СХЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК G01R25/00 G01R27/28 

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может найти применение в задачах оценки временного рассогласования, возникающего в каналах стереоусилителя или в других двухканальных трактах прохождения сигналов.

В настоящее время временное рассогласование каналов стереоусилителя, вызванное неидентичностью динамических характеристик каналов, оценивают путем измерения разности фаз сигналов на выходах двух каналов, при этом измерения проводят на гармоническом сигнале, который подают одновременно на оба входа стереоусилителя [Радиовещание и электроакустика / С.И.Алябьев, А.В.Выходец, Р.Гермер и др.; под ред. Ю.А.Ковалгина. - М.: Радио и связь, 2000, стр.775]. Существенным недостатком такого способа является необходимость перевода исследуемого усилителя в специальный измерительный режим, а следовательно, прерывание выполнения усилителем своих рабочих функций. Попытка измерить временное рассогласование на рабочем сигнале, например, путем взаимокорреляционного анализа выходных случайных сигналов стереоусилителя классическими способами также не удается, так как оценка временного сдвига корреляционным путем требует априорного знания временного сдвига. Особенностью же стоящей задачи является именно априорная неопределенность знака относительной задержки сигналов. В данном случае работоспособными оказываются фазометры, для которых направление сдвига фаз роли не играет, но которые, в свою очередь, требуют подачи на оба входа стереоусилителя одного тестового сигнала - гармонического напряжения и, следовательно, отключения усилителя от рабочего тракта.

Схема измерений (прототип), реализующая вышеописанный способ, содержит задающий генератор и фазометр, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго каналов исследуемого усилителя, входы которого объединены и подключены к выходу задающего генератора [Радиовещание и электроакустика / С.И.Алябьев, А.В.Выходец, Р.Гермер и др.; под ред. Ю.А.Ковалгина. - М.: Радио и связь, 2000, стр.775, рис.20.8].

Существенным недостатком прототипа является необходимость применения специального задающего генератора синусоидальных сигналов, на работу с которыми и рассчитан входящий в структуру фазометр.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящей схемы измерений, состоит в обеспечении возможности измерения разности группового времени запаздывания без включения в измерительный процесс специального задающего генератора синусоидальных сигналов.

Технический результат достигается тем, что схема для измерения разности группового времени запаздывания (вариант 1) согласно изобретению содержит двухканальный мультиплексор, измеритель временных сдвигов и блок вычисления оценки разности группового времени запаздывания, выход которого является выходом схемы, первый и второй канальные входы мультиплексора являются соответственно первым и вторым информационными входами схемы, третьим информационным входом которой служит первый вход измерителя временных сдвигов, второй вход которого соединен с выходом мультиплексора, выход измерителя временных сдвигов соединен со входом блока вычисления оценки.

Технический результат достигается тем, что схема для измерения разности группового времени запаздывания (вариант 2) согласно изобретению содержит линию задержки, измеритель временных сдвигов и блок вычисления оценки разности группового времени запаздывания, выход которого является выходом схемы, первым информационным входом которой является первый вход измерителя временных сдвигов, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, вход которой является вторым информационным входом схемы, выход измерителя временных сдвигов соединен со входом блока вычисления оценки.

Кроме того, для достижения технического результата измеритель временных сдвигов может быть выполнен в виде измерителя временных сдвигов детерминированных сигналов или в виде измерителя временных сдвигов периодических сигналов, или в виде измерителя временных сдвигов случайных сигналов, или в виде корреляционного измерителя временных сдвигов.

Сущность изобретения поясняется функциональными схемами.

На фиг.1 приведена функциональная схема для измерения разности группового времени запаздывания по первому варианту; на фиг.2 - функциональная схема для измерения разности группового времени запаздывания по второму варианту; на фиг.3 - блок вычисления оценки, входящий в схему по первому варианту; на фиг.4 - блок вычисления оценки, входящий в схему по второму варианту.

Функциональная схема по фиг.1 содержит мультиплексор 1, измеритель 2 временных сдвигов, блок 3 вычисления оценки разности Δτ группового времени запаздывания, тестируемый двухканальный усилитель 4 с подключенными нагрузками R_L. К первому и второму канальным входам мультиплексора 1 подключены соответственно первый и второй выходы усилителя 4, входы которого объединены и соединены с первым входом U_вх измерителя 2, второй вход U_вых измерителя 2 соединен с выходом мультиплексора 1, выход измерителя 2 соединен со входом блока 3 вычисления оценки, выход которого служит выходом схемы.

Функциональная схема по фиг.2 содержит линию 5 задержки, измеритель 6 временных сдвигов, блок 7 вычисления оценки разности Δτ группового времени запаздывания, тестируемый двухканальный усилитель 8 с подключенными нагрузками R_L. Первый выход U_вых1 усилителя 8 соединен с первым входом измерителя 6, второй выход U_вых2 усилителя 8 соединен со входом линии 5 задержки, выход которой соединен со вторым входом измерителя 6 временных сдвигов, выход которого соединен со входом блока 7 вычисления оценки, выход которого служит выходом схемы, входы усилителей объединены.

Функциональная схема блока 8 (фиг.3) содержит блок 9 вычитания и регистр 10, выход которого является выходом блока 3 и соединен со входом вычитаемого блока 9, вход уменьшаемого которого является входом блока 3, выход блока 9 вычитания соединен со входом регистра 10.

Функциональная схема блока 7 (фиг.4) содержит регистр 11 и блок 12 вычитания, выход которого является выходом блока 7, входом которого служит вход уменьшаемого блока 12 вычитания, вход вычитаемого которого соединен с выходом регистра 11.

В первой схеме (фиг.1) разность Δτ группового времени запаздывания сигналов U_вых1 и U_вых2, поступающих с выходов стереоусилителя, измеряется в два этапа путем поочередного измерения задержек, возникающих в каждом из каналов усилителя. Для этого входы каналов стереоусилителя объединяют и поступающий на единый вход тестируемого усилителя сигнал U_вх принимается за опорный, являющийся опережающим по отношению к выходным сигналам U_вых1 и U_вых2. При S=0 на выход мультиплексора 1 поступает сигнал первого (левого) канала, а при S=1 - сигнал второго (правого) канала. В результате на первом этапе измеряется величина τ₁ - групповое время запаздывания в первом канале, а на втором - τ₂ - групповое время запаздывания во втором канале. Измеренные значения τ₁, τ₂ поступают в блок 3 вычисления оценки, в котором определяется искомая разность Δτ*.

Входным сигналом U_вх может быть любой процесс, включая случайный. Необходимо лишь согласовать характер процесса с возможностями измерителя временных сдвигов. При применении в качестве последнего корреляционного измерителя ошибки измерения, которые могут возникнуть по причине априорной неопределенности знака Δτ будут отсутствовать, так как на один из входов измерителя всегда подается только опережающий сигнал. Следовательно, ограничения, связанные с априорной неопределенностью знака задержки и не позволяющие по этой причине применять корреляционные измерители путем подключения к выходам стереоусилителя, в предлагаемой схеме устранены. Благодаря появившейся возможности использовать для измерений корреляционные устройства, работающие со случайными процессами, в качестве тестового сигнала может быть с успехом использован рабочий, реальный случайный сигнал, поступающий на входы усилителя в обычном режиме. Что же касается требования объединения входов, то кратковременная подача на оба входа стереоусилителя одинаковых сигналов во время усиления музыкальных программ приведет лишь к субъективному ощущению кратковременного изменения характера музыкальных образов. Причем в ряде случаев, например при плохо выраженном стереоэффекте, изменения будут вообще не замечены рядовым слушателем.

Блок 3 вычисления оценки Δτ* может быть выполнен по схеме накапливающего вычитателя (по аналогии с накапливающим сумматором), работающим в цикле измерений всего два такта. В первом такте по фронту импульса CLK, по окончании первого этапа измерений в регистр 10 заносится код величины τ₁, поступающий с выхода блока 9 (в исходном состоянии регистр 10 обнулен). Во втором такте, после второго этапа измерений, когда подготовлен код величины τ₂, происходит вычитание записанного в регистр 10 кода τ₁ из кода τ₂. Результат Δτ* по фронту второго тактового импульса записывается в регистр 10.

Схема, показанная на фиг.2 (второй вариант реализации идеи), отличается от вышерассмотренной тем, что для задания постоянного знака задержки подаваемых на вход измерителя сигналов в ней дополнительно задерживается один из сигналов. Вводимая задержка τ выбирается из условия τ>τ_max, где τ_max - максимально возможная разность группового времени запаздывания (определяет диапазон измерений). При введении задержки τ, выбранной указанным образом, сигнал, поступающий от линии 5 задержки, всегда будет задержан относительно другого сигнала, поступающего на вход измерителя 6. Следовательно, в качестве измерителя 6, так же, как и в первом случае, может быть использован измеритель, требующий априорного знания знака задержки, но работающий со случайными сигналами, например корреляционный. При этом настоящая схема измерений приобретает возможности, описанные выше при рассмотрении первой схемы.

После измерения в блоке 6 относительного временного сдвига, равного τ+Δτ, из измеренной величины следует вычесть ранее введенную задержку τ. Для этой цели служит блок 7, в котором окончательное вычисление оценки Δτ* происходит путем вычитания из суммы τ+Δτ кода τ, хранимого в регистре 11.

Схема предназначена для оценки временного рассогласования, возникающего в двухканальных трактах прохождения сигналов, например в стереоусилителях. Схема по первому варианту содержит двухканальный мультиплексор, измеритель временных сдвигов и блок вычисления оценки. Разность группового времени запаздывания сигналов, поступающих с выходов тестируемого усилителя, измеряется путем поочередного измерения запаздывания, возникающего в каждом из каналов усилителя. Схема по второму варианту содержит линию задержки, подключаемую к одному из выходов усилителя, измеритель временных сдвигов и блок вычисления оценки. Вводимая задержка выбирается больше максимальной возможной разности группового времени запаздывания. Измеритель временных сдвигов может быть измерителем временных сдвигов детерминированных сигналов, измерителем временных сдвигов периодических сигналов, измерителем временных сдвигов случайных сигналов, корреляционным измерителем временных сдвигов. Схема не требует включения специального генератора тестового сигнала и позволяет производить измерения, используя в качестве тестового сигнала любой сигнал, спектр которого лежит в интересуемой полосе частот. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Схема для измерения разности группового времени запаздывания, отличающаяся тем, что содержит двухканальный мультиплексор, измеритель временных сдвигов и блок вычисления оценки разности группового времени запаздывания, выход которого является выходом схемы, первый и второй канальные входы мультиплексора являются соответственно первым и вторым информационными входами схемы, третьим информационным входом которой служит первый вход измерителя временных сдвигов, второй вход которого соединен с выходом мультиплексора, выход измерителя временных сдвигов соединен со входом блока вычисления оценки.2. Схема для измерения разности группового времени запаздывания, отличающаяся тем, что содержит линию задержки, измеритель временных сдвигов и блок вычисления оценки разности группового времени запаздывания, выход которого является выходом схемы, первым информационным входом которой является первый вход измерителя временных сдвигов, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, вход которой является вторым информационным входом схемы, выход измерителя временных сдвигов соединен со входом блока вычисления оценки.3. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что измеритель временных сдвигов выполнен в виде измерителя временных сдвигов детерминированных сигналов.4. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что измеритель временных сдвигов выполнен в виде измерителя временных сдвигов периодических сигналов.5. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что измеритель временных сдвигов выполнен в виде измерителя временных сдвигов случайных сигналов.6. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что измеритель временных сдвигов выполнен в виде корреляционного измерителя временных сдвигов.