SU565391A1 - Цифровой стробоскопический преобразователь - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устр|ОЙствам дл  преобразовани  временного масштаба электрических сигналов € выводам информации в цифровом виде, и может быть ис,пользо1вано в устройствах дл  цифровой регистрации формы -повтор ющихс  электр.ических сигналов.

Известен цифровой стробоскопический преобразователь , содержащий аналоговый стробоскопический преобразователь и подключенный к нему аналого-цифровой преобразователь 1.

Известный преобразователь имеет большую погрешность преобразовани  и сравнительную сложность.

Известен стробоскопический цифровой измеритель сигналов, компенсирующий аддитивную погрешность благодар  тому, что на каждом такте путем соответствующего выбора фазы стробиротани  измер етс  мгновенное значение сигнала и нулевого уровн , а затем .вычитаетс  код, соответствующий нулевому уровню, из кода мгновенного значени  исследуемого сигнала. Преобразователь содержит строб-блок, выполненный в виде последовательно соединенных смесител , расширител  и нуль-органа (функционально эквивалентных дискриминатору мгновенных значений ), генератор стробирующих и запускающих Импульсов, цифроаналоговый преобразователь и блок отработки компенсирующих напр жений, првдставл ющий собой специализированный вычислительный блок, содержащий , в частности, многоразр дный сумматор , большое число регистров и преобразователь кода из двоичного в двоично-дес тичный вид. Благодар  наличию вычислительного блока данный преобразователь позвол ет также осуществл ть усреднение результата измерений мгновенного значени  сигнала дл  уменьшени  случайной погрешности .

Однако реализаци  указанных операций в известном преобразователе требует больших аппаратурных затрат, что приводит к значительному возрастанию габаритов, потребл емой мощности, уровн  помех.

С целью упрощени  преобразовател  в него .введены два реверсивных двоичных и декадный счетчики, два элемента совпадени , два коммутатора и вентиль, при этом выход дискриминатора мгновенных значений через первый коммутатор подключен к счетным входам реверсивных счетчиков, другие входы каждого из которых и управл ющий вход

первого коммутатора соединены с первым выходом блока управлени , кодовые выходы реверсивных счетчиков через второй коммутатор подключены к входу цифроаналогового прео.бразовател , а через соответствующие

элементы совпадени  - к первому и второму

входам вентил , выход старшего разр да первого реверсивного счетчика соединен с третьим входом вентил  и вторым входом первого коммутатора, выход старшего разр да второго реверсивного счетчика подключен к четвертому входу вентил , л тый вход последнего и третий вход первого коммутатора соединены с вторым выходом блока управлени , выход вентил  соединен с счетным входом декадного счетчика, другой вход которого соединен с вторым выходом генератора стробирующнх .И запускающих импульсов, который третьим выходОМ подключен к управл ющему входу второго коммутатора.

Введение двух реверсивных счетчиков, двух коммутаторов, двух схем совпадений, вентильной схемы и декадного счетчика позвол ют реализовать тот же алгоритм устранени  аддитивной погрешности преобразовани , что и в известном устройстве, ио со значительно меньшими аппаратурными затратами . Это становитс  возможным благодар  использованию обоих реверсивных счетчиков как в качестве элементов обратной св зи и пам ти (при поступлении строб-импульсов), так и дл  выполнени  операций сложени - вычитани  в промежутках между строб-импульсами . Поскольку результат представлен в виде числа импульсов, то вид кода, в коTOpoiM представлен результат, определ етс  только структурой счетчика результата (в данном случае декадного). Просто реализуетс  также накопление нескольких результатов измерени , в частности 10 измерений, дл  чего вводитс  декадный делитель частоты в разрыв цепи сброса декадного счетчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого цифрового стробоскопического преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы , по сн ющие его работу.

Цифровой стробоскопический преобразователь содержит (фиг. 1) дискриминатор 1 мгновенных значений, подключенный через коммутатор 2 к счетным входам реверсивных счетчиков 3 и 4, кодовые выходы которых соединены через коммутатор 5 с цифроаналоговым преобразователем 6 (ЦАП), выходом .подключенным к входу дискриминатора 1. Кодовые выходысчетчи1ков 3 и4 через элементы совшаданИ  7 и 8 соединены также с первым и вторы.м .входами вентил  9 соответственно.

Старший разр д очетчнка 3 подключен к третьему входу вент.ил  9 и к eToipoiMy вхаду ком1мутатора 2. Ста1рши1 раз.р а счетчика 4 сое ДИНен с четвертым входом вентил  9, п тый вход Которого И третий -вход |Кам1мутатора 2 ;ггад1ключаны « выходу блока 10 управлени , другой его ВЫХ01Д соединен с управл ющим входом коммутатора 2 и вторыми входам очетчи1ков 3 и 4. Вход блока 10 управлени  подключен к одному выходу генератора 11 стробирующих и запускающих импульсов, -соединенного с управл ющим входом декадного счетчика 12. Два других выхода генератора 11 подключены соответственно к

входу строб-импульсов дискриминатора 1 и к управл ющему входу коммутатора 5. Выход вентил  9 подключен к счетному входу счетчика 12.

Работу /прео|5разовател  также (Можно представить в виде двух циклов: иэме1рительного цикла и цикла обра|б;от1Ки.

В течение nepiBoro цикла генератор 11 генарИрует запускающий импульс (фиг. 2, о),

опорный и измерителыиый страбирующие импульсы , соответствующие нулевому и измер емому ,мпновеннО)му эначению сигнала (фиг. 2,6). В момент поступлени  на Д1И|ОК риминатор 1 опорного строб-импульса образуетс  контур регулировани , включающий дискриминатор 1, ЦАП 6 и раверсввный счетЧИ1К 4, а в Момвнт поступлени  Ив1ме|рительного стр0(6-импульса - 1контур из двокримииатора 1, ЦАП 6 и рбвбр1оИ|В«ого счетчика 3.

Ревбрси1вные счетчики 3 си 4 подключаютс  к ЦАП 6 ком1М1утатором 5, управл ющее напр жение которого имеет форму, показанную на фиг. 2, е, при этом через .кам мутатор 2 «а входы управлени  реверсом обоих реверсивпых счетчиков 3 и 4 поступают сигналы с дискриминатора 1 (фиг. 2, г), а на .счетные входы -. соответственно 1И31мер.ительный и опорный строб-.им.пульсы, что вызывает изменение кодов в Счетиижах Зн4на±1в за1виси1мости

от срабатывани  либо несрабатывани  дискриминатора 1. В установившемс  режиме коды в счетчиках 3 и 4 .соответствуют мгновенным з-начени м входного си гнала с точностью до единицы младше(го раар да (без учета полрешностей ЦАП и диак1ри1минатора), при этам старшие раэр .ды раверси:в.ных счетчиков 3 и 4  вл ютс  знаковыми.

Цикл обработки, .начннаюшийс  по окончании иэмерителыного строб-импульса, заключаетс  в заполнении обоих реверсивных счетчйков пачкой счетных импульсов высокой частоты, количество которых равно N/2, где /V-емкость счетчикав 3 и 4, при этом коммутатор 2 по|дключает счетные входы счетчиков 3 и 4 к источни|Ку и.мпульсов в блоке управлени , а их входы упрашлеви  реверсом - к выходу старшего (знакаваго) разр да счетчика 3. Напр жение, управл ющее коммутатором 2, показано на ф-иг. 2,д. Этот же пмпульс бло.ки.рует в,хсщь ста,рших разр дов обоих счетчиков 3 и 4 (за1Прен1,ает перенос), что оббипечивдет возвращение счетчи1ков 3 и 4 ,15 |Цсходное состо н.ие в конце Н1 11кла обработки , Имтульсол, соот1ветслвующи1м ;пачалу

цикла обработки, производитс  также .устанс вка дйкаД1наго счетчика 12 в нулевое (исходное ) состо .ние.

Пусть к моменту начала цикла обработки в счетчиках 3 и 4 хран тс  соответст1венно

числа rti и «2. При и направление счета обоих счетчиков становитс  реверсивпым , на выходах схем сов.па ени  7 и 8 сигнал, соответсТ(Вую1Щ.ий нулевому состо нию счетчи КО|В 3 и 4, по вл етс  соответственно

через «i и «2 счетных импульсов (фиг. 2, е,

ж), а число счетных импульсов, заполн ющих интервал мбЖ|ду ви1ми (ф/иг. 2, з). и поступающих на декадный счетчик 12, в точности соотвепствует разности кодов. IB счетч-нках 3 и 4. Аналогична  картина на1блюдает1с  и три и ,-oaiHaiKo в этом случае в счетч.нках 3 и 4 1на1ХО|Д|Игг1С  дополнительный код, а направление счета обоих счетчвков пр мое . Знак результата совпадает со з,на1КО(м числа .в счетчике 3, если первым по вл етс  импульс cxeiMbi совпадени  8, и иротна оположен ему.

Если знак числа ni противоположен злаку «2, то направление счета обоих счетчиков 3 и 4 таКже определ ет1с  знаком числа Ль но на декадный счетчи1к 12 -поступают ИМ1пулБСЫ в интервалах от начала цикла обработки до имлульса совпадени  элемента 7 и от импульса элемента 8 до «онца цикла обработки (фи,г. 2, и), ЧТО в сумме составл ет ± (jni|4-|rt2J) вмрульсов, причем знак эт0(го числа сав:пада;ет с знаком числа Пь

Режвм работы вентил  9 определ етс  соотношением состо ний старши х разр дов счетчнков 3 и 4. При ра(венстве их значений выдел етс  и заполн етс  счетными импульса ми временной интервал ,между имлульсами элементов 8, что рав(иосильно вычитанию чисел П и П2, а :при противоположных значени х старших разр дов выдел ютс  и заполн ютс  счетными и1М1пульса1Ми два указанных выше временных интервала, что равноюильно сложению чисел jni| и |п2 .

Результат и)31мефени  в Д|воично-дес ти1Ч ном коде Х|ра1нит1с  в декадном счетчИ1ке 12 до начала очередного цикла о-бработ,ки. Если же счетчик 12 в нулевое состо ние устанавливаетс  не на каждом такте, а через К такпов (К-любое целое число), то результат измерени  усредн етс  по /С-изм-ерениЯМ , что уменьшает (случайную погрешность и повышает точность измерени  м.гновввных значений сигналов. Дл  этой цели необходимо делители частоты на /С включить последовательно со счетнькм и установочным входами очетчика 12. В частном случае, .ковда {к-целое), достато1чно ввести декадный делитель частоты в цепь установки счетчика 12 и сдвинуть в счетчике 12 поло сение дес тичной зан той па к нозиций виграео,

В|ведением дополнительных делителей частоты в да1игый нреобразаватель можно добитьс  не только уменьшени  случайной погреш .иости, по и цифровой комшенсации мультипликативной погрешности, то есть погрешности , вызва -ной неточ1ностью коэффициента пере|Дачи inpеоб,разовател .

Таким образом, построение измерительного канала цифрового стробоскопического преобразовател  по предлагаемой структурной

схеме позвол ет значительно упростить ycfройство при сохранени  функциональных возможностей известного устройства (комленсаци  аддитивной помехи и усреднение результато1в ), при этом от1падает необ ХОДИ1Мость в

арифметических устройствах, дополнительных

регист ра1Х пам ти и в преобразователе кодов

из двоичного в двоично-дес тичный вид.

(Кроме того, посколыку результат измерени  мгновейного значени  сигналов представл етс  в виде одного либо двух временных интервалов, а также в виде числа иiMiпyльl00 в, то не составл ет затруднений передавать его по лини м св зи на piaocTO HHe.

Claims (2)

1. Описание и инструкци  по эксплуатации к осциллографу строб-оакопическому с цифровым отсчетом С7-7, С79, ЕЭ1. 406.027 ТО, 1975 г.

2. Авторское свидетельство СССР № 292172, кл. G 06J 3/00, 1967.