Цифровой регистратор

 

В.П. Бирюлин, Н.А. Пелых, В.И. Сад4иков - и В.Н. Щеглов

1- : (72). Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАТОР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных и, временных параметров однократных импульсных сигналов.

Известен многоканальный анализатор амплитуд с цифровыми окнами, содержащий преобразователь входных сигналов в цифровой код, регистры адреса и числа, запоминающее устройство вывода и регистрации данных, программ-

30 ное устройство f33.

Однако известное устройство не обеспечивает требуемого времени регистрации информации при использова13 ,.нии современных аналого-цифровых пре -, образователей, обеспечивающих на выходе параллельный код.

Наиболее близким по технической

20 сущности к предлагаемому иэобретейию является цифровой самописец, содержащий последовательно соединенные аттенюатор, входной фильтр нижних

2 частот., элемент выборки и хранения, аналого-цифровой преобразователь, се лектор вида запоминаемой информации, запоминающий блок, цифро-аналоговый преобразователь, выходной фильтр нижних частот и промежуточными запоминающий блок, а..также элемент управления запоминающим блоком и самописцем, генератор-делитель тактирующих импульсов, выходную управляющую цепь, цепь управления частотой выборки воспройзводимого сигнала и селектор приемного блока с переходным элементом. Схема управления самопис" цем содержит. цепь управления запуском, входную управляющую цепь управле. ния пусковым уровнем и наклоном пускового импульса и цепь управления частотой выборки регистрируемого сигнала. Схема управления запоминающим блоком содержит цепь управления запоминающим блоком, цепь управления режимом работы, счетчик слов и счетчик обращения в 1 К словМ, 92

03 79 4

3S ао

Недостатком данного устройства является постоянный период времени выборок входного сигнала в запоминающий блок, который не зависит от скорости изменения входного сигнала.

В результате этого самописец имеет недостаточно большой период развертки (под периодом развертки понимается интервал времени, в течение которого можно регистрировать сигнал на заданной частоте квантования) . Период развертки определяется емкостью памяти и равен емкости памяти, деленной на частоту квантования, требует применения запоминающего блока со значительным объемом памяти и приводит к избыточности запоминаемой информации при регистрации формы импульсных сигналов, имеющих плоскую вершину. Кроме тога, в этом устройстве времени записи одной выборки входного сигнала в запоминающем блоке определяется суммой времени преобразования аналого-цифрового преобразователя и времени записи информации из аналого-цифрового преобразователя в запоминающем блоке. За счет наличия последнего времени снижается быстродействие устройства.

Цель изобретения - повышение быстродействия цифрового регистра и- увеличение периода развертки.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой регистратор-содержащий аттенюатор, фильтр нижних частот, элементы выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь, блок памяти, два элемента управления, генератор тактовых импульсов, и делитель частоты, введены дополнитель но два регистра хранения, блок сравнения, счетчик тактовых импульсов и логический элемент ИЛИ, причем регистры хранения соединены между собой последовательно и подключены к выходу . аналого-цифрового преобразователя, выход первого регистра хранения подключен к входу блока сравнения и бло. ку памяти, выход второго регистра хранения соединен с входом блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра хранения и с одним из входов логического элемента ИЛИ другой вход которого соединен с выходом счетчика так1овых импульсов, а выход подключен к входу второго элемента управления и к установочному входу счетчиS

23 ка тактовых импульсов, выход которс. го соединен с входом блока памяти.

Новая совокупность признаков по. зволяет записывать в запоминающий блок каждую последующую выборку вх ного сигнала только в том случае, если ее амплитуда превышает амплиту ду предыдущей выбоки на абсолютную величину шага квантования входного сигнала по амплитуде (сыч), задава" емого блоком сравнения. Если же колебания амплитуды входного сигнала не превышают (dv), например при измерении плоской вершины импульса, то запись последующей выборки в запоминающем блоке производится при пе" реполнении счетчика тактовых импульсов. При этом время между моментами записи соседних выборок увеличивается в число раз, пропорциональное емкости счетчика тактовых импульсов, в результате чего период развертки регистратора существенно увеличивается.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового регистратора; на фиг. 2 - кривые, поясняющие процесс измерения и регистрации формы однократного импульса напряжения, пунктирной линией показан регистрируемый импульс напряжения, сплоаной линией - выборки, записываемые в запоминающем блоке.

Цифровой регистратор содержит последовательно соединенные аттенюатор 1, фильтр 2 нижних частот, эле- мент 3 выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь 4, выходы которого через регистр 5 хранения подсоединены к соответствующим инФормационным входам регистра 6 хранения, к первым информационным вхо- дам блока 7 памяти и первым входам элемента 8 сравнения, ко вторым входам которой подсоединены соответствующие выходы регистра 6 хранения.

Выход элемента 8 сравнения подключен к управляющему входу регистра 6 хранения и .одному из входов логического элемента ИЛИ 9, к другому входу которого подключен выход старшего разряда счетчика 1О тактовых импульсов, при этом выходы всех разрядов счетчика 10 тактовых импульсов подключены к соответствующим вторым информационным входам блока 7 памяти. Выход логического элемента

ИЛИ 9 подключен к входу установки . в ноль счетчика 10 тактовых импуль5 920379 6 сов и к второму входу второго эле- мент 3 выборки и хранения поступает мента 11 управления, первый выход следующий сигнал запуска аналого-цифкоторой подключен к первому входу 12 рового преобразователя 4. При этом первой элемента 13 управления, а вто- период квантования входного сигнала рой выход -.к управляющему входу бло- $ Т„,! „т определяется частотой колебака 7 памяти, при этом второй вход 14 ний генератора 16 тактовых импульсов первого элемента 13 управления под- и коэффициентом деления делителя 15 ключен к счетному входу счетчика 10 частоты. Минимальный же период квантактовых импульсов и к выходу дели- тования определяется временем преобтеля 15 частоты, вход которого под- !в разования аналого-цифрового преобраключен к выходу генератора 16 такто- зователя. Тактовые импульсы с выхода вых импульсов. Первый выход 17 пер- делителя 15 частоты поступают на вого элемента 13 управления подклю- вход 14 элемента 13 управления и на чен к управляющему. входу элемента 3 счетный вход счетчика 10 тактовых имвыборки и .хранения, а второй выход 1$ пульсов.

18 - к первому входу второго эле- Во время преобразования следующей мента 11 управления, при этом третий выборки входного сигнала информация выход 19 первого элемента 13 управ- об амплитуде предыдущей выборки с выления подключен к входам установки ходов регистра 5 хранения поступает в ноль регистров 5 и 6. Кроме того, go на соответствующие первые входы блопервый элемент управления имеет два ка 8 сравнения, на вторые входы котовхода: вход 20 для подачи сигнала . рой поступает цифровая информация

"Сброс" и вход 21 для подачи сигнала 00..0 с соответствующих выходов ре!! I!

Пуск, которые поступают в регист- гистра 6 хранения. При увеличении ратор от внешних устройств. Инфор- $ амплитуды входного сигнала увеличивамация из блока 7 памяти регистра мо- ется значение кода, числа на выходах жет выводиться в аналоговом виде че- регистра 5 хранения, и как только рез цифро-аналоговый преобразователь разность чисел, поступающих на пер22 с выхода 23, либо в цифровом виде вые и,вторые входы элемента 8 сравнепосредственно из блока 7 памяти с зв нения, по абсолютной величине станет .выхода 24. равной или больше шага квантования

Цифровой регистратор работает сле- по амплитуде, задаваемого элементом 8 дующим образом. сравнения, на выходе последней формиПосле включения напряжения пита- руется сигнал, который через логиния и подачи импульса "Сброс" на вход ческий элемент ИЛИ 9 поступает на

3$

20 первого элемента 13 управления по- вход второго элемента 11 управления, следняя формирует на выходе 19 сиг- формирующей сигнал разрешения запинал, устанавливающий регистры 5 и 6 си информации в блок 7 памяти. По и счетчик 10 тактовых импульсов в,этому сигналу число с выходов регистноль. После подачи импульса !!Пуск" 4О ра 5 хранения и количество импульсов на вход 21 первого элемента 13 управ" из счетчика 10 тактовых импульсов, ления последняя формирует на выходе пропорциональное времени, прошедшему

18 сигнал для второго элемента 11 с момента поступления импульса "Пуск", управления, запрещающий считывание записываются в блок 7 памяти, после информации из блока 7 памяти, после чего производится перезапись числа чего начинается обработка аналогово- . из регистра 5 в регистр 6 хранения и

ro сигнала, поступающего на вход ат - установка счетчика 10 тактовых имтенюатора 1.-При этом аналоговый сиг- пульсов в ноль, и процесс сравнения нал через аттенюатор 1, фильтр 2 ниж- повторяется, но при этом сравнение них частот, элемент 3 выборки и хра- чисел, поступающих через регистр 5 нения поступает на. вход аналого-циф- хранения от аналого-цифрового прерового преобразователя 4. По сигналу образователя 4, в блоке 8 сравнения

"Конец преобразования", поступающего производится с предыдущим записанот аналого-цифрового преобразовате- ным числом. ля 4, производится перезапись цифро-$$

Запись информации в блок 7 памяти вой информации из аналого-цифрового производится во время преобразования преобразователя 4 в регису1$ 5 хране- аналого-цифровым преобразователем 4 ния, после чего от первого элемента 1следующей выборки входного сигнала.

13 управления с выхода 17 через зле- !Если же колебания амплитуды входно(92 формула изобретения го сигнала по абсолютной величине не превышают .шага квантования по ампли- туре, задаваемого элеиентом 8 сравнения, запись информации в блок 7 памяти производится при переполнении счетчика 10 тактовых импульсов, при этом период квантования определяется емкостью счетчика 10 тактовых импульсов, причем каждый раз при записи амплитуды выборки одновременно производится запись числа импульсов из счетчика 10 тактовых импульсов, которое пропорционально времени, прошедшему с момента записи предыдущей выборки. Последнее обеспечивает однозначное соответствие между амплитудными и временными параметрами,регистрируемого сигнала.

После заполнения всех ячеек блока

7 памяти от второго элемента ll управления на вход 12 первого элемента 13 управления поступает сигнал, с помощью которого формируются сигналы, запрещающие прохождение аналого- . вого сигнала и пусковых импульсов для аналого-цифрового преобразователя 4 через элемент 3 выборки и хранения, и сигнал для второго элемента

11 управления, разрешающий считыва- . ние информации. После этого осуществляется хранение информации в блоке 7 памяти при возможности ее считывания без разрушения. Считывание информации осуществляется в цифровом виде с выхода 24, в. аналоговом виде - с выхода 23 через цифроаналоговый преобразователь 22.

При использовании в макете цифрового регистратора аналого-цифрового преобразователя и блока памяти с такими же характеристиками, как и у используемых в известном, а именно восьмиразрядного аналого-цифрового преобразователя с временем преобразования 3 мкс и блока памяти с объемом памяти 1,7 К, бь1ли получены следующие характеристики: минимальный период квантования входного сигнала (при измерении быстроизменяющегося сигнала) 3,3 мкс, максимальный период квантования входного сигнала (при измерении постоянного напряжения) 840 мкс.

0379 8

В обоих случаях период следования, тактовых импульсов на выходе делителя частоты равен 3,3 мкс.

Таким образом, быстродействие устройства увеличивается по сравнению с известным примерно в три раза, а период развертки при использовании восьмиразрядного двоичного счетчика тактовых импульсов при регистрации

1а прямоугольного импульса напряжения увеличивается более чем в 200 раз.

1S .Цифровой регистратор, содержащий аттенюатор, фильтр низких частот, элемент выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь, блок памяти, два элемента управления, генератор тактовых импульсов и делитель . частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и увеличения периода развертки, в него введены два регистра хранения, блок .сравнения, счетчик, тактовых импульсов и логический элемент ИЛИ, причем регистры хранения соединены между собой последовательно и подключены к выходу аналогоцифрового преобразователя, выход пер" вого регистра хранения подключен к . входу блока сравнения и блоку памяти, выход второго регистра храйения соединен с входом блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра хранения и с одним из входов логического элемента ИЛИ, другой вход которого

4а срединен с выходом счетчика такто" .вых импульсов, а выход подключен к входу второго элемента управления; к установочному. входу счетчика тактовых импульсов, выход которого соединен с входом блока памяти. г

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP„

И 274242, кл. G 01 0 5/00, 1968.

2. Цифровой самописец типа 7502 .

Описание и применение, фирма "Брюль и Къер". Дания, 1972.

920379

Фиг./

Составитель К. Точкин

Редактор Н. Воловик Техред N, Гайду Корректор И. КостаЗаказ 2317/39

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Иосква, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5 е е

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4