Цифровой регистратор повторяющихся сигналов

 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения амплитудных и временных параметров повторяющихся сигналов в широком частотном диапазоне. Поставленная цель - повышение точности измерения - достигается введением в состав устройства компараторов, генератора "быстрого" пилообразного напряжения, источников опорного напряжения, истокового повторителя, мультиплексора, счетчиков, усилителя, триггера, цифроаналогового преобразователя, элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ, усилителя, а также соответствующих связей. 4 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 D 9/00 9/02

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4323144/24-10 (22) 02.11.87 (46) 30.11.90. Бюл. Р 44 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.П. Сафронов, С.В. Трубицков, А.А,Шульман и В.А.Рубцов (53) 621.852 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР:

М 920379, кл. С 01 D 9/02, 1979. (54) ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАТОР ПОВТОРЯЮЩИХСЯ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к области приборостроения и может быть испольИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения амплитудных и временных параметров повторяющихся сигналов в широком диапазоне частот.

Цель изобретения — повышение точности измерения повторяющихся сигналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового регистратора; на фиг. 2 — блок-схема устройства управления; на фиг. 3 - генератор. форми-. рования быстрого пилообразного напряжения; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу цифрового р егистратора.

Структурная схема регистратора приведена (фиг.1) содержит аттенюатар 1, устройство выборки и хранения

2, аналого-цифровой преобразователь

3, регистр хранения 4, запоминающее устройство 5, счетчик адреса 6, конт„„SU„„, 1610279 А 1

2 зовано для измерения амплитудных и вр еменных параметров повторяющихся сигналов в широком частотном диапазоне. Поставленная цель — повышение точности измерения - достигается введением в состав устройства компараторов, генератора "быстрого" пилообразного напряжения, источников опорного напряжения, истокового повторителя, мультиплексора, счетчиков, усилителя, триггера, цифроаналогового преобразователя, элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ, усилителя, а также соответствующих связей. 4 ил. рольный цифроаналоговый преобразователь 7, устройство управления 8, первый компаратор 9, счетчик 10, генератор быстрого пилообразного напряжения 11, триггер 12, элемент ИЛИ 13,,>„® мультиплексор 14, счетчик кода цифроаналогового преобразователя 15, цифроаналоговый преобразователь 16, усилитель 17, второй компаратор 18, шину "Аналоговый вход" 19, шину сигнала "Пуск" 20, шину сигнала "Чтение"

21, шину сигнала "Сброс" 22, циф= ровой информационный выход регистратора 23, аналоговый информационный выход 24, шину сигнала "Готов" 25 и шину сигнала "Уровень синхронизации" 26, причем вход аттенюатора 1 соединен с шиной 19 "Аналоговый вход", а выход с входом устройства выборки и хранения 2 и с неинвертирующим входом первого компаратора 9, выход устройства выборки и хранения

1610279

2 подключен к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя 3, управляющий вход устройства выборки и хранения 2 соединен с выходом 2 устройства управления 8, управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 3 подключен к выходу 3 устройства управления 8, информационный выход аналого-цифрового преобразователя 3 заводится на вход данных регистра хранения 4, а управляющий вход последнего соединен с выходом

"Готовность данных" аналого-цифрового преобразователя 3 и одновременно с входом 3 устройства управления 8, а информационный выход регистра хранения 4 подключен к входу данных запоминающего устройства. 5, адресный вход запоминающего устройства 5 соединен с выходом счетчика адреса 6 и с входом 4 устройства управления

8, счетный вход и вход установки в

; ноль счетчика адреса 6 соединены с, выходами 2 и 5 соответственно устрой- 25 ства управления 8, информационный выход запоминающего устройства 5 соединен одновременно с цифровым входом контрольного цифроаналогового прЕобразователя 7 и с шиной 23 "Цифровой выход" регистратора, выход цифроаналогового преобразователя 7 соединен с шиной 24 "Аналоговый выход" регистратора, вход управления записью/чтением запоминающего устройства 5 соецинен с выходом 4 уст35 ройства управления 8, инвертирующнй вход первого компаратора 9 соединен с шиной 26. "Уровень синхронизации", а его управляющий вход подкт .ючен к выходу 1 устройства управления 8, выход компаратора 9 заведен на счетный вход счетчика 10, а управляющий вход последнего соединен с выходом мультиплексора 14, выход счетчика 10 подключен к входу 1 устройства . управления 8 и к входу 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, а вход 2 последнего соединен с выходом триггера 12 и одновременно этот же выход триггера:12 соединен со счетным входом счетчика кода цифроаналогового преобразователя 15, с первым информационным и управляющим входами мультиплексора 14, входы установки в единичное и нулевое состоя- 55 ние триггера 12 соединены, соответственно с выходами 2 и 3 генератора "быстрого" пилообразного напряжения

11 и одновременно выход 3 последнего соединен с вторым информаьщонным входом мультиплексора 14, а вьйод 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 заведен на неинвертирующий вход второго компаратора 18, инвертирующий вход последнего подключен к выходу усилителя 17, а вход последнего соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 16, цифровой вход которого скоммутирован с выходом счетчика кода цифроаналогового преобразователя 15, а управляющий вход последнего соединен с выходом элемента ИЛИ 13, входы элемента

ИЛИ 13 подключены — один к выходу 5 устройства управления 8, а другой к выходу переполнения счетчика кода цифроаналогового преобразователя 15, выход второго компаратора 18 соединен с входом 2 устройства управления 8 и, наконец, входы 5, 6 и 7 устройства управления 8 соединены соответственно с шинами "Чтение" 21, "Пуск", 20 и "Сброс" 22, а выход 6 устройства управления 8 подключен к шине

"Готов" 25.

Устройство управления 8 (фиг. 1) может быть реализовано по схеме„ изображенной на фиг. 2, и включает в себя триггер 27, элемент ИЛИ-НЕ 28, формирователь импульса записи 29,, элемент ИЛИ 30, формирователь счетного импульса 31, элемент задержки

32, формирователь импульса "Сброс"

33, формирователь импульса конца записи 34, регистр конечного адреса 35, элемент сравнения 36, причем вход установки в единичное состояние триггера 27 является входом 6 устройства управления и соединен с шиной 20

"Пуск", а вход сброса триггера 27 подключен к выходу формирователя импульса "Сброс" 33, одновременно выход последнего является выходом 5 .. устройства управления 8, инверсный выход триггера 27 соединен с входом элемента ИЛИ-НЕ 28, а другой вход последнего является входом 1 устройсть

1 ва управления 8, прямой выход триггера 27 соединен с входами формирователей импульсов записи 29 н конца записи 34, выход элемента ИЛИ-НЕ 28 есть выход 1 устройства управления, . а второй вход формирователя импульса записи 29 является входом 3 устройства управления 8, выход данного формирователя 29 я вляется выходом 4

5 16 устройства управления 8, входы элемента ИЛИ 30 соединены с входами 2 и 5 устройства управления 8, а выход с входом формирователя счетного импульса 31 а выход последнего соединен с выходом 2 устройства управления 8 и с входом элемента задержки 32, а выход посЛеднего есть выход 3 устройства управления 8, один из входов формирователя импульса "Сброс" 33 есть седьмой вход устройства управления 8, а другой соединен с выходом формирователя импульса конца записи 34, выход последнего является выходом 6 устройства управления 8, вход 4 устройства управления 8 подключен к входу элемента сравнения 36, а другой вход последнего - к выходу регистра конечного адреса 35 и, наконец, выход элемента сравнения 36 соединяется с входом формирователя импульса конца записи 34, 1

Генератор быстрого пилообразного напряжения 11 (фиг.1) может быть реализован по схеме, изображенной на фиг. 3, и включает в себя источник разряда 37 емкости С1, источник опорного напряжения "-ЗВ" 38, источник опорного напряжения "+ЗВ" 39, источник заряда 40 емкости С1, ключи 41, инверторы 42 и 43, истоковый повторитель 44, а также третий 45 и четвертый 46 компараторы, причем выход источника разряда 37 соединен через ключи $1 и $2 блока ключей 41 с выходом источника опорного напряжения -ЗВ 38 и с емкостью С1 соответственно, одновременно выход источника опорного напряжения "-ЗВ" 38 подключен к инвертирующему входу третьего компаратора 45, выход источника опорного напряжения "+ЗВ" 39 соединен одновременно через ключ $3 блока ключей 41 с выходом источника заряда емкости 40 и с инвертирующим входом четвертого компаратора 46, кроме того, выход источника заряда

40 через ключ S4 блока ключей 41 соединен с емкостью С1 и с входом истокового повторителя 44, выход истокового повторителя 44 соединен с неинвертирующими входами третьего

45 и четвертого 46 компараторов и одновременно является выходом 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, выходы данных компараторов

45 и 46 являются соответственно вы10279 6

55 ходами 3 и 2 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, вход 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 является управляющим для ключей S4 и S3, блока ключей 41, последний управляется через инвертор

42, соответственно вход 2 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, управляющий для ключей S2 и через инвертор 43 для S1 блока ключей 41.

Регистратор работает следующим образ ом.

После включения напряжения пита-. ния и подачи сигнала "Сброс" по шине

22 на вход 7 устройства управления

8 (фиг.1) и соответственно на формирователь импульса "Сброс" 33 (фиг.2) последний формирует импульс заданной длительности, который устанавливает в исходное состояние триггер 27 (фиг.2), и, поступая с выхода 5 устройства управления 8 (фиг.1) на вход установки в ноль счетчика адреса 6 и через элемент ИЛИ 13 на вход счетчика цифроаналогового преобразователя 15, устанавливает их в исходное (нулевое) состояние. Поступающий saтем по шине 20 "Пуск" на вход 6 устройства управления 8 сигнал "Пуск" взводит триггер 27 (фиг,2), инициируя тем самым работу регистратора в режиме записи. На прямом выходе триггера

27 устанавливается логичес|;ая единица, разр ешающая работу формирователей импульсов записи 29 и конца записи 34.

На инверсном выходе триггера 27 устанавливается логический ноль, который, поступая на один иэ входов элемента ИЛИ-НЕ 28, устанавливает на выходе 1 устройства управления 8 (фиг.1) .уровень логической единицы, которая, поступая. на управляющий вход первого компаратора 9, разрешает его работу, т,е.. формирования строб-импульсов в моменты перехода сигнала через уровень опорного напряжения, задаваемого по шине 26 "Уровень синхронизации".

На фиг. 4а показан входной аналоговый сигнал, поступающий на неинвертирующий вход .первого компаратора

9, где он сравнивается с напряжением уровня синхронизации и выделяются моменты перехода его через заданный уровень, как показано на фиг.4б. По и-му сигналу, приходящему с выхода компаратора 9 на вход счетчика 10, на выходе последнего формируется сиг1610279

55 нал логической единицы, который подается на вход 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 и на вход 1 устройства управления 8, где этот сигнал поступает на один из входов элементов ИЛИ-.НЕ 28 (фиг.2), при этом на выходе элемента ИЛИ-НЕ 28 и соответственно на выходе. 1 устройства управления 8 (фиг.1) появляется уровень логического нуля, запрещающий работу первого компаратора 9.

Одновременно сигнал, поступивший с выхода счетчика 10 на вход 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, управляет ключами $4 и S3блока ключей 41 (фиг.3) . В момент

"посгупления уровня логической единицы ключ S4 замыкается и от источника заряда 40 начинается линейный: заряд емкости С1 (фиг.4г),:ключ S3 управляется этим же сигналом, но через инвертор 42, и, следовательно, он размыкается. Линейный сигнал, снимаемый с емкости С1, через истоковый повторитель 44, поступает на неинвертирующие вход компаратора

45 и 46, а также на выход 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 (фиг.1), а с него на неинвертирующий вход второго компаратора 18. В момент, когда сигнал на выходе истокового повторителя 44 (фиг.3) достигнет значения +ЗВ, сработает четвертый компаратор 46, и соответственно на его выходе и на выходе 2 генератора быстрого пило-образного напряжения 11 появится уровень логической единицы (фиг.4д), этот сигнал поступает на вход установки в единичное состояние триггера 12 (фиг.2), возводит его и тут же с его выхода поступает на вход 2 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 и переключает ключи S2 и $1 блока ключей 41 (фиг.3), причем уровень логической единицы замыкает ключ 2 и через инвертор 43 размыкает ключ S1 происходит быстрый разряд емкости С1 через источник разряда . емкости 37. Сигнал с выхода триггера

12 (фиг.1) еще поступает и на мультиплексор 14, формируя сигнал управления для счетчика 10, который сбрасывает его в нулевое состояние, а там как сигнал с выхода счетчика 10 управляет ключами S3 и S4 (фиг.3) генератора быстрого пилообразного напряжения 11, то„следовательно, ключ S3 будет замкнут, а ключ S4 разомкнут, т. е. схема формирования строб-импульса будет готова к приходу нового импульса запуска.

Кроме того, в момент срабатывания триггера 12 (фиг.1) каждый раз на вход счетчика 15 поступает импульс, который увеличивает его выходной код на единицу, увеличение кода счетчика цифроаналогового преобразователя 15 приводит к формированию цифроаналоговым преобразователем 16 новой ступени на выходе и этот сигнал усиливается усилителем 17, каждый раз увеличи15 вая опорное напряжение.на инвертирующем входе компаратора 18. Таким образом, в следующем цикле моментформирования строб-импульса оудет сдвинут на Д с (фиг,4ж). С-выхода компаратора 18 строб-импульс поступает на вход 2 устройства управления

8, где ч ер ез эл емент HJiH 30 (фиг. 3) поступает на формирователь счетного импульса 31, импульс с выхода последнего поступает на выход 2 устройства управления 8, с выхода 2 устройства управления 8 (фиг, t) этот импульс поступает на вход управления устройства выборки н хранеы-;; 2 и яа счет"0 ный вход счетчика адреса 6 а чер<-.-..", 1 эл еме нт зад ержки 3 2 и ост упа е т на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 3. При этом происходит формирование очерепного кода адреса ячейки запоминающего устройства 5, 35 который устанавливается на его адресном входе. По сигналу "Конец преобразования" с аналого-цифрового преобразователя 3, поступающему на вход управления регистром хранения

4, код результата преобразования заносится в последний и по окончании .этого сигнала устанавливается на информационном входе запоминающего устройства 5.

Формула изобретения Цифровой регистратор повторяющихся сигналов, содержащий последовательно соединенные аттенюатор, устройство выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь, информационный выход которого соединен с информационным входом регистра хранения, а выход прследнего с информационным входом запоминающего устройства, счетчик адреса, соединенный с адресным входом запоминающего устройства, выход которого является циф1610279

1О

45 ровым информационным выходом регистратора и одновременно подключен к входу контрольного цифроаналогового преобразователя, выход которогоаналоговый информационный выход регистратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения повторяющихся сигналов, в негб введены два компаратора, устрой" ство управления, счетчик, элемент

ИЛИ, генератор быстрого пилообразного напряжения, мультиплексор, триггер, счетчик кода цифроаналогового преобразователя, цифроаналоговый преобразователь и усилитель, причем неинвертирующий вход первого компаратора подключен к выходу аттенюато-. ра, а инвертирующий вход первого компаратора соединен с шиной сигнала

"Уровень. синхронизации", а его выход подключен к счетному входу счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом мультиплексора, а выход счетчика подключен к первому управляющему входу генератора быстрого пилообразного напряжения и к первому входу устройства управления, первый выход генератора быстрого пилообразного напряжения соединен с неинвертирующим входом второго компаратора, причем к инвертирующему входу второго компаратора подключен выход усилителя, а выход второго компаратора соединен с вторым входом устройства управления, второй выход генератора быстрого пилообразного напряжения соединен с входом установки в единичное. состояние тригг ера, выход которого подключен к второму управляющему входу генератора быстрого пилообразного напряжения, к первому информационному и управляющему входам мультиплексора, а также к счетному входу счетчика кода цифроаналогового преобразователя, второй информационный выход мультиплексор» и вход установки в нулевое состояние триггера подкпючены к третьему выходу генератора быстрого пилообразного напряжения, вход установки в нулевое состояние счетчика кода цифроаналогового преобразователя подключен к выходу элемента ИЛИ, один вход которого соединен с выходом переполнения счетчика кода цифроаналогового преобразователя, а другой вход — с пятым выходом устройства управления, информационный выход счетчика кода цифроаналогового преобразователя соединен с информационным входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя, первый выход устройства управления подключен к управляющему входу первого компаратора, второй выход устройства управления. соединен со счетным входом счетчика адреса и управляющим входом устройства выборки и хранения третий выход устройства управления подключен к входу запуска аналогоцифрового преобразователя, выход

"Готовность данных" которого соединен с управляющим входом регистра хранения и с третьим входом устройства управления, а четвертый вход последнего соединен с информационной шиной счетчика адреса, четвертый выход устройства управления соединен с входом управления записью/чтением запоминающего устройства, пятый выход с входом установки в "0" счетчика адреса, а .шестой выход соединен с шиной сигнала Готов", шестой вход устрой- ств» выправления соединен с шиной

"Пуск",пятый с шиной "Чтение" и седьмой вход устройства управления — с шиной "Сброс", 1610279

1610279

Фиг. Л

1б102/9

Составитель С.Ботуз

Редактор К. Крупкина Техред Л. Сердюкова Корректор Т.Палий

Заказ 3729 Тираж 465 Подписное

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

tt tt