Устройство для идентификации характеристик четырехполюсников Советский патент 1985 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для идентификации характеристик линейных четырехполюсников.

Целью изобретения является сокращение времени измерений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2, сумматор 3, генератор 4 псевдослучайных чисел, первый 5 и второй 6 регистры, цифроаналоговый преобразователь 7, исследуемый 8 и эталонный 9 четырехполюсники, первый 10 и второй 11 блоки сравнения, блок 12 умножения, блок 13 эталонных уровней, дешифратор 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 накопления, блок 17 индикации и первую 18 и вторую 19 клеммы устройства для подключения исследуемого четырехполюсника. Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входам счетчика 2, дешифратора 14, входу синхронизации второго регистра 6. Выходы счетчика 2 с номерами Р, где Р принимает значения О-(т-1), m - число младших разрядов счетчика, соединены с первыми входами сумматора 3, блока 16 накопления и через дешифратор 14с входами синхронизации первого регистра 5, блока 16 накопления, блока 17 индикации, аналогоцифрового преобразователя 15. Выход блока 16 накопления через второй блок 11 сравнения подключен к входу блока 17 индикации и непосредственно к его цифровому входу. Выходы счетчика 2 с номерами (q + m), где q принимает значение О- (п-1), п - число старших разрядов счетчика, подключены к второму входу сумматора 3 и входу блока 13 эталонных уровней, выход которого подключен к второму входу второго блока 11 сравнения. Выход сумматора 3 через генератор 4 псевдослучайных чисел соединен с входами первого 5 и второго 6 регистров, выход последнего через первый вход блока 12 умножения соединен с вторым входом блока 16 накопления. Второй вход блока 12 умножения через аналого-цифровой преобразователь 15 соединен с выходом первого блока 10 сравнения, входы которого соединены соответственно с выходом эталонного четырехполюсника 9 и первой клеммой 18 устройства для подключения исследуемого четырехполюсника 8, вторая 19 клемма которого соединена с входом эталонного четырехполюсника 9, вход последнего через цифроаналоговый преобразователь 7 подключен к выходу первого регистра 5.

Устройство идентификации характеристик четырехполюсников определяет ординат функции неидентичности сравниваемых передаточных функций W (для исследуемого четырехполюсника 8) и Ws (для эталонного четырехполюсника 9). Мерой неидентичности сравниваемых передаточных

функций Wu и Wj является их разность Q(k/f) в каждой ординате

Q(k/f) WJk/f)-W3(k/f), (1) где k принимает значение О- (М-1), f - 5 частота следования импульсов генератора 1 тактовых импульсов.

Генератор 4 псевдослучайных чисел формирует единичный белый шум «х, например, в виде последовательности 8-разрядных двоичных чисел, который через первый регистр 5 и цифроаналоговый преобразователь 7 поступает на входы линейных четырехполюсников 8 и 9, поэтому за оценку функции неидентичности можно принять сумму

лАк-1

Q(k/f) R,.,.(k/f) ji-- (f.-z,-)x,bK,(2)

-J

где x, (M;+«,) /| (3) - выходной сигнал

цифроаналогового преобразователя 7;

0 у,у М,-/, Z,, (у,-Z,) (4)--соответственно

выходные сигналы исследуемого 8, эталонного 9 четырехполюсников и первого блока 10 сравнел ния;

R -оценка взаимной корреляционной функции;

N 2 - количество усреднений.

На m младших и п старших выходах разрядов счетчика 2 формируются соответственно, например, числа А и В, представленные, например, в двоичном коде: А (aoai, .... 5 a,,,i)2; B(bobi, ..., )2, где ао, ...., а„,-1 - m млади их разрядов счетчика 2, а Ьо, ..., - п старших разрядов счетчика 2. В сумматоре 3 происходит сложение этих чисел. Генератор 4 псевдослучайных чисел представляет собой постоянное запо0 минаюш.ее устройство, содержащее N многоразрядных ячеек памяти, в которых хранятся коды чисел Х(г. Адрес ячейки памяти, из которой требуется вывести код числа х, задается, например, двоичным кодом С, поступающим наВХОД генератора 4 псевдослучайных чисел с выхода сумматора 3.

Блок 16 накопления содержит последовательно соединенные сумматор и блок памяти или группу сумматоров. Номер обновляемой суммы задается кодом числа А, поступающим на первый вход блока 16 с выхода m младших разрядов счетчика 2.

Работу устройства рассмотрим на примере 5-разрядного двоичного счетчика 2 при и . В этом случае определяется число ординат функции неидентичности сравниваемых передаточных функций М по числу значений выходного сигнала чет зфехполюсника 8 и Р, равному N . После прохождения положительного фронта тактового импульса с выхода генератора 1 в счетчик 2 добавляется единица, в сумматоре 3 формируется код числа С А-|-В, в генераторе 4 выводится код числа Хс, а в блоке накопления выбирается сумма, представленная, например, в виде двоичного кода числа SA. Отрицательный фронт импульса генератора 1 производит запись информацгии в регистры 5 и 6, причем запись в регистр 5 возможна только при нулевом коде числа А, равном нулю, т. е. А (О О О, ..., 0)2, на входе дешифратора 14 управление записью осуществляется с выхода дешифратора 14. Вычисление функции неидентичности производится за N циклов. Номер каждого из N циклов можно представить в виде двоичного кода числа В. Причем каждый из N циклов состоит из М тактов. Номер каждого из М тактов можно представить в виде двоичного кода числа А. В нашем примере (при и ) значения кодов чисел А, В и С в каждом такте внутри одного цикла представлены в табл. 1. Значения кодов чисел А, В и С за N циклов приведены в табл. 2 (для нашего примера ). В начальный момент вычисления . В регистры 5 и 6 записывается с выхода генератора 4 код псевдослучайных чисел Хс, который преобразуется в аналоговый сигнал цифроаналоговым преобразователем 7. Выходные сигналы уо и Zo четырехполюсников 8 и 9 поступают на входы первого блока 10 сравнения, выходной сигнал которого (УО-Zo), преобразованный в двоичный код в АЦП 15, умножается в блоке 12 умножения на двоичный код числа хо. Сформированный в блоке 10 сравнения сигнал (УО-Zo) фиксируется после преобразования в двоичный код на выходе АЦП 15 на время цикла вычисления. В блоке 16 накопления записывается код числа (yo-zo). Положительный фронт первого импульса генератора 1 тактовых импульсов записывает единицу в счетчик 2, код числа X| выбирается из генератора 4 псевдослучайных чисел и записывается отрицательным фронтом первого импульса генератора 1 тактовых импульсов во второй регистр 6. В блок 16 накопления записывается код числа Si Х| (УО-Zo). Во втором и третьем такте нулевого цикла вычисления в блок 16 накопления записываются коды чисел 82 Х2(уо-Zo) и (уо-Zo). Нулевой такт первого цикла начинается формированием кодов чисел А 0; . В регистры 5 и 6 отрицательным фронтом импульса с генератора 1 записывается код числа Хь на выходе первого блока 10 сравнения формируется сигнал (yi - Zi) и после преобразования в двоичный код и фиксации на выходе АЦП 15 код числа (yi-zi) умножается на код числа xi в блоке 12. За четыре такта первого цикла вычисления в блоке 16 формируются суммы + Xi(yi - Z|); Si Si+X2(yi-Zi); 82 52+хз(у1-zi) и 5з 5з+Х4(у|-Zi). В конце (N-1)-го цикла вычисления СУММЫ Sft 1(У,-Z;)X; + « , накопленные в блоке 16, умножаются на коэффициент 1/N (сдвиг вправо на п разрядов) и оценки ординат функции неидентичностиQ(k/f) S, подаются на первые входы второго блока 11 сравнения, на вторые входы которого поступают сигналы в виде двоичных кодов чисел, соответствующим lyi-уровням, эквивалентные допуску на разброс оценок функции неидентичности, поступающие с выхода блока 13 эталонных уровней. Последний как один из возможных вариантов, выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, в ячейки памяти которого предварительно записаны цифровые коды чисел, соответствующие эталонным уровням |. Выборка соответствующего эталонного уровня из заданной ячейки памяти в виде цифрового кода осуществляется по адресу, поступающему в виде цифрового кода с разрядностью п на адресный вход блока 13 эталонны) уровней. Результат сравнения б I,,-Q(k/f) (7) в виде двоичного числа 6ft подается на вход блока 17 индикации, позволяющего установить соответствие пара.метров исследуемого четырехполюсника заданным техническим условиям. На блок 17 индикации последовательно пост упают ординаты функции неидентичности Q() и значения б. В качестве блока индикации может быть использован йсциллограф, цифровые индикаторы, самописец, исплей и светодиод. Значения Sign6(; могут индицироваться светодиодом (например АЛ 307). При светодиод включен и параметры исследуемого четырехполюсника оответствуют техническим условиям, что оответствуют идентичности передаточных арактеристик, при б(,0 четырехполюсник тбраковывается. В случае использования в качестве блоа 17 сегментных индикаторов, например ЛС 324, работу блоков 16, 17, АЦП 15 регистра 5 осуществляет дешифратор 14. Алгоритм работы дешифратора 14 состоит следующем. Тактовый импульс с выхода генератора 1 роходит через дещифратор 14 только при улевом коде (А 0) на его входе. На ещифратор 14 поступают т-разрядный воичный код А (, ..., 90)2 с младших

выходов счетчика 2 и тактовые импульсы (ТИО) с выхода генератора 1. На выходе дешифратора 14 формируются тактовые импульсы.

Ти, TUOAaoAaiA, -., ЛЭш-ь

где Л - знак логического умножения.

Структурная схема дешифратора 14 представляет собой элемент И, на прямой вход которого поступают импульсы ТИО, а на инверсные входы соответственно сигналы ао, ai, ..., am-i.

Дешифратор 14 может быть выполнен, например, на двух микросхемах 133 ЛН 1 (6 инверторов) и 133 ЛА 2 (элемент И).

Отрицательный фронт импульса ТИ1 фиксирует входную информацию первого регистра 5, блока 16 накопления, блока 17 индикации и входную информацию АЦП 15.

При отключенном эталонном четырехполюснике 9 в устройстве определяется оценка передаточной функции исследуемого линейного четырехполюсника 8

W«() Rx. f

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее генератор тактовых импульсов, сумматор и генератор псевдослучайных чисел, эталонный четырехполюсник, первый блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом эталонного четырехполюсника, а другой - с первой клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника, последовательно соединенные блоки умножения, накопления и индикации, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений, в него введены аналого-цифровой преобразователь, счетчик, дещифратор, два регистра, второй блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь и блок эталонных уровней, при этом одни выходы счетчика соединены с входами дешифратора, сумматора и блока накопления, тактовый вход которого подключен к выходу дешифратора и к тактовым входам первого регистра, аналого-цифрового преобразователя и блока индикации, а другие выходы счетчика соединены с вторым входом сумматора и с адресным входом блока эталонных уровней, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом блока накопления, а выход - с входом блока индикации, выход генератора тактовых импульсов соединен со стробирующим входом дешифратора, входом счетчика и (О тактовым входом второго регистра, выход сумматора через генератор псевдослучайных (Л чисел соединен с входамипервого и второго регистров, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход блока умножения через аналого-цифровой преобразователь подключен к выходу первого блока сравнения, выход первого регистра через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом эталонного четырехполюсника и сх с второй клеммой устройства для подклю00 Oi чения исследуемого четырехполюсника. 05

А 0123 0123 0123 0123 В 0000 1111 2222 3333 С 0123 1234 2345 3456

Таблица 1

Таблица 2 0123 0123 0123 0123 44445555 6666 7777 4567 5670 6701 7012