Устройство для определения средней мощности случайных сигналов

 

Изобретение относится к специа-- лизирсТванным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов, и может быть использовано для определения средней мощности случайных электрических сигналов. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит источник тока, цифроаналоговый преобразователь , счетчик, делитель частоты и дешифратор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок усреднения, квадратор, генератор тактовых импуль- .сов, триггер, блок регистрации и позволяет повысить точность работы устройства путем осуществления за время полного цикла измерения линейного смещения семейства опорных уровней квантования АЦП на величину, равную кванту этого АЦП, и формирования оценок квадрата мгновенного значения входного сигнала. 1 ил. |& (Л

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1511 4 G 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Цю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 4137233/24-24 (22) 21.10.86 (46) 23.03.88. Бюл. У 11 (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения с опытным производством Института механики полимеров АН ЛатвССР (72) А.Х(.Виксна (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11с 1120357, кл. G 06 Р 15/36, 1983.

Авторское свидетельство СССР

11с 785871, кл. G 06 F 15/36, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характерисÄÄSUÄÄ 1383399 А1 тик случайных процессов, и может быть использовано для определения средней мощности случайных электрических сигналов. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит источник тока, цифроаналоговый преобразователь, счетчик, делитель частоты и дешифратор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок усреднения, квадратор, генератор тактовых импульсов, триггер, блок регистрации и позволяет повысить точность работы устройства путем осуществления за время полного цикла измерения линейного смещения семейства опорных уровней квантования АЦП на величину, равную кванту этого АЦП, и формирования оце-нок квадрата мгновенного значения входного сигнала. 1 ил.

1383399

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов, и может быть использовано для определения средней .мощности случайных электрических сигналов.

Цель изобретения — повышение точ- !0 ности устройства.

На чертеже представлена. блок-схема устройства.

Устройство содержит формирова- тель 1, аналого-цифровой преобразова-15 тель (АЦП) 2, источник 3 тока, квадратор 4, блок 5 усреднения, блок 6 . регистрации, дешифратор 7, триггер 8, делитель 9 частоты, счетчик 10, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20

11, генератор 12 тактовых импульсов.

Выход формирователя 1 соединен с информационным входам АЦП 2. Источник 3 тока подключен к второму входу опорного напряжения АЦП 2, выход которого подключен к входу старших разрядов квадратора 4. Выход последнего подключен к информационному входу блока 5 усреднения, выходом соединенного с информационным входом блока 6 регистрации, выход которого является выходом устройства. Тактовый вход записи блока 6 регистрации подключен к выходу дешифратора 7, и входу сброса триггера 8. Вход установ- 35 ки триггера 8 подключен к входу пускового сигнала, а выход соединен с вхоцами сброса блока 5 усреднения,делителя 9 частоты и счетчика 10. Выход счетчика 10 подключен к входу 40 младших разрядов квадратора 4, к входу,цешифратора 7 и ЦАП 11, выход которого соединен с вторым входом опорного напряжения АЦП 2. Выход генератора 12 тактовых импульсов под- 45 ключен к тактовым входам АЦП 2, блока 5 усреднения и делителя 9 частоты, выход которого подключен к тактовому входу счетчика 10.

Устройство работает следующим образом.

До начала рабочего цикла триггер 8 находится в нулевом состоянии, что .поддерживает в состоянии логического 55

"0" счетчик 10, делитель 9 частоты и блок 5 усреднения. По команде внеш" ним импульсом "Пуск" триггер 8 переводится в единичное состояние, что снимает сигнал сброса со счетчика 10, триггера 8 и блока 5.

Под воздействием нарастающего фронта тактового импульса генератора

I2 тактовых импульсов АЦП 2 преобразует мгновенное значение х, входного сигнала x(c), поступающее с выхода формирователя 1, в соответствующий код п1. Обозначают через Ы„ двоичную цифру, соответствующую кодовому состоянию счетчика 10, а через g„- ее аналоговый эквивалент. При этом ЦАП

ll настраивают так, чтобы кодовому состоянию (ц = 0...0 соответствовало напряжение a(= 0 В, а состоянию d ц = . ° .1 соответствовало напряжение o(ö=

1 (2" -1)

= ) — — -„- q В,где r - число двоичных

2г разрядов счетчика 10; q - величина кванта АЦП 2, В.

Результат квантования и. и двоич1 ная цифра 1 поступают соответственно на входы больших и малых разрядов квадратора 4 как сумма (Il,. + (ц ). При этом нет необходимости в явной операции суммирования, так как разряды операндов и и o(не перекрываются. На выходе квадратора 4 получают цифровую величину (n . + о(,.), которая посту-

i Ц; пает на информационный, вход блока 5 усреднения.

Под воздействием спадающего фронта тактового импульса блок 5 усредения фиксирует сумму . (п . + g .)2 .

i=1

Процесс практически повторяется до появления импульса на выходе делителя 9 частоты. Этот импульс переводит счетчик 10 в следующее кодовое состояние (00...01), которое преобразуется ЦАП 11 в напряжение о(Р С (1/2 )q В..Это напряжение благодаря наличию источника l тока смещает все семейство опорных уровней квантования: АЦП 2 на величину (1/2")q В.

При этом семейство опорных уровней квантования задается резистивным делителем напряжения.

Процесс стробирования АЦП 2, формирование квадрата суммы (n; + с(,„) в квадраторе 4 и накопление ее в бло1 ке 5 усреднения происходит аналогичным образом, как и при предшествующем кодовом состоянии счетчика 10.

После перебора всех кодовых состояний счетчика 10 он переходит в исходное нулевое состояние, которое из1383399

40

1 2 (Т )2 меняет состояние дешифратор а 7. Под воздействием фронта сигнала дешифраф . тора 7 накопленная сумма С = (и. +

I=

+ Ы .), где n — число интервалов квантования АЦП 2, переписывается в блок 6 регистрации, а триггер 8 переводится в нулевое состояние. Сигнал сброса, поступающий с выхода

10 триггера 8, переводит блок 5 усреднения, делитель 9 частоты и счетчик 10 в нулевое состояние.

На выходе блока 6 регистрации имеется оценка средней мощности случайного сигнала х(С) и устройство подготовлено к следующему циклу работы.

Длительность цикла задается конструктивными признаками и равна

T=Ndt, 20

1с+т. гдеИ=2

dt — период импульсов тактовой по-. следовательности генератора

12 тактовых импульсов; 25

k.— число двоичных разрядов дели; теля 9 частоты.

Сигнал на выходе ЦАП,11 является .-линейно возрастающим напряжением, которое можно аппроксимировать функцией З0

А

x(t) = — — с.

T tl

Доказывают, уто

+ и<

X(4) сй о (х(Т м + ° )) т„ (х (Т „)j>

xh) st

А с 2 (тп + 1

Т„.+.7. 1

A t тп

Tï 2. 1о (А — +4;) п и +, 2 45

А А2

Таким образом, оценкой квадрата произвольного мгновенного значения х (Т „. + i . ), нормированного kA служит величина (q " + o(;.) . В из50 вестном устройстве ошибка квантования мгновенного значения при прочих равных условиях равна >q/n, ошибка квадрата мгновенного значения (х +

gq/2) = х t. qz + —, которую мож-55

2 но принять равной i qx.

В предлагаемом устройстве систематическая погрешность преобразования ах снижается до величины +- -;. Следует

У однако, учесть, что АЦП 2 имеет конечную точность, что ограничивает кажущуюся возможность бесконечного увеличения точности, например, в 2 " раза.

Формула и э о б р е т е н и я

Устройство для определения средней мощности случайных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок усреднения, выход которого соединен с информационным входом блока регистрации, квадратор, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя, триггер,отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник тока, цифроаналоговый преобразователь, счетчик, делитель частоты и дешифратор, при этом выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу первого опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является информационным входом устройства, выход источника тока подключен к входу второго опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом старших разрядов квадратора, вход младших разрядов которого объединен с входами дешифратора и цифроаналогового преобразователя и подклю " чен к выходу счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом делителя частоты, информационный вход которого объединен с тактовым входом блока усреднения и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход квадратора соединен с информационным входом блока усреднения, вход установки в "0" которого объединен с входами установки в "0" счетчика и делителя частоты и подключен к выходу триггера, вход установки в "0 которого объединен с входом записи блока регистрации и соединен с выходом дешифратора, вход установки в "1" триггера является пусковым входом устройства.

1383399

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Техред М.Дидык Корр ек тор В. Гир ня к

Редактор H.Ðoãóëè÷

Заказ !298/50 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4