Устройство для оценки амплитуды узкополосного случайного процесса

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения узкополосных случайных процессов . Цель изобретения - расширение динамического диапазона амплитуд измеряемых сигналов. Устройство содержит компараторы , счетчики, усилитель-ограничитель , делитель напряжения, блок памяти, переключатели, элемент задержки, формирователи импульсов, элемент ИЛИ, элемент И, регистр и генератор тактовых импульсов, 2 ил.

(54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ АМПЛИТУ Ы УЗКОПОЛОСНОГО СЛУЧАЙНОГО

П ОЦЕССА (2 (22 (4 (72 (5

605633/24

6.11.88

0.08.93. Бюл. 32

И.Г. Дорух

Авторское свидетельство СССР

010, кл. G 06 F 15/36, 1979.

Авторское свидетельство СССР

57664, кл. G 06 F 15/36, 1984. (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения узкополосных случайных процессов, Цель изобретения — расширение динамического диапазона амплитуд измеряемых сигналов. Устройство содержит компараторы, счетчики, усилитель-ограничитель, делитель напряжения, блок памяти, переключатели, элемент задержки, формирователи импульсов, элемент ИЛИ, элемент

И, регистр и генератор тактовых импульсов, 2 ил.

Изобретение относится к измерительно технике и может быть использовано в сп циализированных вычислительных устро ствах и системах автоматического упр вления для измерения и контроля уз ополосных случайных процессов.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона амплитуд изм ряемых сигналов, На фиг. 1 приведена структурная схема и длагаемого устройства; на фиг. 2 — врем ные диаграммы, поясняющие его работу

Устройства для оценки амплитуды узкоосного. случайного процесса содержит ератор 1 тактовых импульсов, компараы 2 и 3, делитель 4 напряжения, усилиь-ограничитель 5, формирователь 6 ульсов по переднему фронту, фармироель 7 импульсов по заднему фронту, элет 8 задержки, и-разрядные счетчики ульсов 9 и 10, переключатели 11,1-11,п, к 12 памяти, регистр 13, и-входовой элет 14 ИЛИ и элемент 15 И, Информационный вход 16 устройства соединен с первыми входами компараторов 2 и 3 и со входом усилителя-ограничителя 5, а вход 17 опорного напряжения — непосредственно со вторым входом компаратора 3 и через делитель

4 — со вторым входом компаратора 2, Стробирующие входы компараторов 2 и 3 соединены с выходом генератора 1, выходы — со счетными входами счетчиков 9 и 10 соответственно, входы сброса которых соединены с выходом формирователя 6. Вход формирователя 7 соединен с выходом усилителя-ограничителя 5 и со входом формирователя 6, а выход — со входом элемента 8 и входом записи регистра 13, вход сдвига которого соединен с выходом элемента 15, информационные входы — с соответствующими выходами блока 12, а выходы являются выходами устройства. Выходы разрядов счетчика 10 соединены с соответствующими входами элемента 14 и с первыми входами соответствующих переключателей 11,1 — 11 и, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами разрядов

1837323 счетчика 9, в выходы — c соответствующими адресными входами блока 12. Выход элемента 14 соединен с управляющими входами переключателей 11.1 — 11.п и с первым входом элемента 15, второй вход которого соединен с выходом элемента 8.

Работа устройства заключается в следующем.

Входной узкополосный сигнал (фиг. 2,а), форму которого в пределах одного периода можно считать синусоидальной, со входа 16 поступает на вход усилителя-ограничителя

5 и на первые входы компараторов 2 и 3.

На выходе усилителя-ограничителя 5 формируется сигнал прямоугольной формы типа меандр (фиг, 2,б), который поступает на входы формирователей 6 и 7. По положительным перепадам сигнала с выхода усилителя-ограничителя 5 формирователь 6 вырабатывает короткие импульсы (фиг. 2,в), которые поступа!от на входы сброса счетчиков 9 и 10, в результате чего последние обнуляются. Ио отрицательным перепадам сигнала с выхода усилителя-ограничителя 5 формирователь 7 вырабатывает импульсы (фиг. 2,г), которые поступают на вход записи регистра 13, в результате чего в него записывается код, поступающий на его информационные входы с соответствующих выходов блока 12, Одновременно импульсы с выхода формирователя 7 поступают на вход элемента 8. В элементе 8 поступившие на его вход импульсы задерживаются на незначительное время т,, достаточное для записи информации в регистр 13. Импульсы с выхода элемента 8 (фиг. 2,д) поступают на второй вход элемента 15, На второй вход компаратора 3 поступает напряжение постоянного уровня V со входа 17, а на второй вход компаратора 2 поступает напряжение постоянного уровня

V/2, с выхода делителя 4, осуществляющего деление опорного напряжения V в два раза.

Тактовые импульсы фиксированной частоты с выхода генератора 1 поступают на стробируемые входы компараторов 2 и 3. Компараторы 2 и 3 пропускают импульсы генератора

1 со стробируемого входа на выход, если сигнал на их первых входах превышает уровни опорных сигналов на вторых входах.

Пусть амплитуда входного сигнала превышает уровень V(фиг,,2а). Соответствующие этому случаю промежутки времени

О-t2, в течение которь х импульсы генератора 1 проходят на выход компаратора 3, показаны условно уровнем логической "1" на диаграмме фиг. 2,е. За укаэанный промежуток времени на счетный вход счетчика 10 поступит N импульсов генератора 1, и к Мо-!

50 импульсы генератора 1 на выход компаратора 3 не проходят, а на выход компаратора 2 проходят в течение промежутка времени зt4 (фиг. 2,ж), За указанный промежуток времени на счетный входсчетчика 9 поступит

N импульсов генератора 1. При этом сиг-!! нал на выходе элемента 14 будет соответствовать логическому "0", элемент 15 будет закрыт по первому входу, а переключатели

11.1-11,П установятся в такое состояние, что адресные входы блока 12 окажутся подключенными к соответствующим выходам счетчика 9. В результате на адресные входы менту окончания положительной полуволны входного сигнала в счетчике 10 будет зафиксирован код этого числа. При этом на выходе элемента 14 появится сигнал, соответствующий логической "I", поддействием которого откроется элемент 15 по-первому входу, а переключатели 11.1-11.п установятся в такое состояние, что адресные входы блока 12 окажутся подключенными к .соответствую"0 щим выходам счетчика 10. В результате на адресные входы блока 12 поступит код числа и с выходов разрядов счетчика 10.

Блок 12 осуществляет операцию преобразования кодов в соответствии с уравнени"5 ем:

Nv ! чвых = м!

2 cos (m — )

N где живых — число, код которого формируется на выходах блока 12;

N — число, код которого поступает на ! адресные входы блока 12, Nv — численное значение уровня V onopНОГО напряжения на Входе 17.

N — число тактовых импульсов, формируемых генератором 1 за весь период входного сигнала.

Код числа Квых переписывается с выходов блока 12 в регистр 13 импульсом, поступающим с выхода формирователя 7. Через время тв импульс с выхода элемента 8 поступает через элемент 15 на вход сдвига регистра 13, в результате чего код на его выходе сдвигается на один разряд, что приводит к удвоению содержимого регистра 13, так как код двоичный.

Таким образом, на выходе регистра 13, а следовательно и на выходе устройства

40 формируется код числа йвых равного численному значению амплитуды входного сигнала

Nv и... - —. гв!

cos (— )

Если амплитуда входного сигнала не превышает уровня V (фиг. 2, а, пунктир), то

1837323 лока 12 поступит код числа N, а на выхоII ах блока 12 сформируется код числа N>«

Il

: авного численному значению амплитуды ходного сигнала:

v Nv

Йвых

2созетг И )

Код этого числа перепишется в регистр

3, однако сдвигу этот код подвергнут не удет, так как импульс с выхода элемента 8 врез элемент 15 в этом случае не пройдет.

Таким образом, в любом случае, если мплитуда входного сигнала не менее уровня Ч!2, на выходе устройства формируется код числа, равного численному значению мплитуды входного сигнала, Помехоустойчивость в предлагаемом стройстве, как и в прототипе, обеспечиватся за счет того, что оценка амплитуды осит интегральный характер, и отдельные ревышения мгновенного деления опорноо напряжения, связанные с аддитивными умами, компенсируются занижением ходного уровня в другие промежутки вре-! ени из-за влияния этих шумов, В прототипе при той же точности оцени минимальная амплитуда входного сигнаа равна V, т.е. в два раза больше, а аксимальная — такая же, как и в предлагамом устройстве, Это позволяет сделать выод, что динамический диапазон амплитуд брабатываемых сигналов в предлагаемом стройстве шире. чем в прототипе.

Формула изобретения

Устройство для оценки амплитуды уэкоолосного случайного процесса, содержаее первый компаратор, первый счетчик, лок памяти, регистр и генератор тактовых мпульсов, выход блока памяти соединен с нформационным входом регистра, выход первого компаратора соединен со счетным входом первого счетчика, выход регистра является выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения

5 динамического диапазона амплитуд измеряемых сигналов, в него введены второй компаратор, второй счетчик, элемент ИЛИ, элемент И, переключатели, элемент задержки, два формирователя импульсов, дели10 тель напряжения и усилитель-ограничитель, вход которого соединен с информационным входом устройства и информационными входами компараторов, выход усилителя-ограничителя подключен к входу первого фор15 мирователя импульсов и через второй формирователь импульсов — к входу управления записью регистра и ко входу элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого под20 ключен к входу управления считыванием регистра, вход опорного сигнала устройства соединен с входом делителя напряжения и входом задания уровня второго компаратора,.тактовый вход которого подключен к вы25 ходу генератора тактовых импульсов и тактовому входу первого компаратора, вход задания уровня которого подключен к выходу делителя напряжения, выход второго компаратора соединен со счетным входок:

30 второго счетчика, разрядный выход которь го подключен к первым информационным входам переключателей и входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом элемента И и управляющими

35 входами переключателей, выходы которых соединены с адресными входами блока памяти, вь|ход первого формирователя импульсов подключен к входам сброса второго и первого счетчиков, разрядный выход пер40 вого счетчика соединен с вторыми информационными входами переключателей.

Заказ 2867 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Редактор

Составитель И.Дорух

Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар