Устройство для регистрации аналоговых сигналов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (ц911577

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву

{22)Заявлено 09,07.80 (21) 2952044/IS-24 с присоединением заявки №вЂ”

{23) Приоритет

Опубликовано 07. 03.82. Бюллетень № 9 (53)М. Кл.

С 06 К 15/22

Гоаударстеенный квинтет

СССР по делан нзабретеннй н отнрытнй (5З) УДК 681.327 .11(088.8) Дата опубликования описания 07, 03. 82

{72) Автор изобретения

В. В. Сумароков (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ АНАЛОГОВЫХ

СИГНАЛОВ ла (1) Изобретение относится к регистрации аналоговой информации и может быть использовано для запоминания и ото.бражения аналоговых сигналов, например, на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), 5

Известно устройство для отображения информации на экране ЭЛТ., в котором входной аналоговый сигнал через аналого-цифровой преобразователь о (АЦП) попадает в памят ь, где он запоминается. Затем этот сигнал считывается из памяти и в устройстве формирования преобразуется в длитель15 ност ь импульса, подсвечивая на экране часть строки изображения растровой развертки. Совокупность светящихся столбцов вдоль всех строк растра образует изображение входного сигна"

Однако данное устройство не обладает воэможностью совмещать процессы записи и индикации входного процесса.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для воспроизведения графиков в системе прямоугольных координат. Данное устройство состоит иэ входного усилителя, который выходом связан через АЦП, память, регистр цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выходной усили. ель с выходом устройства. Кроме того, в канале развертки имеется входной усилитель, который своим выходом через блок управления записи, селектор рода работ, блок управления считыванием, генератор пилы и выходной усилитель связан с выходом напряжения развертки устройства. Синхронизатор связан с памятью, через блок управления записью с АЦП и через блок управления считыванием с регистром. Данное устройство производит предварительно запись входного сигнала в память. Затем в режиме индикации считывает информацию из памяти, преобразует ее в аналоговый

3 911577 4 вид и усиливает сигнал по мощности

t ходу второ го счетчика соответственно подавая его на вход вертикальной схему с а сравнения, входы которой сое" развертки индикатора с магнитным от- динены с вы выходом первого и вторым клонением луча ЭЛТ. Одновременно уст4 выходом вт м второго счетчиков, а выход явройство генерирует сигнал горизонталь- 5 является третьим выхо . и

ыходом устроиства, нои развертки индикатора, частота ко- делитель ч т частоты, первый вход котороторого совпадает с частотой считыва- го подключ л ен к выходу синхронизатора, ния всей информации из памяти обес- а выход - к и

1 - к первому входу триггера, печивая неподвижност ь изображения на второй ко арой коммутатор, вход которого соэкране ЭЛТ. Если входной сигчал пе- >о единен с выхо х дом триггера, элемент И, риодический и длительный, то устрой- входы катар араго соединены с выходами ство не производит запоминание вход- делителя ча т астоты и второго коммутатоной информации, а замыкает между со- ра третий третий счетчик и три формироватебой выход входного усилителя и вход ля импульсов л сов, причем выход элемента выходного усилителя, при этом устрой- 15 И подключе н к входам ц, первого форАЦП, ство работает в режиме обычного осцил- мировател ля импульсов и третьего счетлографа. В этом случае сигналы с час- чика, выход которого через второй татой повторения ниже 50 Гц индици- - формирователь импульсов соединен со руются на экране в виде мелькающих вторым входом триггера, выход перво-. изображений, которые затрудняют их б го формирователя импульсов через трена людение оператором Г2 1. тии формирователь импульсов подключен

Недостатком данного устройства яв" к третьим входам первого коммутатора, ляется отсутствие возможности совме- б лака памяти и входу регистра, формищения во времени процессов записи в рователь код да, выход которого под" память информации и индикации ее íà g5 ключен к второму входу делителя часэкране ЗЛТ с большой частотой, при таты. . которой отсутствует мелькание изобра- На фиг. l no жения. показана функциональная схема предлагаемого устройства; на

Цель изобретения — повышение быст- фиг. 2 — временные ннье диаграммы выходных родейст вия устройства. При этом обе- сигналов устройства. спечива с ивается индикация либо неподвижзо

Устройство состоит из АЦП 1(фиг. 1). ного изображения со смещающейся гра- блока 2 памяти, регистра 3, ЦАП 4, ницей записи новой информации, либо формирователей 5, 6 и 7 импульсов, тачка записи новой информации распо- коммутаторов 8 и 9, счетчика 10 (трелагается на краю изображения, что соз- тий), счетчиков 11 (первый) и 12 дает эффект постоянного сдвига всего (второй), схему 13 сравнения, элемент изображения, которое не имеет на всем И 14, синхронизатора 15, делителя 16 протяжении разрывов. Кроме того, обе- частоты, триггера 17, формирователя спечивается автоматическое или ручное 18 кода. рерывание процесса записи для инди- Причем, вход устройства через АЦП кации неподвижных изображений высоко- 1, блок 2 памяти, регистр 3 и ЦАП 4 частотных и о ессов. роцессов. подключен к выходу устройства. Выход синхронизатора 15 соединен с входом

Указанная цель достигается за счет делителя 16 частоты, с входом счетчитого, что в устроиство, содержащее ка 12, нулевой выход которого являет

Ц, д араго является входом ся вторым выходом устройства, а выход

45 устройства, последовательно соединен- подключен к входу схемы 13 сравнения. ные блок памяти, регистр и ЦАП, причем и к входу коммутатора 8, выход котопервый вход блока памяти соединен с рого соединен со вторым входом блока выходом АЦП. а выход ЦАП является 2 памяти, а другой вход подключен к первым выходом устройства, два счетчи- выходу счетчика 11 и к другому входу ка, триггер и синхронизатор, выход схемы 13 сравнения, выход которой явкоторого подключен к входу второго ляется третьим выходом устройства. счет чика, первый выход которого явля- Кроме того,. выход формирователя 18 ется вторым выходом устройства, вве- кода соединен со вторым входом делитедены первый коммутатор, выход которо- 55 ля 16 частоты, выход которого соедиго подключен к второму входу блока нен с первым входом триггера 17 и с памяти, а первый и второй входы - к входом элемента 14, у которого, в выходу первого счетчика и второму вы- свою очередь, выход подключен к вхо11577

5 9 ду записи счетчика 11 и через третий счетчик 10, второй формирователь 7 импульсов к второму входу триггера

17, который выходом подключен к входу второго коммутатора 9, на другие два входа которого поданы соответственно логическая единица и ноль, а выход соединен с другим входом элемента И, которая, в свою очередь, выходом также соединена с управляющим входом АЦП 1 и через первый и третий формирователи 5 и б импульсов с третьими входами коммутатора

8 и блока 2 памяти и другим входом регистра 3.

Устройство работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал преобразуется в АЦП 1 в цифровой вид и записывается в блок 2 памяти по адресу, задаваемому счетчикам 11. Одновременно информация считывается из блока 2 памяти через регистр 3 и

ЦАП 4 на выход устррйства в виде аналогового сигнала. Адрес ячейки памяти, из которой считывается информация, задается счетчиком 12. При этом синхронизатор 15 генерирует импульсы с периодом повторения, который равен сумме циклов считывания и записи блока 2 памяти. Данные импульсы поступают на вход счетчика 12, выходной сигнал которого через коммутатор 8 поступает на второй адресный вход бло ка 2 памяти. Третий вход "Запись-считывание" находится в состоянии "считывание", при этом из блока 2 памяти считывается из указанной ячейки информация, которая записывается в регистр 3, затем преобразуется s аналоговый вид и подается на выход устройства. К этому выходу может быть подключен вход осциллографа и на его экране наблюдается изображение запомненной в блоке 2 памяти информации.

Так как частота опроса ячеек памяти высокая (около 1 МГц), то иэображение на экране осциллографа наблюдается без мельканий, заметных для глаза оператора.

Ha . формирователе 18 кода устанавливают число, которое говорит о том, во сколько раз период записи информации в блок 2 памяти больше периода тактовых импульсов синхронизатора 15.

Делитель 16 делит частоту этих импульсов на заданное число, образуя на своем выходе импульсы, период повторения которых равен периоду записи информации в блок памяти, Если коммутатор 9 стоит в положении, при котором логическая единица с его выхода

s поступает на вход элемента И 14, поступает на вход счетчика 11 и на управляющий вход АЦП 1. Передний фронт этого сигнала совпадает во времени с моментом запуска счетчика 12. При

10 этом одновременно происходят смена информации на выходах счетчиков 11 и 12 и происходит преобразование в

АЦП. Данный сигнал поступает также на вход формирователей 5 импульсов, 1 который генерирует импульс, длительность которого равна длительности считывания блока 2 памяти. При этом происходит считывание информации из блока 2 памяти, и запись ее е ре20 гистр 3. Затем задний фронт импульса на выходе формирователя 5 импульсов запускает формирователь 6 импульсов, который генерирует импульс длительностью, равной периоду зали2s си в блок 2 памяти. Этот импульс переводит блок 2 памяти в режим записи, подключает на адресный вход «1лок

2 памяти через коммутатор 8 выход счетчика 11, одновременно запрещая

30 регистру 3 запись входного сигнала.

При этом происходит запись в блок 2 памяти информации с выхода АЦП t по адресу, определяемому счетчиком 11.

Если на формирователе 18 кода набранО число 1, ТО при каждом такте синхронизатора 15 происходит последовательно считывание из блока 2 памяти, а затем запись в блок 2 памяти информации. Если набрано число 2, то счи40 тывание происходит каждый такт, а запись через такт в 2 раза реже, и так далее.

При сбросе счетчика 12 в ноль, на его первом выходе появляется импульс, который может быть использован для синхронизации внешнего осциллографа.

В этом случае иэображение на экране

ЭЛТ соответствует (фиг. 2 ), изображение сигнала неподвижно на экране, но вдоль изображения двигается граница между записываемой вновь и стираемой информациями. Если записываются в блок 2 памяти низкочастотные процессы(на формирователе 18 кода набрано большое число ), то движение этой границы видно визуально. При переключении коммутатора 9 в положение, когда на его выходе появляется логи9115 ческий ноль, запись в память npevpaщается и на экране видно изображение, сост ветст вующее жирной линии(фиг. 2сф т . е. будет видна часть входного сигнала с границей разрыва между старой и новой информацией. Схема 13 сравнения образует на своем выходе импульс, когда числа на выходе счетчиков 11 и

12 равны, т. е. когда происходит считывание информации из ячейки, где 10 была записана самая последняя новая информация с выхода АЦП 1. Если использовать этот импульс для синхронизации осциллографа, то изображение на экране ЗЛТ будет соответствовать 15 фиг. 2J, при этом вновь записываемая информация находится всегда с правого края экрана, а само изображение в процессе записи смещается все время влево. Если входной щ сигнал низкочастотный (биологический сигнал), то на экране всегда видно изображение последней части этого сигнала, медленно смещающейся влево.

При включении на выход мультиплексора д

9 логического нуля, запись новой информации прекращается и на экране ЭЛТ видно неподвижное изображение входного сигнала, причем конец сигнала соответствует правому концу его изображе- щ ния.

Если коммутатор 9 находится в положении, при котором выход триггера

17 подключается на вход элемента И 14 ° то устройство находится в режиме записи в течение времени, пока считает счетчик 10. Емкость этого счетчика равна емкости счетчиков 11 и 12. При заполнении счетчика 10 происходит заполнение новой информацией всех ячеек4О блока 2 памяти, после чего на выходе счетчика 10 появляется сигнал, запускающий формирователь 7 импульсов, который вырабатывает импульс в виде логического нуля, Этот ноль сбрасыва.

45 ет триггер 17 в положение нуля и за" пись в блок 2 памяти новой информации прекращается. На экране ЭЛТ при этом видно неподвижное изображение сигнала. После окончания импульса формирователь 7 импульсов, триггер

17 устанавливается импульсом на счетном входе в состояние логической единицы и происходит вновь запись в блок 2 памяти. При этом вновь счетчик

10 начинает счет от нуля до максимального значения, обеспечивая запись в блок 2 памяти новой информации во все ее ячейки. Затем вновь насту77 8 пает перерыв в записи и т . д. Меняя длительность импульса формирователя

7 импульсов, можно подобрать время индикации неподвижного изображения, удобное для оператора.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регистрировать и индицировать на экране ЭЛТ сложные высокочастотные непериодические процессы. Выбор наблюдаемой части входного сигнала осуществляется вручную, или автоматически через заданный промежуток времени. При этом изображение выбранной части сигнала на экране ЭЛТ неподвижно. При регистрации инфранизкочастотных процессов устройство позволяет индицироват ь на экране ЭЛТ изображение входного процесса при одновременной записи его в память устройства. В этом случае изображение на экране не мелькает, только медленно смещается по экрану либо граница между новой и старой информацией, либо медленно движется по экрану само изображение. При выключении режима записи всякое движение изображения прекращается.

Предлагаемое устройство позволяет производить транспортирование входного сигнала во времени, т. е. несмотря на частотные свойства входного сигнала " оно позволяет постоянно воспроизводит b весь входной сигнал с максимальной постоянной скоростью, Такое свойство устройства незаменимо для решеНия многих задач, например, для анализа спектра входного сигнала в реальном масштабе времени, т. е. для анализа всего спектра за короткий промежуток времени, незаметный для оператора.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение для регистрации различных аналоговых сигналов, например, вибрационных широкополосных случайных процессов, биологических сигналов, сигналов на выходе датчиков температуры, давления, влажности, на выходе сейсмических датчиков и т. д. Устройство найдет широкое применение при создании узкополосных анализаторов широкополосных процессов, например, вибраций и акустических шумов, при регистрации сложных виброударных процессов и других детермированных сигналов.

911577

Формула изобретения

Устройство для регистрации аналоговых сигналов, содержащее аналогоцифровой преобразователь, вход которого являешься входом устройства, последовательно соединенные блок памяти регистр и цифроаналоговый преобразователь, причем первый вход блока памяти соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход цифроаналогового преобразователя является первым выходом устройства, два счет" чика, триггер и синхронизатор, выход которого подключен к входу второго счетчика, первый выход которого является вторым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия уст-. ройства, оно содержит первый коммута- 2О тор, выход которого подключен к второму входу блока памяти, а первый и второй входы - к выходу первого счетчика и второму выходу второго счетчи- . ка соответственно, схему сравнения, входы которой соединены с выходом первого и вторым выходом второго счетчиков, а выход является третьим выходом устройства, делитель частоты, первый вход которого подключен к выходу .30 синхронизатора, а выход - к первому входу триггера, второй коммутатор, вход которого соединен с выходом триггера, элемент И, входы которого соединены с выходами делителя частоты и второго коммутатора, третий счетчик и три формирователя импульсов, причем выход элемента И подключен к входам аналого-цифрового преобразователя, первого формирователя импульсов и третьего счетчика, выход которого через второй формирователь импульсов соединен с вторым входом триггера, выход первого формирователя импульсов через третий Формирователь импульсов подключен к третьим входам первого коммутатора и блока памяти и входу регистра, формирователь кода, выход которого подключен к вто рому входу делителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 628510, кл. G 05 K 15/20, 1977, 1

2. Экспресс-информация, "Испыт ат ель- ные машины и стенды", 1974, 4" 30, с. 36 рис. 2 (прототип) .