Способ стробоскопического преобразования повторяющихся электрических сигналов

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для исследования формы электрических сигналов с Нестабильным периодом повторения в автоматических цифровых измерительных системах , в частности в цифровых осциллографах.1 Целью изобретения является повышение точности преобразования . Сущность способа стробоскопического преобразования повторяющихся электрических сигналов состоит в том, что нониусным методом формируют шкалу времени с делениями Т12.- кт« где К 1,2,3,..., UT синхронизируют указанную шкалу с входным сигналом, определяют, по какому делению полученной временной шкалы формируется случайный относительно входного сигнала стробимпульс, и номер этого деления шкалы используют в качестве номера (адреса ) взятой выборки. 2 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51)5 Н 03 М 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Способ осуществляют следующим образом.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3981636/63 (22) 25 ° 11 ° 85 (46) 30.03.91. Бюл. Я- 12 (72) В.Н.Вишневский, А.Д.Гуляев и А.Г.Петрович (53) 681.142.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 864136, кл. G 01 R 13/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 245894, кл. G Ol R 13/02, 1965.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1018020, кл. G Îl В. 13/02, 1981. (54) СПОСОБ СТРОБОСКОПИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОВТОРЯЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для исследования формы электрических сигналов с нестабильИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для исследования формы электрических сигналов с нестабильным периодом повторения в автоматических цифровых измерительных системах, в частности в цифровых осциллографах.

Цель изобретения — повьппение точности преобразования.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 2 — структурная электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

2 ным периодом повторения в автомат)& ческих цифровых измерительных системах, в частности в цифровых осцил лографах. Целью изобретения является повышение точности преобразования. Сущность способа стробоскопического преобразования повторяющихся электрических сигналов состоит в том, что нониусным методом фор мируют шкалу времени с делениями Т = Т1 — КТ (, где К = 1,2,3,..., синхронизируют указанную шкалу с входным сигналом, определяют, по какому делению полученной временной шкалы формируется случайный относительно входного сигнала стробимпульс, и номер этого деления шкалы используют в качестве номера (адреса) взятой выборки. 2 ил.

Сущность изобретения заключается в том, что нониусным методом Аормируют шкалу времени с делениями Т = Т, - КТ«, где К = 1,2,3,..., синхронизируют укаэанную шкалу с входным сигналом, определяют, но какому делению полученной временной шкалы формируется случайньп относительно входного сигнала стробимпульс, и номер этого деления шкалы используют в качестве номера (адреса) взятой выборки.

Из входного сигнала (фиг. 1а) фор- мируют синхронную последовательность (фиг. 1б) стандартных импульсов. Далее формируют образцовую последовательность импульсов (фиг.1в) с периодом повторения Т и дополнительную образцовую последовательность импульсов (фиг.1г) с периодом повторения Т . Расстройка 5Т = Т.„— KT«>

>О, где К = 1,2,3..., является ценой деления шкалы времени, формируемой при сличении образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, и ее выбирают равной заданному шагу дискретизации входного сигнала.

Затем выделяют моменты точных совпадений импульсов синхронной и образцовой последовательностей (фиг.1б,в), . a также моменты точных . совпадений импульсов образовой и дополнительной образцовой последовательностей (фиг.1в,г). При этом точные совпадения импульсов каких-либо двух последовательностей выделяют следующим образом. Импульсами второй последовательности стробируют импульсы первой последовательности.

Огибающая взятых подряд выборок представляет собой последовательность расширенных импульсов (фиг.1д). В качестве момента точного совпадения принимают момент взятия выборки с заданным значение амплитуды Uy, 35 и Пе Ччакс где Б,цм — максим мии е мальное значение установившейся ампли" туды импульса первой последовательности, Б„и)П«>- U<, 11 (х — номер выборки, принадлежащей переднему фронту расширенного импульса). При ,использовании выборки, принадлежащей заднему фронту расширенного сигнала, О.а Б r U> + „,„Значение U> @gay должно удовлетворять условию

Uvaxo О цакс "(1 П (-д - При сли чении синхронной и образцовой после -. довательностей в ка естве первой используют синхронную последовательность, а в качестве второй — образцовую. При сличении образцовой и дополнительной образцовой последовательностек в качестве первой используют образцовую, а в качестве второй - дополнительную последовательность.

Далее определяют число А; периодов образцовой .последовательности меж; ду моментом точного совпадения импульсов синхронной и образцовой последовательностей и предшествующим ему моментом точного совпадения..импульсов образцовых последовательностей, В момент точного совпадения импульсов синхронной и образцовой последовательностей разрешают взятие выборки по следующему импульсу дополнительной образцовой последовательности.

Первый импульс дополнительной образцовой последовательности сдвинут во времени относительно первого импульса образцовой последовательности на hT (фиг.1ь,г). Вторые импульсы образцовых последовательностей сдвинуты во времени один относительно другого на 2 ВТ (фиг.1в,г), и т,д. Таким образом, в интервале времени между точными совпадениями .импульсов образцовых последовательностей импульсы дополнительной образцовой последовательности дискретизируют период Т«с шагом ЬТ, причем число шагов дискретизации

N = Т /(Т вЂ” KT ц ), (К = 1,2,...) такое, что Т < Т /2. Следовательно, при сличении образцовых последовательностей формируется временная шкала длиной Т 1 с Н делениями, Выборки берутся в моменты времени, совпадаюпде с делениями сформированной временной шкалы.

Если импульс синхронной последовательности совпал с А импульсом

t образцовой последовательности, то в соответствии с последовательностью операций предлагаемого способа, выборка берется по А, импульсу дополнительной образцовой последовательности (фиг.1г), сдвинутому на А, Т относительно А импульса образцовой последовательности и, следовательно, сдвинутому на А hT относительно импульса синхроннои последовательности. Очевидно, что, номер взятой выборки относительно начала входного сигнала равен А, .

Последовательно запоминая выборки с разными номерами А;, А, 6 Е, А, О,Nj, где Š— множество целых чисел, получают реализацию иэ N различных выборок, которые дискретизируют входной сигнал с шагом ВТ в интервале временц от начала сигнала до Т«, Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит триггеры 1 и 2, 8798 6

5 163 генераторы 3 и 4 импульсов образцовой и дополнительной последовательностей, формирователи 5 и 6, триггер

7, логический элемент ИЛИ 8, логичеI ский элемент И 9, блоки 10 и 11 выделения точных совпадений, блок 12 выборки-хранения (БВХ), логический элемент И 13, триггеры 14 и 15, логические элементы И 16 и 17, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 18, логический элемент ИЛИ 19, одновибратор 20, логические элементы ИЛИ

21 и 22, счетчик 23, логический элемент И 24, блоки 25 и 26 памяти и счетчик 27 (фиг ° 2).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 1, 2, 7, 14 и 15, счетчики 23 и 27 установлены в »О", работа генераторов

3 и 4 запрещена сигналом, поступающим с выхода триггера 2, работа счетчика 27 запрещена сигналом, поступающим с выхода триггера 7.

В начальный момент времени на

S-входы триггеров 1 и 2 поступает импульс "Пуск". При этом включаются генераторы 3 и 4 и начинается предварительный этап работы устройства: занесение во все ячейки блока 25 памяти (имеющего организацию М X1) «О", Через логические элементы И 9 и ИЛИ 21 на первый управляющий вход блока 25 поступают импульсы записи, эти же импульсы через логический элемент

ИЛИ 22 подаются на счетный вход счетчика 23, выходы которого подключены к адресным входам блоков 25 и

26 памяти. Сигнал разрешения записи с выхода триггера 7 подается на вторые управляющие входы ME блоков

25 и 26. Поскольку на информационный вход блока 25 памяти с инверсного выхода триггера 1 поступает уровень

"О» через N импульсов генератора 3 во все ячейки блока 25 заносятся «О».

Затем импульс с выхода переполнения счетчика 23 поступает на R-вход триггера 1, логический элемент И 9 блокируется сигналом »0» с прямого выхода триггера 1, а на информационном входе блока 25 устанавливается уро-. вень «1«. Счетчик 23 устанавливается

«О»

После этого начинается этап накопления выборок. Цикл взятия выборки протекает следующим образом. Блок f0 выделяет точные совпадения им5

l0

3S

55 пульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, а блок 11 — импульсов образцовой и синхронной (сформированной из входного сигнала формирователем. 5) последовательностей. В момент точного совпадения импульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей импульс с выхода блока

10 устанавливает триггер 14 в »1", в результате чего на счетный вход адресного счетчика 23 через логические элементы И 16 и ИЛИ 22 начинают поступать импульсы образцовой последовательности. В момент точного совпадения импульсов образцовой и синхронной последовательностей импульс, поступающий íà S-вход триггера 15, устанавливает последний в «1", вследствие чего следующий импульс дополнительной образцовой последовательности проходит через логический элемент И 17 на вход формирователя

6 стробимпульсов и на управляющий вход АЦП 18. По стробимпульсу, поступающему от формирователя 6, БВХ

12 берет выборку входного сигнала.

АЦП 18 преобразует значение амплитуды взятой выборки в цифровой код и устанавливает его на информационных входах блока 26 памяти, который имеет организацию N r m, где m —разрядность кода АЦП 18. По заднему фронту импульса с выхода логического элемента И 17 код выборки записывается в блок 26 по адресу А (поступающему от счетчика 23), по тому же адресу в блок 25 записывается

»1». Импульс записи поступает на первый управляющий вход блока 26 через логический элемент ИЛИ 19 и далее через логический элемент ИЛИ

21 на вход блока 25. По заднему фронту импульса с выхода логического элемента И 17 одновибратор 20 вырабатывает импульс, который через логический элемент ИЛИ 8 подается на сброс в «0« (R-входи) трнггepos

14 и 15 и адресного счетчика 23. На этом цикл взятия выборки входного сигнала заканчивается. Остальные циклы взятия выборок аналогичны описанному.

Если на S-вход триггера 7 посту.пает импульс "Считывание", то устройство переходит в режим передачи на выход массива выборок, записанных

s блоке 26 памяти. При этом на выхо1638798 де "Передача массива выборок" устанавливается "1", разрешается работа счетчика 27,а блоки 25 и 26 памяти переводятся в режим считывания информации. Одновременно счетчик 23 устанавливается в "0". Импульсы, поступающие на выход устройства через открытый логический элемент И 13, являются тактовыми импульсами считывания. Через логический элемент ИЛИ

19 они подаются на первый управляющий вход блока 26 памяти и далее через логический элемент ИЛИ 21 на аналогичный вход блока 25 и затем через логический элемент ИЛИ 22 на счетный вход адресного счетчика 23.

Таким образом, за И импульсов генератора 3 на выход устройства после20 довательно поступают коды выборок, записанных в ячейках памяти блока 26, начиная от адреса 0 до адреса N.

Если на предыдущем этапе накоп- 25

I ления выборок в ячейку блока 26 памяти с адресом А, записывался код взятой выборки, то в ячейку с тем же адресом А, блока 25 параллельно заносилась 1". При считывании содержи" 30 мого ячейки блока 26 с адресом i, (О, М) одновременно считывается содержимое ячейки с тем же адресом блока 25. Если оно равно "1", то через логический элемент И 24 на счетный вход счетчика 27 поступает импульс. Следовательно, в случае, когда на этапе накопления выборок были заполнены все ячейки блока 26 памяти и, соответственно, во всех 10 ячейках блока 25 памяти были записаны "1", то при считывании кода выборки из ячейки с адресом N происходит переполнение счетчика 27. Если переполнения счетчика 27 не произош- 45 ло, то импульс переполнения счетчика 23 устанавливает триггер 7 в "0" ° и устройство автоматически переходит в режим дальнейшего накопления выборок входного сигнала. Если переполнение счетчика 27 произошло, то импульс переполнения поступает на выход "Массив заполнен" и на R-вход триггера 2. При этом элементы устройства устанавливаются в исходное состояние и цикл стробоскопического преобразования заканчивается. Для возобновления работы устройства достаточно подать импульс "Пуск". ф о р м у л а и з а б р е т е н и я

Способ стробоскопического преобразования повторяющихся электрических сигналов, заключающийся в несинхронном с входным сигналом импульсном преобразовании этого сигнала, при котором формируют образцовую последовательность импульсов с периодом повторения Т, выделяют моменты точного совпадения импульсов двух последовательностей, для чего стробируют импульсы одной последовательноности импульсами другой последовательности, при этом в качестве момента точного совпадения принимают момент взятия по одному из импульсов второй последовательности выборки с заданным значением амплитуды, принадлежащей определенному (переднему или заднему) фронту импульса первой

-последовательности импульсов, считывают дискретные значения входного сигнала в моменты стробирования (выборки), запоминают эти выборки, присваивая им номера А,, где i =

= 0,1,2,...,И,и воспроизводят преобразованный сигнал по выборкам входного сигнала в порядке естественного возрастания номеров А„, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, из входного сигнала формируют синхронную последовательность импульсов, формируют дополнительную образцовую последовательность импульсов с периодом повторения Tqg (Т, ) т, ), выделяют моменты точного совпадения импульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, определяют число

А периодов образцовой последова- тельности в интервале времени между моментом точного совпадения импульсов синхронной и образцовой последовательностей и предшествующим ему моментом точного совпадения импульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, причем взятие выборки входного сигнала разрешают по следующему после момента точного совпадения импульсов синхронной и образцовой последовательностей импульсом дополнительной образцовой последовательности, а процесс запоминания выборок входного сигнала заканчивают после взятия Т, /(Т вЂ” КТ ) выборок (К = 1, 2,3,...) с различными номерами А;.

1б38798

1638798 ана

Составитель Г.Милославский

Техред Я.Дидык Корректор М.Самборская

Редактор А.Огар

Заказ 933!,Тираж 453 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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