Измеритель отношения сигнал/шум телевизионного сигнала

 

Изобретение может быть использовано при определении отношения сигнал/шум телевизионных приемников и чувствительности телевизионных усилительных микросхем для измерения средней амплитуды повторяющихся импульсных сигналов, а также для измерения их временных интервалов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения измерения временных интервалов импульсных сигналов. Для этого в устройство введены последовательно соединенные второй блок 13 задержки, второй логический блок 14, ждущий мультивибратор 15 и второй счетчик 15, а также третий 18 и четвертый 19 логические блоки и триггер 17. Для измерения отношения сигнал/шум используются компаратор 1, первый вход которого подключен к входной клемме 2, а второй - к выходу цифроаналогового преобразователя 3, последовательно соединенные генератор 5 импульсов, первый логический блок 4, первый счетчик 8 и интерфейсный блок 7, а также первый блок 10 задержки, вход которого соединен с клеммой 12 для подключения источника тактовых импульсов, и формирователь 6 импульсов. Один из входов интерфейсного блока 7 соединен с клеммой 11 для подключения к источнику импульса запуска, а через шину 9 подключен к микроЭВМ. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ на

ИМ

Nur

mm омп

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21).4420552/24-21 (22) 03.05.88 (46) 30.01.90. Бюл„ Р 4 (72) В,П.Урбонас и Л.В.Инсода (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹L 1406534, кл. G 01 R 29/26, 1986. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕН И СИГНАЛ/ШУМ

ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА (57) Изобретение может быть использовано при определении отношения сигнал/шум телевизионных приемников и чувствительности телевизионных усилительных микросхем для измерения средней амплитуды повторяющихся импульсных сигналов, а также для измерения их временных интервалов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, достигается за счет обеспечения измерения временных интервалов импульсных сигналов.. Для зтого в устройство введены последова„„SU„„1539690 А 1 (51)5 G 01 R 29/26

2 тельно соединенные второй блок 13 задержки, второй логический блок 14, ждущий мультивибратор 15 и второй счетчик 16, а также третий 18 и четвертый 19 логические блоки и триггер

17. Для измерения отношения сигнал/ шум используются компаратор 1, первый вход которого подключен к входной клемме 2, а второй — к выходу цифроаналогового преобразователя 3, последовательно соединенные генератор 5 импульсов, первый логический блок 4, первый счетчик 8 и интерфейсный блок

7, а также первый блок 10 задержки, вход которого соединен с клеммой 12 для подключения источника тактовых с

Щ импульсов, и формирователь б импульсов. Один ив входов интерФейсного Ело Q) ка 7 соединен с клеммой 11 для подключения к источнику импульса запус- С» ка, а через шину 9 подключен к микроE ucmowu7 лета

Мин

1539696

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при определении отношения сигнал/шум телевизионных приемников и чувствительности телевизионных усилительных микросхем для измерения средней амплитуды повторяющихся импульсных сигналов, а также для измерения их временных интервалов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения временных интервалов импульсных сигналов.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя отношения сиг.нал/шум; на фиг. 2 — структурная схема блока интерфейса измерителя; на фиг. 3 — временные диаграммы работы . измерителя, на фиг. 4 — функция распределения вероятности шумового сигнала; на фиг. 5 — временные диаграммы работы компаратора и первого логического блока; на фиг. 6 - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого измерителя в режиме измерения временных интервалов; на а фиг. 7 — временные диаграммы, логического блока.

Измеритель содержит (фиг. 1) компаратор 1, первый вход которого подключен к входной клемме 2,.второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 3, а выход компаратора 1 подключен.к одному входу логического блока 4, к соответствующим входам которого подключены выходы генератора 5 импульсов высокой частоты, формирователя 6 импульсов и интерфейсного блока 7. Выход логического блока 4 подключен к счетному входу счетчика 8, вход "Сброс" которого и шина выходов подключены к интерфейсному блоку 7, подключенного к магистрали 9 микроЭВМ и через шины — к блоку 10 задержки, формирователю 6 импульсов и цифроаналоговому преобразователю 3, а также к клемме

11 для подключения источника сигнала запуска. Вход блока 10 задержки под ключен к клемме 12 для подключения к источнику тактовых импульсов, синхронных с импульсами синхронизации строк телевизионного сигнала. Кроме того, он содержит последовательно соединенные второй блок 13 задержки,, второй логический блок 14, ждущий мультивибратор 15 и второй счетчик

Интерфейсный блок 7 (фиг. 2) состоит из подключенных к магистрали 9 блока 20 выборки адреса, шинных буферов 21 данных, буферов 22 управляющих сигналов. Выходы блока 20 выборки адреса, шинных буферов 21, буферов 22 управляющих сигналов подключены к блокам 23 и 24 параллельного интерфейса. Входы блока 23 параллель40 ного интерфейса через шину подключены к выходам счетчика 8, а выходы,— к блоку 10 задержки. Один буфер канала блока 24 параллельного интерфейса подключен к формирователю 6 им45 пульсов, другой буфер подключен к цифроаналоговому преобразователю 3, к счетчику 16 склонов, остальные разряды буфера подключены к счетчику 8 (сигнал "Сброс" ), блоку 10 задержки (сигнал "Разрешение" ), логическому блоку 4 (сигнал "Калибровка" ) к логическим блокам 18 и 19 (сигнал "Из- .

:мерение длительности"). Сигналы прерывания от клеммы 11 запуска ("Прерывание 1") и формирователя 6 импульсов (" Прерывание 2") через буфер 25 прерывания поступают в магистраль 9 ЭВМ.

10 l5

25 (счетчик склонов измеряемого сигнала) 16, причем второй вход второго логического блока 14 и вход второго блока 13 задержки объединены между собой и подключены к выходу компаратора 1, а выход данных интерфейсного блока 7 через шину соединен с одноименным входом второго счетчика 16, а также триггер 17, третий логический блок 18, включенный между выходом формирователя 6 импульсов и соответствующим входом первого логического блока 4, четвертый логический блок

19, включенный между выходом сигналов

"Прерывание 2" формирователя 6 им— пульсов и входом интерфейсного блока

7, выход "Сброс прерывания" которого соединен с одноименным входом четвертого логического блока 19, вхо) установки триггера 17 подключен к выходу формирователя 6 импульсов, вход

"Сброс" соединен с выходом второro счетчика 16, а выход соединен с объединенными вторыми входами третьего

18 и четвертого 19 логических блоков,, третьи входы которых соединены между собой и подключены к выходу интерфейсного блока 7.

1539690

10 (3) р=2

Us U a

Измеритель в режиме измерения отношения сигнал/шум работает следующим образом.

В исходном состоянии на клемму 12. поступает телевизионный сигнал, показанный на фиг. За, а сигнал "Измерение длительности" имеет нулевой логический уровень..

На блок 10 задержки поступают тактовые импульсы с клеммы 12, синхронные с импульсами синхронизации строк, на интерфейсный блок 7 поступают запускающие импульсы с клеммы 11, синхронные с началом передачи сигнала ступенчатой формы в каждом поле телевизионного сигнала (строки 24 и 334).

Измерение отношения сигнал/шум состоит из ряда последовательных измерений: измерение размаха сигнала от уровня черного (ступенька 1 на фиг. За) до уровня белого (ступенька

6 на фиг. За) и измерение эффективного напряжения шумов (на ступеньках 3 или 4 на фиг. 3a). Измерение размаха сигнала состоит из измерения средне- го напряжения ступенек (6 и 1, по фиг. 3) и вычитании их разности.

Кривая распределения флюктуационных шумов описывается законом плотности распределения вероятности (— )

p(U) . e Я шэф < (1)

U W27i

ШЭф где U< — эффективное напряжение шумов;

U p — среднее напряжение ступеньки сигнала на фиг. За;

U — моментное напряжение сигнала.

На фиг. 4 проиллюстрировано применение выражения (2). Как видно из фиг. 4, определяя уровень сигнала по заданному значению функции распределения вероятностей F(U) можем определить значения напряжений, соответствующие Ув, Ucp, Us и рассчитать отношение сигнал/шум по фиг.3a: где 11,р „У срв- среднее напряжение 1 и

6 ступенек при F(U)=

Г =0,5;

UмъуU вэ- напряжения 3 ступеньки при F (U) =0, 8413, 0,1587 соответственно.

В случае другого закона распределения плотности вероятности при onределении эффективного напряжения шумов 11 фнеобходимо для напряжений

U< и Us (фиг. 4) задать другие нормы значения функции распределения вероятностей.

Значение функции распределения вероятностей в предлагаемом измерителе вычисляется в следующем порядке.

Сначала проводится калибровка измерителя. Для этого, после запуска

ЭВМ, на интерфейсный блок 7 в буфере блоков 23 и 24 параллельного интерфейса записывается информация о величине задержки блока 10 задержки и длительности импульса формирователя

6 импульсов. При поступлении импульса запуска с клеммы 11 он через буфер 25 прерывания поступает в ЭВМ.

ЭВК через интерфейсный блок 7 выдает импульс сброса счетчику 8, выдает сигнал калибровки в логический

F (U) 11-1.т ср

0,1587

0,8413

1- шэф

11шэф

Функция распределения вероятно- стей такого сигнала будет у 1(- с 2

1 . т и (U) - — — — — " e 4 aV (2)

11 21

Выражение (2) позволяет определить эффективное напряжение шумов

Для этого рассчитаем значения функции распределения вероятности при значениях V-U p = vэ, фи U-Ucp =0 средняя амплитуда), которые приведены ниже: блок 4 и подает сигнал разрешения на блок 10 задержки, разрешающий запуск блока 10 задержки тактовыми импульсами с клеммы 12. Блок 10 задержки после установленного времени (фиг. Зв), совпадающего с началом появления выбранной ступеньки телевизионного сигнала (фиг. За), запускает формирователь 6 импульсов, формирующий импульс заданной длительности, совпадающей или меньшей с. длительностью выбранной ступеньки сигнала (фиг. Зг). Выходные импульсы формирователя 6 импульсов поступают .в логический блок 4 и в момент их появления, при наличии сигнала калибровки, логический блок 4 пропускает импульсы генератора 5 на счетный

1539690 вход счетчика 8, который проводит их подсчет. Логический блок 4 выполня-ет функцию Qg=Q„Q+Q|ч(Д 0 >, где

Ql (4э Qs QT Qfs — ВыхОдные сигналы 5 блоков, обозначенных соответствующими номерами. При этом третий логический блок 18 пропускает сигналы формирователя 6 импульсов без изменения, так как он выполняет функцию (}

i5

=(Г, где () - нулевое значение сигнала "Измерение длительности". Для увеличения точности калибровки проводится в течение N строк телевизионного сигнала и за это время в счет15 чике 8 накапливается калибровочное число к

n=N„ f- С,-1 (5) (4) 20

F (U)

n N< изм М

"к и (6) 30 и сравнивает с заданным для данной. измеряемой ступеньки телевизионного сигнала (фиг. За) значением, функции распределения вероятностей в соответствии с выражением (3). Если измеренное значение F(U)„, больше заданного значения F(U) Ä то после поступления следующего импульса запускй с клеммы 11, в новом такте измерения, ана40 логичном предыдущему, старший разряд кода, поступающего на блок из ЭВМ,,остается в состоянии логической "1" и логическая "1" выдается в следующем (и-2)-ом разряде кода. Если, од 45 нако, Г(У)„, <Р(П)з,„д, то старший (n-1)-й разряд кода обнуляется. И в том, и в другом случае для разряда с номером (и-2), представляющего одну четверть полной шкалы, определяется значение Ьункции распределения вероятности F(У)„ „. Процесс преобразования завершается после того, когда будет проверен младший разряд. При этом код, поступающий из 3ВМ на ЦАП

3, является результатом измерения напряжения для данной ступеньки телевизионного сигнала (фиг. За) при заданном значении функции распреде-. ления вероятности F(U) Проведя, 50 где „- длительность импульса формирователя 6 импульсов;

f — частота импульсов генератора 5.

Подсчет количества строк N телевизионного сигнала проводит ЭВМ по сигналу "Прерывание 2" (фиг. 3e), задаваемому формирователем 6 импульсов через интерфейсный блок ?. При подсчете количества строк до NÄ 3ВМ снимает сигналы разрешения, калибровки и проводит считывание числа М„ с выходов счетчика 8 и ждет следующего импульса запуска с клеммы 11 через интерфейсный блок 7 (сигнал

"Прерывание 1"). .В ЭВМ через интерфейсный блок 7 на преобразователь 3 поступает код 100...00, (длиною и разрядов), который преобразуется

ЦАП 3 в аналоговую величину U«, которая равна произведению множителя

2 " /2"-1 на полную шкалу выходных напряжений цифроаналогового преобразователя 3, сбрасывается в "0" счетчик 8, на блок 10 задержки поступает сигнал разрешения, разрешающий запуск блока 10 задержки тактовыми импульсами с клеммы 12, Выходные импульсы блока 10 задержки запускают формирователь 6 импульсов, выходной импульс которого через третий логический блок 18 поступает на логический блок 4. Компаратор 1 сравнивает напряжение, поступающее с ЦАП 3, с входным напряжением выбранной ступеньки телевизионного сигнала (фиг. 5а). На выходе компаратора, в момент времени, когда входное напряжение превышает напряжение, поступающее с ЦАП 3, на выходе компаратора 1 появляется сигнал логической "1" (фиг. 5б), в течение которого через логический блок 4 на счетчик 8 поступают импульсы от генератора 5 (фиг. 5в). После Н„ тактов, считанных ЭВМ по- сигналу "Прерывание 2", выдаваемому формирователем

6 импульсов, ЭВМ через интерфейсный блок 7 снимает сигнал разрешения,. . блок 10 задержки больше не запускается от тактовых импульсов с клеммы

12, считывая содержимое счетчика 8, равное

I где, — длительность импульсов на выходе компаратора 1, в течение которых, в пределах импульса „, входной сигнал превышает заданный уровень цифроаналогового преобразователя 3.

ЭВМ, поделив. выражения (5) на (4), рассчитывает значение функции распределения вероятностей держки и логического блока 14, выполняющего функцию Р, =Р О Ч01(1 (Фиг. 7) . Ждущий мультивибратор 15, блокирующий подсчет склонов на длительность выходного импульса ждущего мультивибратора 15, служит для исключения ложного подсчета склонов из-за влияния шумов (дребезга) фронтов (фиг. бд) . Блок 13 задержки. задерживает выходной сигнал компарато- ра 1 на время, необходимое для формирования импульса логическим блоком

14 О . (см. фиг. 7), запускающего

° 1Ф ждуший мультивибратор 15. Длительность импульса ждущего мультивибратора 15 должна быть больше длительности ожидаемого дребезга фронтов (см. фиг. бд, ж) и меньше промежутка времени между возможными появлениями склонов на измеряемом сигнале. После подсчета заданного числа склонов счетчик 16 выдает сигнал заема Q

16 (фиг. бз), опрокидывающего триггер

1 7, выходной сигнал которо ro по ступает на логический блок 19, формирующий сигнал прерывания Ц1 (см. фиг.би) для управляющей 3ВМ. Логический блок

i19 состоит из триггера и логической ! ,цепи, вь1полняющей функцию Я . Пре рывание 2 О t, „, выходной сигнал которой срезом опрокидывает триггер, выдающий сигнал прерывания, который поступает через интерфейсный ! ! блок 7 на ЭВМ, указывая, что измерение закончено, разрешается считывание результата со счетчика 8, Сигнал поступающий через логический

1(9 блок 18 на логический блок 4, запрещает поступление импульсов из генератора 5 импульсов высокой" частоты на счетчик 8.

Результат измерения считывается через блок 23 параллельного интерфейса, блок 21 шинных буферов данных.

После обработки результатов измерения подается от ЭВМ через интерфейс% ный блок 7 сигнал сброса прерывания, сбрасывающий триггер прерывания логического блока 19 (см. фиг. бк). Если требуется измеритель длительности импульсов или период, то ЭВМ запускает измерение повторно, запрограммировав другое, необходимое число склонов, и вычисляется в ЭВМ требуемый временной параметр.

Формула изобретения

Измеритель отношения сигнал/mYM телевизионного сигнала, содержащий

9 1539 Ь9О 1О измерения среднего напряжения при

F(U)=0,5 в 6 и 1 ступеньках телевизионного сигнала (фиг. За) и .при

F (U) =0, 1587 и F (U) =0, 841 в 3 или 4 ступеньке по выражению (3), ЭВМ рассчитывает значение отношения сигнал/ шум Q °

Измеритель в режиме измерения временных интервалов работает следующим образом.

Измеряемый сигнал поступает на клемму 2. Уровень отсчета временного момента задает выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 3. После запуска ЭВИ на интерфейсный блок 7, в буфера блоков 23 и 24 параллельных интерфейсов записывается код уровня (напряжения) отсчета временного момеита, поступающий на цифроаналоговый и преобразователь 3, код времени задержки, поступающий на блок 10 задержки, код числа склонов, поступающий на счетчик 16, код длительности импульса, формируемого формирователем 6 25 импульсов, высокий уровень сигнала

"Измерение длительности" (n ), задающего режим измерения временных интервалов, и из интерфейсного блока

7 подается сигнал "Сброс" на счетчик 8.

При поступлении запускающего импульса (фиг. ба) на интерфейсный блок 7 буфер 25 прерывания формирует через буфер 22 управляющих сигналов, блок 24 параллельного интерфейса сигнал "Разрешение" (фиг. бб), запускающий блок 10 задержки. После заданной задержки запускается формирователь 6 импульсов, выходной импульс которого (фиг. бв) опрокидывает триггер 17, выходной сигнал которого проходит через логический блок 18 (Фиг. бг), выполняющий функцыо О, =О 0 4ЧО 1„, где О,О,О q 45 выходные сигналы блоков, обозначенных соответствующими номерами. Выходной сигнал третЬего логического блока 18, поступающий на первый логический блок 4, выполняющий функцию 50

Я = „0 01 НО Ч1 01, разрешает проход импульсов высокой частоты (фиг. бе) . генератора 5 на счетчик 8. Конец счета счетчика 8, т.е. момент фиксации временного интервала, задает счетчик 16, считывающий число склонов (фронтов) (Фиг. бж) измеряемого сигнала. Выделение склонов выполняется с помощью второго блока 13 за30

Ч10

Ое 11

Оп 19

11 153969 компаратор, один вход которого соединен с входной клеммой, а другой — с выходом цифроаналогового преобразователя, источник тактовых импульсов, 5 источник импульсов запуска,: последовательно соединенные генератор импульсов высокой частоты, логический блок, счетчик.и интерфейсный блок, а также последовательно соединенные блок задержки и формирователь имl пульсов, при этом выход компаратора и выход калибровки интерфейсного блока подключены к соответствующим входам логического блока, интерфейсный блок через однонаправленные шины подключен соответственно к входам цифроаналогового преобразователя, блока задержки и формирователя им1 пульсов, к соответствующему входу 20 интерфейсного блока подключен источник импульсов запуска, а управляющие выходы интерфейсного блока соединены соответственно с входом

"Сброс" счетчика и входом "Разреше- 25 ние" блока. задержки, синхронизнрующий вход которого подключен к выходу источника тактовых импульсов, о т л и ч а к шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные второй блок

12 задержки, второй логический блок, ждущий мультивибратор и второй счетчик, третий логический блок, четвертый логический блок и триггер, вход установки которого подключен к выходу формирователя импульсов, вход сброса соединен с выходом второго счетчика, а выход соединен с вторыми входами третьего и четвертого логических блоков, третьи входы которых объединены мвкду собой и подключены к выходу интерфейсного блока, при этом первый вход третьего логического блока подключен к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого подключен к первому входу четвертого логического блока, выход которого подключен к входу прерывания интерфейсного блока, выход "Сброс" котороro соединен с одноименным входом четвертого логического блока, причем выход третьего логического блока подключен к четвертому входу первого логического блока, второй вход второго логического блока и вход второго блока задержки объединены между собой и подключены к выходу компаратора, а выход данных интерфейсноro блока через шину соединен с-одноименным входом второго счетчика.

У

Таюго/ые иод чс ю

8 11

Иипу ьсы

СХУМИ зИержю о

kbnyabc фор чи,бодаме м

urn. б

Г Р

ВхОд

СЧ&7МЛ 0 8

Прерывание

0 Ч е.5

ИМПЦЯбСЫ ЬОПЦСКЯ И

1539б90 же иг.7

Составитель Н.Михалев

Редактор Н. Киштулинец Техред, М. Ходанич Ко рр е к тор Э, Лонч а ко ва

Подписное

Заказ 215

Тираж 542

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101