Анализатор формы импульсных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R29/02 G06G7/18 

Изобретение относится к вычислительной и электроизмерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения и запоминания различных параметров сигнала.

Цель изобретения - повьппение точности.

На чертеже приведена схема анализатора.

Анализатор содержит широкополосный усилитель 1, линию задержки 2, ключ 3. блок 4 синхронизации, вход которого является входом анализатора, а выход соединен с вторым входом

расширителя, выполненного на триггере 5, выход которого соединен с входом генератора 6 пилообразного напряжения. Анализатор содержит также компаратор 7, генератор 8 импульсов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, счетчик 10 импульсов, интегратор 1 1 блок 12 регистрации, соединенные по приведенной схеме.

Анализатор работает следующим образом.

Исследуемый сигнал с помехой подается на вход измерителя аналоговых сигналов. При этом он одновременно поступает как на вход широкополосного усилителя 1, так и на вход блока синхронизации. Исследуемый сигнал, усиленный усилителем 1 и задержанный линией задержки 2 на определенное вре-- мя, необходимое для запуска генератора 8 импульсов, поступает через ключ 3 на вход интегратора 11. В то же время блок синхронизации 4, запущенный исследуемым сигналом (либо от внешнего источника запускающих сигналов) формирует станда1)тизирован ный импульс для управления работой последующих блоков.

Выходной стандартизированный импульс с выхода блока синхронизации 4 запускает триггер 5, на выходе которого формируется импульс, длительность которого незначительно превышает величину требуемого интервала сканирования строб-импульса (установленного диапазона сканирования, т.е. исследуемого временного участка) . Выходной импульс триггера 5 запускает генератор 6 пилообразного напряжения, который н« выходе формирует линейно нарастающее напряжение, подаваемое на один из входов компаратора 7.

На другой вход компаратора 7 подается напряжение сравнения (опорное

2543952

напряжение), вырабатываемое ЦАП 9. В момент равенства напряжений с генератора 6 опорного с ЦДЛ 9 на выходе компаратора 7 формируется Импульс, запускающий генератор 8 импульсов, который, в свою очередь, управляет ключом 3. Одновременно выходным сигналом с компаратора 7 на первый установочный вход триггера 5 подаетIQ ся импульс, прекращающий дальнейщее формирование импульса в момент сравнения. С выхода генератора 8 строб- импульс одновременно подается на счетчик 10 импульсов (накоплений) с

и перестраиваемым коэффициентом давле20

25

30

35

40

45

50

55

ния, представляющий собой программируемый счетчик, который выдает на выходе один импульс при поступлении на его вход N наперед заданных импульсов. Выходной импульс со счетчика 10 поступает на ЦАП 9, который на своем выходе формирует линейно нарастающее ступенчатое напряжение, причем количество ступенек соответствует числу участков разбиения п исследуемого временного интервала. Таким образом, после поступления на второй вход триггера 5 N наперед заданных импульсов он изменяет временное положение строб-импульса, сдвигая длительность выборки каждый раз после прихода N анализируемых сигналов (импульсов). Строб-импульсы с генератора 8 управляют работой ключа 3 который открывается в момент их поступления, и на интегратор 11 подается мгновенное значение анализируемого сигнала, находяшегося на информационном входе.

Накопленный, усредненный за N поступлений и усиленный интегратором 11 сигнал поступает на блок 12 регистрации, встроенный внутренний измеритель и внешний регистрирующий прибор, например самописец, осциллограф, вольтметр и т .д.

В анализаторе можно произвольно менять в широких пределах шаг квантования At (сдвиг строб-импульса), для чего изменяются крутизна и длительность пилообразного напряжения.

В основе работы анализатора лежит метод накопления и усреднения отдельных участков информационного сигнала. Сущность метода заключается в том, что периодический сигнал любой формы, в пределах его длительности, разделяется на п отдельных равных частей. С помощью ключа 3 производится отбор сигнала, соответствующего

определенному временному участку информационного сигнала. В течение интервала, когда ключ 3 находится в открытом состоянии, сигнал подается на интегратор 11 с регулируемой постоянной времени. При этом конденсатор (не показан), выполняющий функцию накопительного элемента, заряжается до некоторой величины, определяемой постоянной времени RC-цепи и временем, когда ключ 3 находится в замкнутом состоянии. -Поле размыкания ключа 3 накопленный на конденсаторе заряд сохраняется. При повторном отпирании ключа 3 на конденсаторе накапливается дополнительный заряд. Минимальное время, необходимое для накопления данных в одной точке временной оси исследуемого сигнала равно ЗТ , где t - постоянная времени интегратора 11. По достижении необходимого числа накоплений N на накопительном кондесаторе интегратора 11 накапливается заряд, равный среднему значению вьфезаемого ключом 3 участка Е- исследуемого сигнала. Поскольку отдельные участки случайного шума статистически независимы, их среднее арифметическое значение величина случайная, флуктуирующая вблизи нуля а содержащийся в каждой выборке оди и тот же информационный сигнал суммируется и усредняется в интеграторе 11, за счет чего отношение сигнал/шум увеличивается в Гы раз.

Благодаря этому можно вьщелить практически любой, сколь угодно малый сигнал, увеличивая число накоплений, а следовательно, и постоянну времени интегратора 11, для чего в интеграторе 11 имеется набор разных по величине накопительных конденсаторов, при этом соответствие числа накоплений и выбор накопительной

емкости поддерживается автоматически. жения.

Обычно число накоплений N выбирают, сообразуясь с желательностью получения оптимального соотношения сигнал/шум, для чего постоянную времени интегратора 11 делают регулируемой, экономичностью эксперимента и его временной ограниченностью вследствие возможностей аппаратуры и исследуемого объекта. Кроме того, число накоплений N зависит также от параметров интегратора 11 и длительности выборки ключа 3i (время, в течение которого ключ отперт и конденсатор интегратора 11 заряжается).

Формула изобретения

Анализатор формы импульсных сигналов, содержащий последовательно включенные широкополосный усилитель, линию задержки, ключ, интегратор и блок регистрации, генератор импульсов , подсоединенный выходом к управляющему входу ключа, и блок синхронизации, вход запуска которого объединен с входом широкополосного усилителя и является входом анализатора, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, он содержит триггер, генератор пилообразного напряжения, компаратор и последовательно включенные счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь,, выход которого подключен к одному из входов компаратора, подсоединенного другим входом к вьпсоду генератора пилообразного напряжения, выход компаратора подключен к первому установочному входу триггера и к входу запуска генератора импульсов , соединенного выходом со счетным входом счетчика импульсов второй установочный вход и выход триггера подключены соответственно к выходу блока синхронизации и к входу запуска генератора пилообразного напряQxo(

Изобретение относится к вычислительной и к электроизмерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения и запоминания различных параметров сигнала. Цель изобретения - повьппение точности анализа импульсных сигналов. Анализатор импульсных сигналов содержит на входе широкополосный усилитель . с линией задержки, соединенной своим выходом через ключи с интегратором, управляющий вход ключа соединен с выходом генератора импульсов, блок синхронизации подключен своим входом к информационному входу анализатора, выход широкополосного усилителя подключен через ключ и интегратор к блоку регистрации, В анализатор также введен триггер, генератор пилообразного напряжения, цифроаналого- вый преобразователь, счётчик импульсов , причем один из входов триггера соединен с выходом блока синхронизации, а его выход - с входом запуска генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого подключен к выходу цифроана- логового преобразователя, вход которого подключен к выходу счетчика им-| пульсов с перестраиваемым коэффициентом деления, соединенному своим входом с выходом генератора импульсов, вход запуска которого соединен с выходом компаратора и с одним из установочных входов триггера. Пере- численные осо.бенности позволили обесЧ печить возможность за счет равномер- ного сканирования исследуемого информационного сигнала с любым шагом выборки и выполнения одинакового от точки к точке числа накоплений, восстанавливать его форму с большой точностью и повысить т.ем самым точность анализа импульсного сигна- ла. 1 ил. (Л tc 01 NU СО со СП

Редактор М. Циткина

Составитель А. Маслов

Техред И.Попович Корректор Л. Патдй

Заказ 4714/48

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная , 4

Подписное