Устройство для идентификации характеристик четырехполюсников

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ , содержащее генератор тактовых импульсов, сумматор и генератор псевдослучайных чисел, эталонный четырехполюсник , первый блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом эталонного четырехполюсника, а другой - с первой клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника, последовательно соединенные блоки умножения, накопления и индикации, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений, в него введены аналого-цифровой преобразователь, счетчик, дещифратор, два регистра, второй блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь и блок эталонных уровней, при этом одни выходы счетчика соединены с входами дешифратора, сумматора и блока накопления , тактовый вход которого подключен к выходу дешифратора и к тактовым входам первого регистра, аналого-цифрового преобразователя и блока индикации, а другие выходы счетчика соединены с вторым входом сумматора и с адресным входом блока эталонных уровней, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом блока накопления, а выход - с входом блока индикации, выход генератора тактовых импульсов соединен со стробирующим входом дешифратора, входом счетчика и (О тактовым входом второго регистра, выход сумматора через генератор псевдослучайных (Л чисел соединен с входамипервого и второго регистров, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход блока умножения через аналого-цифровой преобразователь подключен к выходу первого блока сравнения, выход первого регистра через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом эталонного четырехполюсника и сх с второй клеммой устройства для подклю00 Oi чения исследуемого четырехполюсника. 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) 4 G 01 R 27 28

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ":

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3681100/24-21 (22) 29.12.83 (46) 30.10.85. Бюл. № 40 (72) Д. И. Биднык, В. П. Гережук, А. А. Догадов, Е. В. Литвинов, Ш. Ш. Халилуллов, И. И. Якимович и М. А. Коган (71) Акустический институт им. акад. Н. Н. Андреева (53) 621.317.757 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 566207, кл. G 01 R 27/28, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 566206, кл. G Ol R 27/28, 1975. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее генератор тактовых импульсов, сумматор и генератор псевдослучайных чисел, эталонный четырехполюсник, первый блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом эталонного четырехполюсника, а другой — с первой клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника, последовательно соединенные блоки умножения, накопления и индикации, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений, в него введены аналого-цифровой п реобразователь, счетчик, дешифратор, два регистра, второй

„„SU„„1188676 A блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь и блок эталонных уровней, при этом одни выходы счетчика соединены с входами дешифратора, сумматора и блока накопления, тактовый вход которого подключен к выходу дешифратора и к тактовым входам первого регистра, аналого-цифрового преобразователя и блока индикации, а другие выходы счетчика соединены с вторым входом сумматора и с адресным входом блока эталонных уровней, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом блока накопления, а выход — с входом блока индикации, выход генератора тактовых импульсов соединен со стробирующим входом дешифратора, входом счетчика и тактовым входом второго регистра, выход сумматора через генератор псевдослучайных чисел соединен с входами первого и второго регистров, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход блока умножения через аналого-цифровой преобразователь подключен к выходу первого блока сравнения, выход первого регистра через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом эталонного четырехполюсника и с второй клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника.

1188676

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для идентификации характеристик линейных четырехполюсников.

Целью изобретения является сокращение времени измерений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2, сумматор 3, генератор 4 псевдослучайных чисел, первый 5 и второй 6 регистры, цифроаналоговый преобразователь 7, исследуемый 8 и эталонный 9 четырехполюсники, первый 10 и второй 11 блоки сравнения, блок 12 умножения, блок

13 эталонных уровней, дешифратор 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 накопления, блок 17 индикации и первую 18 и вторую 19 клеммы устройства для подключения исследуемого четырехполюсника.

Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входам счетчика 2, дешифратора 14, входу синхронизации второго регистра 6.

Выходы счетчика 2 с номерами Р, где P принимает значения 0 — (m — 1), m — число младших разрядов счетчика, соединены с первыми входами сумматора 3, блока 16 накопления и через дешифратор 14 с входами синхронизации первого регистра 5, блока 16 накопления, блока 17 индикации, аналогоцифрового преобразователя 15. Выход блока 16 накопления через второй блок 11 сравнения подключен к входу блока 17 индикации и непосредственно к его цифровому входу. Выходы счетчика 2 с номерами (q+m), где q принимает значение 0 — (n — 1), n— число старших разрядов счетчика, подключены к второму входу сумматора 3 и входу блока 13 эталонных уровней, выход которого подключен к второму входу второго блока 11 сравнения. Выход сумматора 3 через генератор 4 псевдослучайных чисел соединен с входами первого 5 и второго 6 регистров, выход последнего через первый вход блока 12 умножения соединен с вторым входом блока

16 накопления. Второй вход блока 12 умножения через аналого-цифровой преобразователь 15 соединен с выходом первого блока 10 сравнения, входы которого соединены соответственно с выходом эталонного четырехполюсника 9 и первой клеммой 18 устройства для подключения исследуемого четырехполюсника 8, вторая 19 клемма которого соединена с входом эталонного четырехполюсника 9, вход последнего через цифроаналоговый преобразователь 7 подключен к выходу первого регистра 5.

Устройство идентификации характеристик четырехполюсников определяет М=2" ординат функции неидентичности сравниваемых передаточных функций W. (для исследуемого четырехполюсника 8) и %э (для эталонного четырехполюсника 9) . Мерой неидентичности сравниваемых передаточных функций W. и W> является их разность

Q(k/f) в каждой ординате

Q(k/f) = W„(k/f) — э (k/f) (1) где k принимает значение 0 — (М вЂ” 1), f— частота следования импульсов генератора тактовых импульсов.

Генератор 4 псевдослучайных чисел формирует единичный белый шум «х», например, в виде последовательности 8-разрядных двоичных чисел, который через первый регистр 5 и цифроаналоговый преобразователь 7 поступает на входы линейных четырехполюсников 8 и 9, поэтому за оценку функции неидентичности можно принять сумму б л и- у — г (k/1) = N 7 (и )«» -к (2) где х;+ =х ((М;+ ) / ) (3) — выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 7;

20 у;=у(М;/!), z, (у; — z;) (4)--соответственно выходные сигналы исследуемого

8, эталонного 9 четырехполюсников и первого блока 10 сравнения;

R — оценка взаимной корреляционной функции;

N = 2" — количество усреднени й.

На m младших и и старших выходах разрядов счетчика 2 формируются соответственно, например, числа А и В, представленные, например, в двоичном коде: А =(aoai, "-, >е,— 1) 2, В = (ЬОЬ!, °, b — 1) 2 +e аО а„, I — m младших разрядов счетчика 2, а Ьо, ..., b„ — п старших разрядов счетчика 2. В сумматоре 3 происходит сложение этих чисел. Генератор 4 псевдослучайных чисел представляет собой постоянное запо40 минающее устройство, содержащее N многоразрядных ячеек памяти, в которых хранятся коды чисел х,. Адрес ячейки памяти, из которой требуется вывести код числа х„задается, например, двоичным кодом С, поступающим на вход генератора 4 псевдослучайных чисел с выхода сумматора 3.

Блок 16 накопления содержит последовательно соединенные сумматор и блок памяти или группу сумматоров. Номер обновляемой суммы задается кодом числа А, поступающим на первый вход блока 16 с выхода m младших разрядов счетчика 2.

Работу устройства рассмотрим на примере 5-разрядного двоичного счетчика 2 при m=2 и п=3. В этом случае определяется число ординат функции неидентичности

55 сравниваемых передаточных функций М=

=2" =4 по числу значений выходного сигнала четырехполюсника 8 и 9, равному Х=

=2"=8.

1 188676

Q(k/f) =, » (6) 40

55

После прохождения положительного фронта тактового импульса с выхода генератора 1 в счетчик 2 добавляется единица, в сумматоре 3 формируется код числа С=А+В, в генераторе 4 выводится код числа х,, а в блоке накопления выбирается сумма, представленная, например, в виде двоичного кода числа Sz. Отрицательный фронт импульса генератора 1 производит запись информации в регистры 5 и 6, причем запись в регистр 5 возможна только при нулевом коде числа А, равном нулю, т. е. А= (О О О, ..., О), на входе дешифратора 14 управление записью осуществляется с выхода дешифратора 14.

Вычисление функции неидентичности производится за N циклов. Номер каждого из

N циклов можно представить в виде двоичного кода числа В. Причем каждый из N циклов состоит из М тактов. Номер каждого из М тактов можно представить в виде двоичного кода числа А. В нашем примере (при m=2 и n=3) значения кодов чисел А, В и С в каждом такте внутри одного цикла представлены в табл. 1.

Значения кодов чисел А, В и С за N циклов приведены в табл. 2 (для нашего примера N=8).

В начальный момент вычисления А=В=

=С=О. В регистры 5 и 6 записывается с выхода генератора 4 код псевдослучайных чисел х,, который преобразуется в аналоговый сигнал цифроаналоговым преобразователем 7. Выходные сигналы уо и z<, четырехполюсников 8 и 9 поступают на входы первого блока 10 сравнения, выходной сигнал которого (yo — zo), преобразованный в двоичный код в АЦП 15, умножается в блоке 12 умножения на двоичный код числа хо. Сформированный в блоке 10 сравнения сигнал (уо — zo) фиксируется после преобразования в двоичный код на выходе АЦП 15 на время цикла вычисления. В блоке 16 накопления записывается код числа Во=хо(уо — zo).

Положительный фронт первого импульса генератора 1 тактовых импульсов записывает единицу в счетчик 2, код числа xi выбирается из генератора 4 псевдослучайных чисел и записывается отрицательным фронтом первого импульса генератора 1 тактовых импульсов во второй регистр 6. В блок 16 накопления записывается код числа

= xi (yp — zp) . Во втором и третьем такте нулевого цикла вычисления в блок 16 накопления записываются коды чисел S =

= хз(уо — zp) и So = хз(уо — zp). Нулевой такт первого цикла начинается формированием кодов чисел А = О; В = С = 1. В регистры 5 и 6 отрицательным фронтом импульса с генератора 1 записывается код числа хь на выходе первого блока 10 сравнения формируется сигнал (у1 — zi) и после преобразования в двоичный код и фиксации на выходе АЦП 15 код числа (yi — z ) умно15

25 зо

35 жается на код числа х в блоке !2. За четыре такта первого цикла вычисления в блоке 16 формируются суммы So=So+xi (yi — zi);

S) — — S +xg(y — z,); Sg = Sg+xg(yi z ) и

Sp = S3+x4(yi — z ). В конце (N — 1)-го цикла вычисления суммы

Н-1 >» = (у; — а;) х;+», (5)

i=0 накопленные в блоке 16, умножаются на коэффициент 1/N (сдвиг вправо íà и разрядов) и оценки ординат функции неидентичности подаются на первые входы второго блока 1 сравнения, на вторые входы которого поступают сигналы в виде двоичных кодов чисел, соответствующим »-уровням, эквивалентные допуску на разброс оценок функции неидентичности, поступающие с выхода блока 13 эталонных уровней. Последний, как один из возможных вариантов, выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, в ячейки памяти которого предварительно записаны цифровые коды чисел, соответствуюшие эталонным уровням».

Выборка соответствующего эталонного уровня из заданной ячейки памяти в виде цифрового кода осуществляется по адресу, поступающему в виде цифрового кода с разрядностью и на адресный вход блока 13 эталонных„уровней. Результат сравнения о» = E» — Q(k/f) (7) в виде двоичного числа о» подается на вход блока 17 индикации, позволяюшего установить соответствие параметров исследуемого четырехполюсника заданным техническим условиям.

На блок 17 индикации последовательно поступают ординаты функции неидентичности Q(M»/f) и значения б». В качестве блока индикации может быть использован осциллограф, цифровые индикаторы, самописец, дисплей и светодиод. Значения Sign6» могут индицироваться светодиодом (например

АЛ 307). При 6»)О светодиод включен и параметры исследуемого четырехполюсника соответствуют техническим условиям, что соответствуют идентичности передаточных характеристик, при 6»(0 четырехполюсник отбраковывается.

В случае использования в качестве блока 17 сегментных индикаторов, например

АЛС 324, работу блоков 16, 17, АЦП 15 и регистра 5 осуществляет дешифратор !4.

Алгоритм работы дешифратора 14 состоит в следующем.

Тактовый импульс с выхода генератора 1 проходит через дешифратор 14 только при нулевом коде (А = О) на его входе. На дешифратор 14 поступают m-разрядный двоичный код А = (а„,, ..., ао) с младших

1188676

Дешифратор 14 может быть выполнен, например, на двух микросхемах 133 ЛН 1 (6 инверторов) и 133 ЛА 2 (элемент И).

Отрицательный фронт импульса ТИ1 фиксирует входную информацию первого регистра 5, блока 16 накопления, блока 17 индикации и входную информацию АЦП 15.

При отключенном эталонном четырехполюснике 9 в устройстве определяется оценка передаточной функции исследуемого линейного четырехполюсника 8 л л и

W (k/f) — Rxy 87 У х + 7 выходов счетчика 2 и тактовые импульсы (ТИО) с выхода генератора 1. На выходе дешифратора 14 формируются тактовые импульсы.

TUi = Т(1ОЛаоЛа Л, ..., Ла. где / — знак логического умножения.

Структурная схема дешифратора 14 представляет собой элемент И, на прямой вход которого поступают импульсы ТИО, а на инверсные входы соответственно сигналы ао, ai,...,am

Таблица 1

Номер цикла

Номер такта

1 2 3 4

) 1

Число Код Число Код Число Код Число Код Число Код

0 00.. 1 10.. 2 01.. 3 11.. 0

0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 1

00..

1000

1 1000 2 0100 3 1100 1

1000

0 0000

Т а б л и ц а 2

6 J 6

2 3

7 J 8

A 01230123012301230123012301230123

В 0000111133337777

С 01231234234534564567567067017012 1188676

Редактор А. Гулько

Заказ 674 1/48

Составитель Л.Муранов

Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4