Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)976385 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 050781 (21) 3313480/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 231) 82 Бюллетень Мо 43

Дата опубликования описания 2 11.82

{gq) М. Кл.

G R 13/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 142. 9 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю.Н. Самарцев

Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической-.реводюции (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в стробоскопических осциллографах.

Известен цифровой стробоскопический преобразователь, содержащий генератор строб-импульсов, блок автосдвига импульсов, смеситель, аналого-цифровой преобразователь, блок управления и реверсивный счетчик (1)

Недостатком этого устройства является большая погрешность преобразования сигналов при воздействии случайной помехи.

Наиболее близким к изобретению по.технической сущности является цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор строб-импульсов, вход запуска которого соединен с выходом блока автосдвига импульсов, а выход — с первым входом смесителя, второй вход которого подключен к шине исследуемого сигнала и входу синхронизации блока автосдвига импульсов, выход — к сигнальному входу аналого-цифрового преобразователя и входу блока управления, а третий вход — к выходу первого цифтзоаналогового преобразователя, входами связанного с выходами реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, причем управляющий вход элемента И подключен к третьему .выходу блока управления, выход — к счетному входу реверсивного счетчика, а сигнальный вход — к счет. ному входу счетчика импульсов и выходу аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого связан с выходом блока автосдвига импульсов, а вход эталонного напряжения— с выходом второго цифроаналогового преобразователя, вход знакового разряда которого соединен,с первым выходом блока управления, а кодовые входы — с выходами регистра памяти, управляющий вход которого подключен к пятому выходу, блока управления, / а кодовые входы - к выходам счетчика импульсов, установочным входом связанного с четвертым выходом блока управления, второй выход которого соединен со счетным входом декады реверсивного счетчика, а шестой выход — с управляющим входом блока автосдвига импульсов 12Д.

Недостатком этого устройства является низкая точность преобразова3 976385 4

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из компаратора

1, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 2, генератора 3 случайных сигналов, управляемого делителя .4 частоты, генератора 5 строб-импульсов, блока

6 управления и блока 7 автосдвига импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 случайных сигналов вырабатывает случайный сигнал x Ä (t) с равномерным симметричным относитель- 5 но нуля законом распределения плотности вероятности в пределах значений случайного сигнала, задаваемых командами из блока 6 управления и вероят ностью появления значений случайного 60 сигнала вне этих пределов, равной нулю. Причем случайный сигнал xo„ (t) отвечает свойству эргодичности.

Исследуемый сигнал х(,t) поступает на первый сигнальный вход компарато- 65

Через интервалы времени t, кратные периоду Т исследуеглого сигнала (например напряжение синусоидальной

Формы), блок 7 автосдвига импульсов формирует импульсы, по которым генератор 5 строб-импульсов вырабатывает строб-импульсы, поступающие на стробирующий вход компаратора 1.

Генератор 3 случайных сигналов вырабатывает к приходу очередного стробимпульса с генератора 5 строб-импульсов новое значение случайного сигнания сигналов низкого уровня, когда определяющей является случайная погрешность преобразования, обусловленная собственными шумами узлов преобразователя, а также при воздействии на исследуемый сигнал слу- 5 чайной помехи.

Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости преобразования.

Эта цель достигается благодаря тому, что цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор стробимпульсов, входом запуска соединенный с выходом блока автосдвига импульсов, вход синхронизации которого подключен к шине исследуемого сигнала, а управляющий вход— к первому выходу блока управления, и цифроаналоговый преобразователь снабжен компаратором, генератором случайных сигналов и управляемым делителем частоты, выход которого связан с тактирующими входами блока автосдвига импульсов и цифроаналогового преобразователя, управляющий вход — с третьим выходом блока управления, а вход синхронизации— с входом синхронизации цифро-аналогового преобразоватеЛя, выходом генератора строб-импульсов и стробирующим входом компаратора, первый сигнальный вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а второй сигнальный вход — с выходом генератора случайных сигналов, управляю- 35. щий вход которого подключен к второму внхо у блока управления, четвертым выходом связанного с управляющим входом цифроаналогового преобразователя, установочный вход которого сое 40 динен с выходом компаратора. ра и на вход синхронизации блока 7 автосдвига импульсов.

На второй .сигнальный вход компаратора 1 поступает случайный сигнал х л() . По приходу исследуемого сигнала x(t) иа вход синхронизации блока 7 автосдвига импульсов, последний вырабатывает импульс, по которому генератор 5 строб-импульсов формирует строб-импульс, который поступает на стробирующий вход компарато- ра 1.

Если в момент t„. стробирования значение x Ä (tÄ.) случайного сигнала хс„ (t) на входе компаратора 1 меньше или равно значению x(t;) исследуемого сигнала x(t), то компаратор 1 вырабатывает импульс, который поступает на установочный вход цифроана логового преобразователя 2. В против ном случае импульс на выходе компаратора не вырабатывается.

Блок б управления формирует команды, по которым в генераторе 3 случайных сигналов устанавливаются пределы + х„ симметричного относительно нуля равномерного закона распределения плотности вероятности случайного сигнала x „ (t), причем значение хн больше максимально возможного мгновенного значения исследуемого сигпала но модулю, т.е. /x(t)/„лс „ с х„. При этом вероятность Р(х ) появления значения исследуемого сигнала в пределах +х„ одинакова и равна величине

1, Р("сл)= х„

В блоке 7 автосдвига импульсов командагли из блока 6 управления устанавливается требуемый коэффициент преобразования частоты К исследуемого сигнала„ определяющий кратность периодов исследуемого сигнала, в которых производится стробирование, в цифроаналоговом преобразователе 2 — коэффициент преобразования нормирующего усилителя, входящего в состав цифроаналогового преобразователя 2, в управлявмом делителе 4 частоты — коэффициент деления частоты, определяющем объем выборки N статистического определения мгновенного значения x(t ) в мо1 мент стробирования, 976385 ла хд, (t< + t<) . Импульсы с выхода компаратора -1 поступают на установочный вход цифроаналогового преобразователя 2, а с выхода генератора 5 строб-импульсов — на входы синхронизации цифроаналогового преобразователя 2 и управляемого делителя 4 частоты. После прохождения N импульсов с выхода генератора 5 строб-импульсов управляемый делитель 4 частоты в соответствии со значением коэффициен- 10 та деления частоты, установленного по командам блока б управления, вырабатывает импульс, поступающий на тактирующие входы цифроаналогового преобразователя 2 и блока 7 автосднига импульсов ° По приходу импульса на тактирующий вход цифроаналоговый преобразователь 2 вырабатывает на своем выходе расширенный импульс, амплитуда которого х (t ) пропорцио- gp нальна отношению колйчества п импульсов, поступивших с выхода компаратора 3 на установочный вход, к ко-. личеству N импульсов, поступивших на вход синхронизации цифроаналогово:го преобразователя 2, определяемому коэффициентом деления частоты управ,ляемого делителя 4 частоты, и равна

Формула изобретения

Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор строб-импульсов входом запуска соединенный с ныходом блока антосднига импульсов; вход синхронизации которого подключен к шине исследуемого сигнала, а управляющий вход — к первому выходу блока управления, и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью понышения точности и помехоустойчивости преобразования, он снабжен комнаратором, генератором случайных сигналов и управляемым делителем частоты, выход которого связан с тактирующими нходами блока антосднига импульсов и цифроаналогового преобразова-. теля, управляющий вход — с третьим выходом блока управления, а вход синхронизации — с входом синхронизации цифроаналогового преобразователя, выходом генератора строб-импульсов и стробирующим входом компаратора, первый сигнальный вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а второй сигнальный вход — с выходом

По приходу импульса на тактирующий вход блока 7 автосднига импульсов, последний вырабатывает синхронно с поступающим на его вход синхронизации исследуемым сигналом новую серию из N импульсов, но сдвинутую во времени относительно предыдущей серии на интервал времени gt. По окончании новой серии иэ N импульсов, по импульсу, поступившему из управ- 40 ляемого делителя 4 частоты, цифроаналоговый преобразователь 2 вырабатывает новое значение амплитуды рас- . ширенного импульса на своем выходе, равное 45

+ i+1 И„+1 ,Х„И„+ t)= „2.Х„-Х„=Х„(а - - ).

После прохождения третьей серии, амплитуда сигнала хъ,,„ (й) = х (+ 2ьй)50 на выходе цифроаналогового преобразователя 2 будет равна

Х И1+й / и4 ,(t,+2<%>= „ Х -Х =Х„ 1 — „- )

/ и т.д.

Таким образом, исследуемый сигнал x(t) стробируется N раз н одной и той же точке x(t ) исследуемого сигнала, затем сдвигается во времени на интервал дС и стробируется N раэ в следующей точке x(t„ + b,t), затем,н третьей точке x(t- + 2дй) и т.д. и в конце каждой серии иэ N импуль сов при стробировании N раз н одной 65 и той же точке исследуемого сигнала

x(t) цифроаналоговым преобразователем 2 подсчитывается число и,, равное

1 количеству случаев, когда во время стробирования значение сдучайного сигнала хс„(й„ ) было меньше или ран— но мгновейному значению x(t< ) исследуемого сигнала x (t) и вырыбатывается амплитуда выходного сигнала xб. (t ) равная величине

Х5(1)= 2Хв-Хк=Х -4 которая сохраняется до окончания новой серии из И импульсов и стробиронания исследуемого сигнала в следующей точке и выработки нового значения амплитуды. При этом амплитуда х (t„ ) вырабатываемых цифроаналоговйм преобразователем 2 расширенных импульсов при стробиронании в i-й точке будет рисанна мгновенным значениям х(1„ ) исследуемого сигнала в этих же точках.

Предлагаемое устройство производит стохастическое стробоскопическое преобразование исследуемого сигнала.

Это позволяет значительно уменьшить случайную составляющую погрешность преобразования, что существенно при малых уровнях преобразуемых сигналов, когда определяющее значение в погрешности преобразования оказывают внут- ренние шумы узлов устройстна, а также повысить помехоустойчивость пре» образования от ноздейстния случайной, помехи, так как она в предлагаемом преобразователе усредняется.

976385

Составитель В. Лившиц

Редактор В. Иванова Техред Т.фанта Корректор Н. Бурях аказ Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, генератора случайных сигналов, управляющий вход которого подключен к второму выходу блока управления, четвертым выходом связанного с управлякицим входом цифроаналогового преобразователя, установочный вход которого соединен с выходом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при эксиертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 561140, кл. G 01 R 13/22, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 773504, кл. G 01 R 13/22, 1979.

Гпрототип) .