Устройство для регистрации и определения параметров импульсных сигналов Советский патент 1984 года по МПК G01R13/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в анализаторах импульс ных сигналов Известно устройство для регистра ции и измерения ударных импульсных сигналов 5 содержащее последовательн включенные первичный измерительный преочбразователь, согласзтащий усилитель, аналого-цифровой преобразователь информационный выход которого соединен с информационным входом цепей переноса тактовый выход . с адресным входом .запоминающе го устройства, выход которого подключен к преобразователю код-аналог блок запуска5 первый вход которого связан с выходом согласующего усили теля j а выход подключен к управляющему входу цепей переноса кода, информационный выход которых соединен с информационным входом запоминающе го устройства, блок управления режтЮМ записи, включенный между адре сньм входом и входом управления записью-считыванием , причем выход пре образователя код-аналог связан с вторым входом блока запуска . Недостатком этого устройства явл ется ограниченность функциональных возможностей - оно позволяет лроизводить только регистрациго ударных процессов. Наиболее близки по технической сущности к предлагаемому является устройство для регистрации и опреде ления пар-аметров импульсных сигналов j содержащее аналоговый ключ первый вход которого соединен с пер зьш входоГ5 компаратора и выходом цифроаналогового преобразователя, а выкод с первым входом блока вы6opKK X.paHeHtffl, выход которого подключен к второьту входу компаратора, выходом связанного с первым входом блока подбора цифрового эквивалента выход которого соединен с информаци онным входом накопителя, вькодом ..подключенного к шине выходного цифрового сигнала устройстваэ а адресными входами - к выходам блока вы-, бора адреса, причем второй вход ана логового KJBo4a соединен с вьгкодо л блока аттенюатора и фильтра нижних 4acTOTj первый вход которого подклю Пйн к первой шине входного сигнала,; выход блока подбора цифрового эквивалента связан с входом первого циф роаналогового преобразователя и 4152 третьим входом переключателя, первый вход которого соединен с второй глиной входного сигнала, выход - с входом накопителя, а второй вход - с входом блока подбора цифрового эквивапента, выходом накоп.ителя и первым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу дополнительного фильтpa нижних частот, выходом связанного с шиной выходного аналогового сигнала устройства., причем выход компаратора соединен с первым входом блока управления, второй вход КОТС:ч.ОГО подключен к третьей шине входного сигнала, третий вход - к второму выходу блока выбора адреса, а выходы к управляющим входам блока аттенюатора и фильтра нижних частот, ключа, компаратора, накопителя, блоков выборки-хранения, подбора цифрового эквивалента и выбора адреса, первого и второго цифроамалоговых преобразователей Cz}. Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей - оно позволяет регистрировать импульсный сигнал и определять его амплитуду, но не позволяет определять его временные параметры. Цель изобретения - расширение функциональны ; возможностей. Указанная цель достигается тем, что устройство для регистрации и определения параметров импульсных сигналов, содержащее аналогичный КЛЮЧ, первьм вход которого соединен с первьм входом компаратора м выходом цифроаналогового преобразователя, а выход с первым входом блока выборки-хранения э выход которого подключен к второму входу компаратора, выходом связанного с первым входом блока подбора цифрового эквивалента, выход которого соединен с информационным входом накопителя, выход подключенного к шине выходного цифрового сигнала устройства, а адресными входами - к выходам блока выбора адреса, причем управляющие входы ключа, компаратора, накопителя, блоков выборки-хранения,, подбора цифрового эквивалента и выбора адреса связаны с выходами блока управления, снабжено вторьп 4 и третьим компараторами, тремя управляемыми счетчиками 1-1Мпульсов 9 регистром максимума и цифровым коммутатором, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, первый вход -, с выходом блока подбора цифрового эквиваленту, третий вход - с выходом накопителя, а второй вход - с выходом регистра максимума, информационный вход которого подключен к выходу бдока подбора цифрового эквивалента а установочный вход - к выходу первого компаратора, вторым входом связанного с вторыми входами второго и третьего компараторов, первые входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, выход второго компардтора подключен к первым установочным входам первого и второго управляемых счетчиков импульсов, а выход третьего компаратора - к вторым установочным входам второго и третьего управляемых счетчиков импульсов, счетные входы которых связаны с счетным входом первого управляемого счетчика импульсов и управляющим входом блока выбора адреса, причем второй -вход аналогового ключа соединен с шиной, входного сигнала, а первый вход - с шиной выходного аналогового сигнала, управляющий вход цифрового коммутатора и объединенные управляющие входы второго и третьего компараторов подключены к выходам блока управления.

На фиг. 1 представлена структурнал электрическая схема устройства на фиг. 2-3- временные диаграммы.

Устройство состоит из аналогового ключа 1, блока 2 выборки-хранения первого, второго и третьего компараторов 3-5, блока 6 подбора цифрового эквивалента, первого, второго и третьего управляемых счетчиков 7-9 импульсов, регистра 10 максимума накопителя 11, блока 12 выбора адреса, цифрового коммутатора 13, цифроаналогового преобразователя 14 и блока 15 управления.

Первый вход аналогового ключа 1 соединен с первым входом компаратоpa 3 и выходом цифроаналогового преобразователя 1А, а выход - с первым входом блока 2 выборки-хранения., выход которого подключен к второму входу компаратора 3, выходом связанного С первым входом блока 6 подбора цифрового эквивалента, выход которого соединен с информационным входом накопителя 11, выходом подключенного к шине выходного цифрового сигнала устройства, а адресными входами - к выходам блока 12 выбора адреса, причем управляющие входы ключа 1, компаратора 3, накопителя 11, блоков 2, 6, 12 выборки-хранения, подбора цифрового эквивалента и выбора адреса связаны с выходами блока управления. Выход цифро-. вого коммутатора 13 соединен с входом цифроаналогового преобразователя 14 5 первый вход - с выходом блока 6 подбора цифрового эквивалента, третий вход - с выходом накопителя 11, а второй вход - с выходом регистра 10 максимума, информационный вход которого подключен к выходу блока .6 подбора цифрового эквивалента, а установочный вход - к выходу первого компаратора 3, вторым входом связанного с вторыми входами второго и третьего компараторов 4 и 5, первые входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя 14, выход второго компаратора 4 подключен к первым установочным входам первого и второго управляемых счетчиков 7 и 8 импульсов, а выход третьего компаратора 5 - к вторым установочным входам второго и третьего управляемых счетчиков 8 и 9 импульсов, счетные входы которы связаны с счетным входом первого управляемого счетчика 7 импульсов и управляющим входом блока 12 выбора адреса, причем второй вход аналогог вого ключа 1 соединен с шиной входного сигнала, а первый вход - с ши ной выходного аналогового сигнала, управляющий вход цифрового коммутатора 13 и объединенные управляющие входы второго и третьего компараторов 4 и 5 подключены к выходам блока 15 управления.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает импульсный сигнал и (t) (фиг. 2а) и момент времени 1 Ь0Под действием уравляющих сигналов, поступающих из блока 15, начинается первый режим работы.

В первом режиме работы производятся дискретизация входного импульного сигнала иf,)i(t) (фиг. 2а) , аналоцифровое преобразование дискретных значений ) запоминание в накопителе дискретных значений в цифровой форме, выявление максимально значения (амплитуды) входного сигнала и запоминание этого значения цифровой форме в регистре максимум Под действием управляющего сигнала Сфиг. 2з) аналоговый ключ 1 подключает вход блока 2 выборки-хранения к входу .устройства, а цифровой коммутатор 13 подключает вход цифро аналогового преобразователя 14 к выходу блока 6 подбора цифрового эквивалента. Из блока 15 поступают импульсы управления блоком 2 выборк хранения (фиг. 2с)S следующие с часто ой дискретизации входного сиг нала. В результате этого на выходе блока 2 выборки-хранения формируется ступенчатая функция (фиг. 2d).э являющаяся аппроксимацией входного сигнала. Уровень каждой ступеньки соответствует значению (1,р в момент дискретизации. Ступенчатая аппроксимация позволяет уменьшить динамическую погрешность при дальнейшем аналого-цифровом преобразователе дискретных значений Ug (i) Блок 6 подбора цифрового эк вивалента, цифроаналоговый преобразователь 14 и первый компаратор 3 в совокупности образуют аналого-цифровой пре образователь. Под действием импульсов управления на входах этих блоков (фиг, 24,е) производится аналого-цифровое преобразование каждого отдельного дискретного значения U jtCijp, по окончании которого на выходе блока 6 подбора цифрового эк вивалента устанавливается цифровой код преобразуемой величины, а на вы ходе цифроаналогового преобразователя 14 (фиг. 2п) устанавливается аналоговая величина, близкая к Ugs (t.j) и отличающаяся от нее не более, чем на величину погрешности преобразования. По окончании аналог цифрового преобразователя в каждом интервале дискретизации на управляющий вход накопителя 11 поступает импульс (фиг. 21) под действием которого производится запись в накопитель 11 цифрового кода дискретной величины. Переход к новому адресу накопителя 11 происходит в момент дискретизации, когда на управляющий вход блока 12 выбора адреса поступает импульс (фиго 20, причем в начальный момент t t производ1{тс выборка первого адреса. В результат многократного повторения процесса 156 работы в накопитель 11 будут последовательно записаны отдельные дискретные значения входного сигнала в цифровой форме с В этом же режиме работы с помощью первого компаратора 3 определяется амплитуда входного сигнала. Для этого в начале каждого к-го интервала дискретизации до аналого-цифрового преобразования очередного дискретного значения Ugx ( (i.) устанавливающегося на вькоде блока 2 выборкихранения, производится сравнение этого дискретного значения г. предыдущим Ugy(t ) 5 которое в пр::.:г,:,щу щем интервале дискретизации t ; устанавливается на выходе цифроаналогового преобразователя 14. Для нормальной работы устройства опрос первого компаратора 3 производится импульсами (фиг. 2о), поступающими в промежутке между импульсами выборки (фиг. 2с) с импульсами опроса этого же компаратора (фиг. 20), необходимымн для аналого-цифрового преобразования значения Ujj (t). При этом, если на каком-нибудь к-том шаге выполняется усповие Uj, (i) U(,j((t,) , то на выходе первого компаратора 3 формируется импульс, под действием которого в регистр 10 максимума записывается цифровой код, установленный на выходе блока 6 подбора цифрового эквивалента и соответствующий величине Ug (1,.). Если же на каком-нибудь к-том шаге дискретизации U(5 () Ug,, (tj;.) , то на выходе первого компаратора 3 импульс отсутствует и так как в регистр 10 максим ма записи больше не происходит5 то в нем хранится цифровой код амплитуды входного сигнала. Во втором режиме работы производится считьгоание запо1чненных в накопителе 11 дискретных значений Ug (t) и вьздача их потребите,гпо в цифровой и аналоговой формах, определяются временные параметры ямпульсного сигнала: длительность шчпульса на любом заданном (требуемом) уровне относительно максимального значения, а также длительности фронта и среза импульса. Если в момент времениt Ьо(фиг.З) устройство переходит во второй резгим работы, то вначале под действием управляющих сигналов аналоговый ключ 1 подключает выход цифроаналогового преобразователя 14 к входу блока выборки-хранения, a цифровой коммутатор 13 подключает выход регистра 10 максимума к входу цифроаналогового преобразователя 14. При этом на его выходе формируется аналоговая величина, соответствующая цифровому коду, хранимому в регистре 10 максимума, и следовательно, равная амплитуде записанного сигнала U|x (t). Под действием управляющего импульса (фиг. 3с) блок 2 выборки-хранения отслеживает и за юминает эту аналоговую величину L/fno на время, необходимое для определения временных параметров сигнала (фиг. 3d). Устройство позволяет определить длительность импульсного сигнала на любом уровне от максимального значения. Длительность фронта и среза определяется по уровням О. 0,9и,тадХ Для нормальной работы устройства второй и третий компараторы 4 и 5 имеют коэффициенты передачи по входам, соединенным с выходом блока 2 выборки-хранения, равные 0,1 и 0,9 соответственно. В момент времени Ъ(фиг. Зп) под действием сигнала управления цифровой коммутатор 13 подключает выход накопителя 11 к входу цифроаналогового преобразователя 14. Одновременно с этим блок 12 выбора адреса обес печивает выборку ячеек первого адреса накопителя 11, в которые записан цифровой код первого дискретног значения входного сигнала Uj, (to). При поступлении в момент времени -Ь (фиг. 31) из блока 15 команды считывания информации из накопителя 11 производится считьгоание кода по пер вому адресу, под действием которого на выходе цифроаналогового преобразователя 14 устанавливается аналого вая величинд, равная U(,x (io) f Второй компаратор 4 сравнивает значение Uj (t) с величиной 0,lUtna и если Ubn (to) 0,lUn,aj, то на его выходе в момент опроса (фиг. 3т) им пульс не формируется. Если же Uj ( 0,1 Umax то импульс с выхода второ го компаратора 4 (фиг. 3w) разрешает работу (начало счета) первого и второго счетчиков 7 и 8 и в каждый из них заносится единица. Затем с приходом очередного импульса на вход блока 12 выбора адре са выбирается второй адрес накопителя 11 и считывается цифровой код, под действием которого на вьЕХоде цифроаналогового преобразователя 14 устанавливается величина, ранная второму дискретному значениюUgj (t)|). Это значение -также сравнивается вторым и третьим компараторами 4 и 5, с уровнями 0, 0.9U,. Устройство работает аналогично до тех пор, пока по какому-нибудь +1-му адресу будет считан код, соответствующий дискретному значению Uj, (t,) 0,9Un,(,x. В этом случае на выходе третьего компаратора 5 формируется импульс, запрещающий работу второго счетчика 8 (фиг. Зр). К этому моменту в этом счетчике содержится число дискретных значений N 2 от момента первого срабатывания второго -компаратора 4 до момента первого срабатывания третьего компаратора 5. Так как интервал дискретизации - это заранее известная величина б , то длительность фронта импульсного сигнала фн М-29 полностью определяется величиной N2, которая хранится теперь во втором счетчике 8. Далее устройство работает аналогично до тех пор, пока по какому-нибудь адресу будет считан код, соответствующий очередному дискретному значению Ugj (t) 4 0,9Uma. этом третий компаратор 5 разрешает работу третьего счетчика 9 (фиг. Зр). Первый счетчик 7 при этом продолжает считать. Если в какой-нибудь момент времени tp,t из накопителя 11 считывается код, соответствующий дискретному значению Uj (t,) О )( второй компаратор 4 запрещает счет первого и третьего счетчиков 7 и 9 (фиг. ЗпО. Таким образом, в первом счетчике 7 содержится число дискретных значений N1, превьппающий уровень 0,)(H определяющих длительность импульсного сигнала 1ц N10. В третьем счетчике соде{)жится число дискретных значений 1М 3, находящихся по уровню в диапазоне от 0,9UinQxflo 0,1Urnoi)(Ha срезе импульсного сигнала, и определяющее длительность среза -trt),i-N3-9. При считывании дискретных значений из накопителя 11, начиная с первого, информация может сниматься либо в цифровой форме с выхода накопителя 11, либо в аналоговой форме с выхода цифроаналогового преобразователя 14.

9109241510

Предпагемое устройство позволяет амплитуду, но и длительность, а так-i производить регистрацию импульсного же длительности его фронта и сресигнала и определять не только его за.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕгаСТРАЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее аналоговый ключ, первый вход Которого соединен с первым входом компаратора и выходом цифроаналогового преобразователя, а выход - с первым входом блока выборки-хранения, выход которого подключен к второму входу компаратора, выходом связанного с первым входом блока подбора цифрового эквивалента, выход которого соединен с информационным входом накопителя, выходом подключенного к шине выходного цифрового сигнала устройства, а адресными входами - к выходам блока выбора адреса, причем управляющие входы ключа, компаратора, накопителя блоков выборки-хранения, подбора цифрового эквивалента и выбора адреса связаны с выходами блока уп- равлення, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено вторым и третьим компараторами, тремя управляемыми счетчиками импульсов, регистром максимума и цифровым коммутатором, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, первый вход с выходом блока подбора цифрового эквивалента, третий вход - с выходом накопителя, а вход - с выходом регистра максимума, информационный вход которого подключен к выходу блока подбора цифрового эквивалента, а установочный вход - к выходу первого компаратора, вторым входом связанного с вторыми входами второго и третьего компараторов, первые входы которых соединены с выходом цифроакалогового преобразователя, вьпсод второго компаратора подключен к первым установочным входам первого и второго управляемых счетчи,ков импульсов, а выход третьего компаратора - к вторым установочным входам второго и третьего управляеСО 1C мых счетчиков импульсов, счетные входы которых связаны с счетным ел входом первого управляемого счетчика импульсов и управляющим входом блока выбора адреса, причем второй вход аналогового ключа соединен с шиной входного сигнала, а первый вход - с шиной выходного аналогового сигнала, управляющий вход цифрового коммутатора и объединенные управляющие входы второго и третьего компараторов подключены к выходам блока управления.

Ч, t, - C: V:;

fO