НЕ и реверсивный счетможно оперативно после регистрации чик, информационным выходом соеди воспроизвести исследуемый сигнал в ненный с вторым информационным вхоаналоговой форме в реальном масштабе дом блока памяти причем выход старФ

У времени вследствие того, что интер- . шего разряда счетчика соединен таквал времени между выборками в зако- 25 же с первым входом первого элемента дированном виде записан в запоминаю- . И, выходом соединенного с вторым щем блоке и используется. только при .входом элемента ИЛИ, выход обратно -. цифровом анализе исследуемого процес- го переноса реверсивного счетчика са на электронной вычислительной ма- - соединен с первыми входами второго шине. После регистрации исследуемых 3р и третьего элементов И, вторые входы процессов необходим оперативный про- которых подключены соответственно к смотр записанной информации, воспро-. первому . и второму выходам распре-. .изводимой в реальном масштабе вре- .делителя импульсов, третий выход мени, чтобы исключить сбойные регист- которого подключен к первому входу рации и тем самым сэкономить рабочее четвертого элемента И второй выход

S время электронной вычислительной первого элемента управления соединен машины, необходимое для обработки с вторым входом первого элемента И, информации,- с входом разрешения записи блока

Цель изобретения — расширение памяти, первым входом пятого элеменфункциональных возможностей цифрово- 40 Ta H и через элемент НŠ— с вторым го регистратора, входом четвертого элемента И и строПоставленная цель достигается тем биРУющим входом РаспРеделителЯ имчто В цифровой регистратор, содер пульсов счетный вход которого сое» щий аттенюатор, ф ьтр низких частот динен с втор™ В Одом делителя часаналого-цифровой преобразователь 45 тоть первый выход которого подтель, дна регистра хранения и блок сравнения, ключен к второму входу пятого элесоединенные последовательно элеме м а И,. выходом соединенного с сум

ИЛИ, два элемента ав а управления, блок мирующим входом реверсивного .счетпамяти гене ато р р тактоных импульсов, чика, у которого вычитающий вход делитель частоты и ты и цифро-аналоговый 50 соединен с выходом четвертого эле.преобразователь р р а ель, причем к -входы pe- - мента И, информационный вход — с нтогистров х анени р р ения соединены с первым рым выходом блока. памяти и шиной выходом первого элемента управления, . цифрового выхода, управляющий. входвторой вхо бло р д лока сравнения соединен с выходом третьего элемента И, перс выходом первого регистра хранения 55 вый Я -вход — c первым выходом второи первым информационным входом блока ro элемента управления, второй R —памяти пе вый выхо р " ыход которого под- .вход с первым выходом первого злеменключен к шине иф ов г ц фрового выхода и че- . та управления, выход второго элемента

)164549

И соединен с.третьим входом элемента

ИЛИ, третий выход первого элемента управления подключен к входу запуска аналого-цифрового преобразователя, управляющий выход которого соединен 5 с С -входом первого регистра хранения, третий выход второго элемента управления подключен к шине запуска развертки, а четвертый выход - к адресному входу блока памяти.

-)О

На фиг, 1 представлена структурная схема цифрового регистратора; на фиг. 2 - пример выполнения схемы первого элемента управления; на фиг. 3 — пример выполнения схемы вто- )5 рого элемента управления.

Цифровой регистратор содержит последовательно соединенные аттенюатор

1, фильтр 2, аналого-цифровой преобразователь 3, управляющий выход которого соединен с С -входом первого регистра 4 хранения,. а информационный выход через регистр хранения . 4 подсоединен к информационному входу регистра 5 хранения, к первому информационному входу блока 6 памя-. ти и к второму входу блока сравнения

7, первый вход которого соединен с . выходом регистра хранения 5, а выходс С -входом регистра хранения 5 и с 30 первым входом элемента ИЛИ 8, к второму входу которого подключен выход первого элемента И 9, у которого к первому входу подключен выход старшего разряда реверсивного счетчика

1O, к третьему входу -.выход второго элемента И 11. Первый выход первого элемента управления 12 подключен к

R ""входам регистров храйения 4 и 5 и к второму Р -входу реверсивного 40 счетчика 10 . Выход элемента ИЛИ 8 соединен с входом второго элемента управления 13, первый выход которого соединен с Н -входом управления блока памяти 6 и с первым Я- входом 45 реверсивного счетчика 10, выход обратного переноса которого подключен к первым входам второго 11 и третьего 14 элементов И, вторые входы которых соединены соответственно.с. первым и вторым выходами,.распреде. лителя импульсов 15.Тактовыи вход распределителя импульсов 15 соединен с . вторым выходом делителя частоты 16,входом соединенного с выходом генерато- у ра тактовых импульсов 17. Стробирующий вход распределителя импульсов 15 соединен с выходом элемента НЕ 18 и вторым входом четвертого элемента

И 19, первый вход которого подключен к третьему выходу распределителя импульсов 15. Вход элемента НЕ 18 соединен с первым входом пятого элемента И 20, входом разрешения записи блока памяти 61 вторым входом первого элемента И 9 и вторым выходом первого элемента управления !2, третий выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя 3 ° Первый выход делителя частоты 16 соединен с вторым входом первого элемента управления 12 и вторым входом пятого элемента И 20, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика )О, вычитающий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И 19, информационный выход — с вторым информационным входом блока 6 памяти, информационный вход — с вторым выходом блока памяти 6, управляющий вход— с выходом третьего элемента И 14, Второй выход второго элемента управления 13 соединен с первым входом первого элемента управления 12, тре" тий вход которого соединен с шиной

21 сигнала "Сброс", а четвертый вход — с шиной 22 сигнала "Пуск".

Указанные сигналы поступают от внешних устройств. Третий выход второго ,элемента управления 13 соединен с

1 шинои 23 сигнала запуска развертки, а четвертый выход, — с адресным вхо дом блока памяти 6, первый выход которого через цифроаналоговый преобразователь 24 подключен к шине аналогового вьссода 25, Первый и второй выходы блока памяти 6 подключены к шине цифрового выхода 26, Первый элемент управления )2 включает в себя одновибраторы 27 и

28, RS - триггер 29, элемент И 30 и RS-триггер 31, причем первый вход через одновибратор 27 подключен к

R — входам триггеров 29 и 31, второй вход подключен к первому входу элемента И 30, второй вход которого соединен с выходом RS -триггера 31 а выход — с третьим выходом. Третий вход подключен к S-входу RS -вериг» гера.29, второму R- входу RS " триггера 31 и через одновибратор 26» к первому выходу, Четвертый вход .подключен к S-входу RS -триггера

31, выход триггера 29 соединен с вторым выходом.

7 1.64

Второй элемент управления 13 включает в себя одновибратор 32, счетчик адреса 33, регистр 34, элемент сравнения 35, одновибратор 36, причем вход подключен через одновибратор 32. к первому выходу и, к входу счетчика адреса 33, выход которого соединен с чет. вертым выходом и первым входом элемента сравнения 35, второй вход которого подключен к выходу регистра. Выход элемента сравнения 35 подключен через одновибратор 36 к третьему выходу. Выход переноса счетчика адреса

33 соединен с вторым выходом.

В качестве аналого-цифрового пре.— образователя 3 может быть применен параллельный аналого-цифровой преобразователь с запоминанием, который, обладая высоким быстродействием, .может работатьбез схемы выборки-хра- 2б нения. Распределитель импульсов 15 может содержать последовательно соединенные счетчик и дешифратор, Цифровой регистратор работает следующим образом, 25

После включения напряжения питания и подачи сигнала "C6poc" с шины

21 на третий вход первого элемента управления 12 на выходе триггера 29 устанавливается "единичный потенциал, который, поступая на вход разрешения записи блока памяти 6, устанавливает режим записи информации в этом блоке, а также деблокирует пятый элемент И 20. Одновременно триг- 35 гер 31 обнуляется, блокируя элемент

И 30, на выходе одновибратора 28 формируется короткий импульс, который обнуляет регистры 4 и 5 и реверсивный счетчик 10. После подачи сигна- 4б ла "Пуск" с шины 22 на четвертый вход первого элемента управления триггер 31 устанавливается в "единичное" состояние, элемент И 30 деблокируется и через него поступают тактовые импульсы на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 3, обрабатывающего входной аналоговый сигнал, который поступает на измерительный вход аналого-цифрового пре образователя 3 через фильтр низкой частоты 2 и входной аттенюатор 1.

Тактовые импульсы формируются генератором 17 и делителем частоты 16.

По сигналу "Конец преобразования", поступающему с управляющего выхода . аналого-цифрового преобразователя 3 производится перезапись цифровой ин549 8 формации из аналого-цифрового преоб- . разователя 3 в регистр хранения 4, Тактовые импульсы с первого выхода делителя часготы 16 поступают также через пятый элемент И 20 на суммирующий вход реверсивного счетчика 10.

ыо время следующего цикла преобразования входного сигнала информация о сигнале предыдущего преобразования с выхода регистра 4 поступает на первый вход. блока 7 сравнения, на второй вход которого поступает цифровая информация ("0" — по всем разрядам) с выхода регистра 5 хранения. При увеличении амплитуды входного сигнала увеличивается значение кода числа на выходе регистра 4 хра-! нения, и как только разность чисел, поступающих на входы блока сравнения

7, станет больше или равной шагу квантования заданного блоком 7 сравнения, на выходе последнего формируется "единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 8 поступает на.вход второго элемента управления 13, который одновибратором 32 формирует сигнал разрешения записи информации в блок памяти 6. При этом число с выхода регистра 4 и число с выхода счетчика 10 пропорциональное времени, прошедшему с момента поступления сигнала "Пуск, заносится в блок памяти 6, после этого производится перезапись числа из регистра 4. в регистр 5 хранения, прирост на единицу содержимого счетчика адреса 33, обнуление счетчика 10, и процесс сравнения продолжается, при этом значение нового измерения сравнивается со значением измерения, записанного в регистре 5. Если колебания амплитуды входного сигнала по абсолютной величине не превышают шага квантования по амплитуде, задаваемого блоком 7 сравнения. запись информации в блок памяти 6 производится сигналом переполнения счетчика 10, который поступает с выхода старшего разряда этого счетчика через первый элемент И 9 и элемент ИЛИ 8 на вход второго элемента управления 13. При этом период квантования определяется емкостью счетчика 10. Во время каждой записи информации в блок 6 памяти в этот блок заносится код амплитуды сигнала и код определяемый количеством импульсов, посчитанных счетчиком 10 за период между из11645

9 .мерениями, что необходимо для однозначного соответствия между амплитудными и временными параметрами регистрирующего сигнала, После заполнения всех ячеек блока 6 памяти на выходе переноса счетчика адреса 33 появляется сигнал, который через одновибратор 27 обнуляет триггеры 29 и 31 первого элемента управления 12, т,е. происходит 10 запрет прохождения пусковых импульсов для аналого-цифрового преобразователя 3, блок 6 памяти переключается в режим чтения, первый и пятый (.9 и 20 ) элементы И заблокируются, 15 а четвертый элемент И 19 и распределитель импульсов 15 деблокируется.

Тактовые импульсы с второго выхода делителя частоты 16 будут поступать на вход распределителя импульсов 15. 20

После появления импульса на его первом выходе этот импульс через второй элемент И 11 и элемент ИЛИ 8 поступит на вход второго элемента управления

)З,который сформирует сигнал обраще- 25 ния к блоку памяти 6 на выходе одновибратора 32, После того как информация будет считана иэ первой ячейки блока 6 памяти, первым импульсом,поступившим с второго. выхода распредели- З0 теля импульсов 15, через третий элемент И 14 будет произведена запись кода с. второго выхода блока памяти 6, соответствующего временному интервалу между соседними измерениями, в . реверсивный счетчик 10, при этом на втором его выходе установится нулевой" потенциал, а второй 11 и третий 14 элементы И заблокируются, С третьего выхода распределителя им- -<0 пульсов 15 будут поступать импульсы через четвертый элемент И 19 на вычитающий вход реверсивного счетчика

10. После того как на этот вход пос-. тупит количество импульсов, соответ-

49 10 выходе реверсивного счетчика 10 появится "единичный потенциал, который деблокирует второй 11 и третий 14 4 элементы И, и при появлении импульса на первом выходе распределителя импульсов 15 произойдет считывание следующей ячейки блока 6 памяти. По импульсу с второго выхода распределителя импульссв 15 произойдет пере-. запись информации с второго выхода блока 6 памяти в реверсивный счетчик 10, и процесс временной "растяжки повторится. В режиме воспроизведения содержимое блока 6 памяти, поступающее с первого выхода на вход цифроаналогового преобразователя 24, будет считываться через интервал времени, определяемый содержимым блока памяти 6, поступающим с второ-. .го выхода этого блока ° Временную диаграмму зарегистрированного сигнала можно получить,. подавая сигнал с шины 25 на вход вертикального отклонения устройства отображения. аналоговой информации (электронный.осцил— лограф, графопостроитель) и запуская развертку сигналом, поступающим с третьего выхода второго элемента управления 13 на шину 23, Этот сигнал означает "начало памяти" и формиру- ется одновибратором 36 в момент,когда содержимое счетчика адреса 33 будет равно содержимому регистра 34, в котором записан код.О...О. Для воспроизведения зарегистрированного сигнала без дополнительного "растяжения" необходимо, чтобы частота тактовых импульсов на втором выходе делителя частоты 16 была в три раза выше частоты импульсов на первом его выходе.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет воспроизвести исследуемый сигнал в аналоговой форме в реальном масштабе времени, что необходимо для оперативного контроля регистрапии исследуемого сигнала, экономя тем самым рабочее время электронной вычислительной машины, необходимое для обработки информации.

140Ч549

23

1!64549

Фиг 2

ЫХ.!

bi Õ.3

Составитель С, Рыбин

Техред С.Иовжий Корректор 0. Тигор, Редактор К. Волощук

Заказ 4178/38 . Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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