Стробоскопический измеритель Советский патент 1984 года по МПК G01R13/20 

1 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении цифровых высокочувствительных измерителей слабых сигналов. Известен стробоскопический осцШшограф, содержащий стробоскопический .преобразователь, блок коррекции, блок задержки и фильтр, блок развертки, электронно-лучевую трубку и блоки выбора длительности развертки и числа точек развертки 1. . Недостатком этого устройства являются низкие стабильность и надежность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стробоскопический измеритель, содержащий стробоскопический преобра:зователь, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, выход - с первым входом блока коррекции, а второй вход - с первым выходом блока развертки, первый вход кото)ого подключен к шине син хронизирующего сигнала, второй вход - к первому выходу блока выбо- ра числа точек развертки, третий вход - к первому выходу блока выбора длительности развертки, четвертый вход - к выходу блока регулируемой задержки, второй вход - к второму входу блока коррекции,третий выход - к первому входу стробоскопического смесителя, а четвертьй йькод - к первому управляющему входу аттенюатораОбратной связи,второй управляющий вход которого связан с вторым выходом блока выбора длительности развертки и первым вхо дом блока регулируемой задержки, третий управляниций вход - с вторым входом блока выбора числа точек раз вертки и втврым входом блока регули руемой задержки, сигнальньй вход с выходом расширителя, а выход с выходной тайной и выходом стробоскопического смесителя, второй вход которого соединен с выходом блока коррекции, а выход - с входом расши рителя 2| . Недостатком известного устройств явл гяются низкие стабильность, чувствительность и надежность. Целью изобретения является повы шение стабильности, чувствительнос ти и надежности. 2 Эта цель достигается тем, что стробоскопический измеритель, со- держащий стробоскопический преобразователь, йервый вход которого срединен с шиной исследуемого сигнала,а второй вход - с первым выходом блока развертки, первый вход которого подключен к шине синхронизирующего сигнала, второй вход - к первому выходу блока выбора числа точек развертки, третий вход - к первому вькоду блока выбора длительности развертки, а четвертый вход - к выходу блока регулируемой задержки, первый вход которого соединен с вторым выходом блока выбора числа точек развертки, а второй вход - с вторым выходом блока выбора длительности развертки, снабжен аналого-цифровым преобразователем, цифровьм блоком коррекции и цифровым программно-управляемым фильтром нижних частот, второй и третий входы которого соединены с третьим выходом блока развертки, четвертый вход - с вторым выходом блока выбора длительности развертки, пятьй вход - с вторым выходом блока выбора числа точек развертки, выход - с выходными шинами измерителя, а первый вход - с выхо дом цифрового блока коррекции,второй вход Которого подключенк второму выходу блока развертки, а первый вход - к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом стробоскопического преобразователя. Кроме того, цифровой программноуправляемьй фильтр нижних частот состоит из цифрового вычитающего блока, двух мультиплексоров и накапливающего сумматора, вход которого соединен с цифровым выходом первого мультиплексора, а выход - с цифровым входом второго мультиплексора, цифровой выход которого подключен к второму цифровом у входу цифрового.вычитающего блока, старшие разряды цифрового выхода - к вькоду цифрового программног-управляемого фильтра нижних частот,первьй управляющий вход - к третьему входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот, а второй управляющий вход - к пятому входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот, первый вход которого соединен с первым цифровым входом цифрового вычитающего блока, выходом соединенного с цифровым входом первого, мультиплексора, первый управляющий вход которого подключен к второму входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот, а второй управляющий вход - к четвертому входу .цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот. На чертеже представлена структур ная электрическая схема устройства. Устройство состоит из стробоскопического преобразователя 1, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) цифрового блока 3 коррекции, цифро ого программно-управляемого фильтра нижних частот, включающего цифровой вычитающий блок 4, первый пультиплексор 5, накапливающий сумматор 6 и второй мультиплексор 7, блока 8 развертки, блока 9 выбора числа точек развертки, блока 10 выбора длительности развертки и бло ка 11 регулируемой задержки. Первый вход стробоскопического .преобразователя 1 соединен с шиной исследуемого сигнала, а второй вход - с первым выходом блока 8 развертки, первьй вход которого подключен к шине синхронизирующего сигнала, второй вход - к первому выходу блока 9 выбора числа точек, развертки, третий вход - к первому выходу блока 10 выбора длительности развертки, а четвертый вход - к выходу блока 11 регулируемой задержки, первый вход которого связан с вторым выходом блока 9 выбора числа точек развертки, а второй вход - с вторым выходом блока 10 выбора длительности развертки Второй и третий входы цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот соединены с третьим, выходом блока 8 развертки, четвер тый вход - с вторым выходом блока 1 выборадлительности развертки,пяйй вход - с вторим выходом блока 8 выб ра числа точек развертки,-выход - с выходными шинами измерителя, а.первый вход - с выходом цифрового блока 3 коррекции, второй вход которого подключен к второму выходу блока 8 развертки, а первый вход - к выхо ду аналого-цифрового преобразователя 2, вход которого свйзан с выходо стробоскопического преобразователя 524 Вход накапливающего сумматора 6 соединен с цифровым выходом первого мультиплексора 5, а выход -.с цифровым входом второго мультиплексора 7, цифровой вьшод которого подключен к второму цифровому входу цифрового вычитающего блока 4, старшие разряды цифрового выхода - к выходу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот, первый управляющий вход - к третьемувходу цифрового программно-управляемого филь+ра нижних частот, а второй управляющий вход - к пятому входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот, первый вход кот.орого связан с первым цифровым входом цифрового вычитающего блока 4, выходом соединенного с хщфровым входом первого мультиплекстора 5, первый управляющий вход которого подк-шчен к второму входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот, а второй управляющий вход - к четвертому входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот. Устройство работает следующим образом. Исследуемый сигнал и присутствующий шум поступают на вход преобразователя 1, с выхода которого поступают на вход АЦП 2, где осуществляется преобразование смеси сигнала и шума в цифровой код. С выхода АЦП 2 сигналы поступают на вход цифрового блока 3 коррекции, где осуществляется снижение низкочастотных компонент жума (цифровой блок коррекции играет для шума роль цифрового фильтра верхних частот). Блок 3 коррекции осуществляет коррекцию на определенные значения смещений положения сигнала по вертикали и горизонтали, тем самым компенсируя медленные компоненты шума и нестабильности синхронизации, характерное время изменения которых больше периода коррекции. С выхода блока 3 коррекции сигнал поступает на вход цифрового фильтра нижних частот (блок 4, мультипле|ссор 5, сумматор 6,мультиплексор 7). При переключении блока 9 выбора числаточек и блока 10 выбора длительности развертки-цифровой сигнал, поступающий с выходов цифрового вычитающего блока 4 и накапливающего сумматора 6 в виде

параллельного цифрового кода,подклю чается с помощью мультиплексора 5 и 7 к 1падшим входным разрядам накапливающего сумматора б и вычитающего блока 4.

В результате этого коэффициент пе1 едачи сигналов в петле обратной связи цифрового фильтра уменьшается в Z раза, где () число разрядов, на которое осущестi вляется сдвиг сигнала; N - число точек разверфки{ t - длительность фронта переходной характеристики стробоскопического, преобразователя; Т длительность развертки.

При ослаблении сигнала с помощью переключения,-осуществляемого мультиплексорами 5 и 7, полоса пропускания цифрового фильтра нижних частот сокращается и автоматически следует за полосой преобразованного сигнала, что вместе с фильтрующим действием цифрового блока 3 коррекции обеспечивает снижение шума. Полоса пропускания цифрового фильтра нижних частбт изменяется автоматически с изменением частоты повторения импульсов

В начале каждой развертки управляющий сигнал с третьего .выхода блока 8 развертки подается на вторые входы мультиплексоров 5 и 7 и через мультиплексоры 5 и 7 проходит цифровой сигнал без ослабления к более младшим разрядам. Этим достигается расширение полосы пропускания фильтра и, как следствие, исключение искажений сигнала в первой точке развертки. В следующий момент режим работы мультиплексоров 5 и 7 устанавливается в соответствии с управляющими сигналами с блоков 9 и 10, благодаря чему полоса цифрового фильтра нижних частот сокращается. После этого с помощью блока 11 регулируемой задержки, для снижения влияния шумов производится ряд стробирований в первой точке развертки.

Использование цифровых блоков позволяет повысить стабильность и надёжность предлагаемого устройства и достигнуть его миниатюризации. Наличие двух органов регулировки (двух мультиплексоров) позволяет увеличить чувствительность устройства.

1. СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗМЕ РИТЕЛЬ, содержащий стробоскопический преобразователь, первый вход кото.рого соединен с шиной исследуемого сигнала, а второй вход - с первым выходом блока развертки, первый вход которого подключен к шине син хронизирующего сигнала, второй вход к первому выходу блока выбора числа точек развертки, третий вход - к первому выходу блока выбора длительности развертки, а четвертый вход - к выходу блока регулируемой задержки, первый вход которого соединен с вторым вькодом блока выбора числа точек развертки, а второй вход - с вторым выходом блока выбора длительнос и развертки, отличающийся тем, что, с целью повьшения стабильности, чувствительности и надежности, он снабжен аналого-цифровым преобразователем,цифровым блоком коррекции и цифровым программно-управляемым фильтром нижних частот, второй и третий входы которого соединены с третьим выходом блока развертки, четвертый вход - с вторым выходом блока выбора длительности развертки, пятый вход - с вторым выходом блока выбора числа точек .. i развёртки, выход - с выходными пшнами измерителя, а первый вход - с выходом цифрового блока коррекции,второй вход которого подключен к второму выходу блока развертки,а первый вход к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом стробоскопического преобразователя. 2. Измеритель по п.1, от л йчающийся тем, что цифровой программно-управляемый фильтр нижних частот состоит из цифрового вычитающего блока, двух мультиплексоров И; накапливающего сумматора,вход которого соединен с цифровым выходом первого мультиплексора, а выход jc цифровым входом второго мультиПлексора, цифровой выход которо:го подключен к второму цифровому входу цифрового вычитающего бло§ ка, старшие разряды цифрового выхода - к выходу цифрового программно-управляемого фильтра нижчнх частот, первый, управляющий вход 00 к третьему входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних ел ел частот,а второй управляющий вход .к пятому входу цифрового программноЗтаравляемого фильтра нижних частот, го первый вход которого связан с первым цифровым входЪм цифрового вычитающего блока, выходом соединенного с цифровым входом первого мульти плексора, первый управляющий вход, которого Подключен к второму входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот, а второй .управлякщий вход - к четвертому входу цифрового программно-управляемого фильтра нижних частот.