Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»> 866483 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 251279 (2!) 2857930/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 2 30981 бюллетень " 35 р )м. к.

G 01 R 13/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК б81.142.

° 9(088.8) Дата опубликования описания 230981 (72) Автор изобретения

А. Р. Петрович (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ СТРОВОСКОПИЧЕ КИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в преобра-..ователях мгновенных значений широкополюсных сигналов в цифровой код.

Известен цифровой стробоскопичес.кий преобразователь, содержащий стробгенератор, дискриминатор мгновенных значений, коммутаторы, элементы совладения, вентили, реверсивные счетчики, предназначенные для хранения цифровой информации о первой и второй точке преобразованного сигнала, выходы которых через коммутатор соединены 15 со входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и декадный счетчик j1).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, что связано с дополнительным преобразовани- 2ы ем информации реверсивных счетчиков, представленной в параллельном виде, в последовательный код, необходимый при усреднении результатов измерения посредством декадного счетчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровойстробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор стробимпулъсов, 3G вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход — со вторым входом смесителя, первый вход которого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход — к входу усилителя-расширителя, а третий вход— к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усили- теля-расширителя соединен с входом компаратора (2 J.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, что обусловлено длительным временем обработки результатов цифровых преобразований, Такая обработка используется для уменьшения влияния шумов стробпреобраэователя на результат преобразования и заключается в усреднении результатов.по 1, 1б, 32, б4, 128 замерам прн измерении мгновенного значения сигнала в один и тот же момент времени.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой стробоскопический пре» эбразователь электрических сигналов, 866483

Устро" . TBc состоит .:з генератора

1 стробим,ульсов, смесителя 2, усилителя-ра. мирителя 3, компаратора 4, первого и н;-.oporo реверсивных счетчихов 5 и :, элемента И-НЕ 7, элемента ИПИ ЧЕ 8, блОка 9 ОтрабОтки компенсационного напряжения, цифроаналогоно n преобразователя 10 (ЦАП) и блока 13 управления. устройство работает следующим обр аз Ом.

Стробимпульсы с выхода генератора 1 Открывают диоды смесителя 2, в результате чего íà еТо выходе формируется импульс, амплитуда которого пропорциональна разности мгновенного зна е ия входного сигнала и выходного напряжения IJAII 10.

В зависимости .От того достигнет нли нет выходной сигнал усилителярасширителя 3 порога компаратора 4, последний вырабатывает сигналы "0", или "1", которые подаются на вход прямого счета (+) реверсивного счетчика 5 и;зход обратного счета (-) счетчлка б. Срабатывание счетчика происходит по отрицательному фронту сигнала "0". Одновременно по этому же сигналу элемент И-HE 7 блокирует прохождение импульсов с блока 11

60 содержащий генератор стробимпульсов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход — со вторым входом смесителя, первый вход которого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход " к входу усилителя-расширителя, а третий вход к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя,,вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усилителярасширителя соединен с входом компаратора, снабжен двумя ренерсивными счетчиками, элементом И-HE и элемен-. том ИПИ-НЕ, первый вход которого подключен к первому входу блока отработ- 15 ки компенсационного напряжения и выходу переноса первого реверсивного счетчика, второй нход — ко второму входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса щ второго реверсивного счетчика, а выход — к установочным входам первого и второго ренерсинных счетчиков, причем вход прямого счета первого и вход обратного счета второго реверсивных счетчиков связаны с выходом компаратора и первым входом элемента И-НЕ, а вход обратного счета первого и вход прямого счета второго г .".-. евера . .=..ных счетчиков соединены с выходом элемента И-НЕ, второй вход ко- З0 торс .с,.".„- хлю-сн хо второму выходу блока упранле-- :.я.

На чер ..ел:е представлена структурная электрическая схема предлагаемого устрсйстна„ 35 управления на входы "-" счетчика 5 и "4-" счетчика 6.

Если напряжение. на входе компаратора 4 значительно больше порога, то в результате многократного стробирования одной и той же точки исследуемого сигнала на выходе его формируется последовательность отрицательных импульсов "0". Так как при этом элемент И-НЕ 7: блокирован, то импульс

"перенос" появится на выходе счетчика 5 через 2" стробированный входной сигнал.

При напряжении на входе компаратора 4 значительно меньшем порога, на выходе его сохраняется высокий уровень напряжения "1" который разблокирует элемент И-НЕ 7. Блок 11 управления формирует положительные импульсы с небольшой задержкой относительно стробимпульсов, которые через разблокированный элемент И-HE 7 поступают на вход "-"счетчика 5 и вход "+" счетчика 6. В этом случае импульс "перенос" появится на выходе реверсивного счетчика б.

Выходные импульсы счетчиков 5 и 6 поступают на выход элемента 8 ИПИ-НЕ, на выходе которого через время, равное его внутренней задержке формируется положительный импульс сброса, устанавливающий счетчики 5 и б в начальное состояние.

В зависимости от того, на выходе которого счетчика появляется импульс

"переноса", происходит увеличение или уменьшение двоичного кода блока 9 отработки компенсационного напряжения, что вызывает соответствующие изменения выходного напряжения UAH 10.

Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь, которая приводит к тому, что абсолютная величина напряжения на выходе ЦАП 10 стремится к значению входного сигнала н момент стробирования,при этом ампли.туда выходного сигнала усилителярасширителя 3 стремится к величине порога компаратора.

Если ее величина близка к порогу, то в результате воздействия шумов стробпреобразователя иа расширенный импульс, выход или сигнал компаратора прижимает значения "0" или "1". Так как вероятности их появления не равны друг другу, то количество сигналон

"0" и "1" на выходе компаратора будет различно. Сигйал "перенос" на выходах ренерсивных счетчиков не появит ся до тех пор, пока для одного из счетчиков не ныполнится условие. й+-й ъ2" где N+и М числа импульсов, поступающих соответственно на входы прямого и обратного счета реверсивного счет-чика,n — количество раэрядон счетчика, 866483 гашение о сигнале "больше" или

"меньше" принимается за большое число стробирований сигнала, чем для случая отсутствия шумов. Однако, для одной и той же случайной погрешности преобразования, среднее число стробирований на одну ступень уравновешивания в предлагаемом. устройстве меньше, чем при усреднении результатов преобразования в известном устройстве.

Этот результат является следствием того, что при аналого-цифровом преобразовании имеются ступени, на которых влияние шумов не существенно.

На таких ступенях решение с сигнала

"больше" или "меньше" выносится за значительно меньшее число стробирова ний, чем в известном, что и определя% ет меньшее число стробирований, необходимое для преобразования мгновенного значения сигнала. Следователь- 20 но, при одной и "гой же погрешности предлагаемое устройство не обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с известными.

Формула изобретения

Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор стробимпульсов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход — со вторым входом смесителя, первый вход которого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход — к входу усилителя-расширителя, а третий вход .— к анне выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усилителярасширителя соединен с входом компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстро". действия, он снабжен двумя реверсивными счетчиками, элементом И-HE u элементом ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к первому входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса первого ревер-. сивного счетчика, второй вход — ко второму входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса второго реверсивного счетчика, а выход — к установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков, причем вход прямого счета первого и вход обратного счета второго реверсивных счетчиков связаны с выходом компаратора и первым входом элемента И-НЕ, а вход обратного счета первого и вход прямого счета второго реверсивных счетчиков соединены с выходом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 565391, кл. Н 03 К 13/17, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 292172, кл. С 06 3/00, 1971 (прототип).