Стохастический квадратичный преобразователь напряжения Советский патент 1983 года по МПК G06G7/20 G06G7/52 

Изобретение относится к преобраз вательной технике информационных сигналов и может быть использовано в приборах и устройствах для измерения параметров электрических сигналов. Известны преобразователи напряжения, основанные на стохастическо,эргодическом преобразовании сигнала Г1 . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пре образователь, содержащий два преобразователя напряжение - вероятность J на выходь которых подается преобразуемое напряжение U, и связывающую логическую схему И, реализующую операцию логического умножения. На выходе схемы И формируется последовательность импульсов , количество которых в едини цу времени пропорционально квадрату входного напряжения Ug 2. В этом устройстве имеет место сл погрешность из-за конечного, числа осредняемнх импульсов, которая подчинается биноминальному зако ну распределения. Эта случайная погрешность обратно пропорциональна входному напряжению, что ограничивает динамический диапазон устройства. Цель изобретения - повышение точ ности преобразования в широком дина NiH4ecKOM диапазоне входных напряжений. Поставленная цель достигается те что стохастический квадратичный преобразователь напряжения, содержа щий компаратор, первый вход которог является входом преобразователя, цифроаналоговый преобразователь, вы ход которого соединен с вторым вход компаратора, генератор псевдослучай ных чисел, группа выходов которого соединена с группой входов цифроана логового преобразователя, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора псевдо случайных чисел, дополнительно содержит группу триггеров, группу эле ментов И, группу элементов ИЛИ и группу элементов задержки, причем первые входы элементов И группы сое динены с выходом компаратора, вторые входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов.. а третьи входы соединены с группой выходов г нератора псевдослучайных чисел, выход первого элемента И группы соеди нен со счетным входом первого триггера группы, выход каждого элемента И группы, кроме первого, соедине с первым входом предыдущего элемент ИЛИ группы, выход каждого элемента ИЛИ соединен со счетным входом п следующего триггера группы, выход каждого из триггеров группы, кроме последнего, через одноименный элемент задержки группы соединен с вторым входом одноименного элемента ИЛИ группы, выход последнего три1гера груптты является выходом стохастического квадратичного преобразователя напряжения. На чертеже представлена блок-г схема преобразователя. Схема содержит компаратор 1, генератор 2 псевдослучайных чисел, цифроаналоговый преобразователь 3, feHepaTop 4 тактовых импульсов, группу 5 элементов И, группу б триггеров, группу 7 элементов задержки и группу 8 элементов ИЛИ. Группа выходов генератора 2 псевдослучайных чисел соединена с третьими входами элементов И группы 5 и группой входов цифрОаналогового преобразователя 3, выход которого соединен со вторым входом компаратора 1. Выход компаратора 1 соединен -с первыми входами элементов И группы 5. Выход генератора 4 тактовых импульсов соединен с входом генератора 2 псевдослучайных чисел и вторыми входами элементов И группы 5. Выход первого элемента И группы 5 соединен со счетным входом первого триггера группы б непосредственно, а выходы всех последующих .элементов и группы 5 соединены со счетными входами соответствующих триггеров группы б через, соответствующие элементы или группы 8 по первому входу последних. Выход каждого из триггеров группы б, кроме последнего, соединен со счетным входом последующего триггера группы б через соответствующие последовательно соединенные элемент задержки группы 7 и элемент ИЛИ группы 8 по второму входу последнего. Преобразователь работает следующим образом. В качестве опорного случайного сигнала с равномерным распределением в пределах изменения входного преобразуемого напряжения используется сигнал, получаемый -с помощью последовательно включенных генератора 2 псевдослучайных чисел, обеспечивающего получение случайных двоичных чисел с равномерным распределением, и цифроаналогового преобразователя 3. Если напряжение входного сигнала (JQ превышает значение- опорного случайного сигнала U , снимаемого с выхода цифроаналогового преобразователя 3, на выходе компаратора 1 вырабатывается логический уровень 1. Этот уровень подается на первые входы элементов И группы 5. При поступлении на другие входы элементов И группы 5 тактовых импульсов от генератора 4 тактовых импульсов, синхронизирующих работу преобразователя, на их выходах в зав мости от состояния разрядов генер тора 2 псевдослучайных чисел возникают или не возникают импульсы. В результате на выходе последнего триггера группы 6 появляется посл довательность импульсов, количест которых в единицу времени равно ,. где Кд - коэффициент деления дели теля частоты, составленн го из последовательно со диненных триггеров групп К- - случайные числа на выход генератора 2 псевдослуча ных чисел в момент синхр низации тактовым импульсом при Ujy Уру 2 - количество таких чисел. При достаточно большом значени f среднее значение последовательно ти из С равновероятных случайных сел К равно -ifev с другой стороны, среднее значе ние случайного опорного напряжения (Jf), равномерно распределенJHoro в интервале от О до (Jg, равно о-41 Тогда можно записать следующее тождество „ вх мли -|-П1С где с - постоянный коэффициен, Отсюда Т1кг(}.. N ,E Подставляя в последнее выракение значение О о f К -Т ft -o «rtKC где f - частота тактовых импульсов, получим к о т. л о OMWKC где d-- постоянный коэффициент, т.е. количество импульсов N на выходе последнего триггера группы 6 пропорционально квадрату входного напряжения преобразователя Погрешность преобразования в предложенном устройстве определяется по формуле 1.15VD д- OMtXKC где рj- yi-постоянный коэф фициент. Таким образом, случайная погрем;ность преобразования предло сннагс устройства пропорциональна , как в прототипе. Это позволяет повысить точность преобразования в широком динамическом диапазоне входных напряжений. Так, например, если при максимальном входном напряжении погрешность преобразования Tf 0,1%, то в диапазоне 1:100 эта погрешность в п Вототипе достигает 10%, а в предложенном лишь 1%,т.е. в 10 раз увеличивается точность преобразования предложенного устройства по сравнению с прототипом. В резуль-. тате этого может быть расширен динаический диапазон приборов со стохатическими преобразователями, предазначенных для измерения параметов электрических сигналов.

СТОХАСТИЧЕСКИЙ КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий компаратор, первый вход которого является входом преобразователя, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с вторым входом компаратора, генератор псевдослучайных чисел, группа выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразователя, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора псевдо- . случайных чисел, отличающийс я .тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком динамическом диапазоне входных напряжений, он дополнительно содержит группу триггеров, группу элементов И, группу элементов ИЛИ и группу элементов задержки, причем первые входы элементов И группы соединены с выходом компаратора, вторые входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а третьи входы соединены с группой выходов генератора псевдослучайных чисел, выход первого элемента И группы соединен со счет- ным входом первого триггера группы, выход каждого элемента И группы, кроме первого, соединен с первым входом 0 предыдущего.-элемента ИЛИ группы, выход каждого элемента ИЛИ соединен. со.счетным входомпоследующего триггера, выход каждого из триггеров груп пы, кроме последнего, через одноимен-В ный элемент задержки группы соеди нен с вторым входом одноименного, элемента ИЛИ группы, выход последнего триггера является выходом стохасти4 Ю ческого квадратичного преобразователя напряжения.