Устройство для регистрации и определения параметров импульсных сигналов Советский патент 1988 года по МПК G01R29/02 

со О5 00

00 Ко

Изобретение относится к измерительной технике и способствует рас- ширениро функциональных возможностей устройства. Устройство содержит ана- логовьш ключ 1, блок 2 выборки хранения, компараторы 3-5, блок 6 подбора цифрового эквивалента, управляемые счетчики 7-9 импульсов, регистр 10 максимума, накопитель 11, блок 1/ выбора адреса, цифровой коммутатор 13, цифроаналоговый преобразователь 14 и блок 15 управления. Введение блока 16 выборки-хранения, аналоговых сумматоров 17 и 18 и регистра 19 минимума позволяет производить регистрацию импульсного сигнала, его воспроизведение в цифровой и аналоговой формах, а также проводить измерение его длительности, фронта и среза. В режиме воспроизведения не требуется высокого быстродействия от компараторов 3-5, счетчиков 7-9 и аналоговых сумматоров 17 и 18 благодаря выбору низкой частоты воспроизведения, что упрощает схемную реализацию. 1 ил. с S (Л

NJ

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для автоматического измерения параметров импульсов и является усо- вершенствованием известного устройства по авт.св. № 1092415.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства - обеспечение измерения параметров импульсов с ненулевым начальным уровнем.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство включает аналоговый ключ 1, первый блок 2 выборки-хранения, первый 3, второй Д и третий 5 компараторы, блок 6 подбора цифрового эквивалента, первый 7, второй 8 и третий 9 управляемые счетчики импульсов, регистр 10 максимума, накопитель 11, блок 12 выбора адреса, цифровой коммутатор 13, цифроаналого вый преобразователь 14, блок 15 уп- равления, второй блок 16 выборки- хранения, первый 17 и второй 18 аналоговые сумматоры, регистр 19 минимума, причем аналоговый ключ, блок выборки-хранения, первый компаратор 3 и блок 6 подбора цифрового эквивалента соединены последовательно, выход последнего подключен к входу ре- гистр а 10 максимума, входу цифрового накопителя 1 1 и первому входу цифро- вого коммутатора 13, к второму и третьему входам которого подключены соответственно выход регистра 10 максимума и выход цифрового накопителя 11, выход цифрового коммутатора под- ключен к входу цифроаналогового преобразователя 14, выход которого соединен с первым входом аналогового ключа 1 и первыми входами трех компараторов 3-5, выход второго компара- тора 4 подключен к первым установочным входам первого 7, второго 8 и третьего 9 счетчиков импульсов, выход третьего компаратора 5 подключен к вторьм установочным входам второго 8 и третьего 9 счетчиков импульсов, счетные входы счетчиков соединены с входами блока 12 выбора адреса, адресные выходы которого подключены к соответствующим входам цифрового на- копителя 11, вторые входы трех компараторов 3-5 подключены к выходу блока 2 1.ыборки-хранения, второй вхо аналогового ключа 1 соединен с шиной

входного сигнала, управляющие входы аналогового ключа 1, блока 2 выборки-хранения, компараторов 3-5 цифрового накопителя 11, блока 6 подбора цифрового эквивалента и блока 12 выбора адреса подключены к соответствующим выходам блока 15 управления, выход первого блока 2 выборки-хранения подключен к вторым входам второго 4 и третьего 5 компараторов соответственно через первый 17 и второй 18 аналоговые сумматоры, вторые входы которых подключены к выходу второго блока 16 выборки-хранения, первым входом подключенного к выходу аналогового ключа 1, вторым входом - к выходу блока 15 управления, информационный и установочный входы регистра 19 минимума соединены с соответствующими входами регистра 10 максимума, а выход - с четвертым входом цифрового коммутатора 13.

Устройство работает в двух режимах. Первый режим - режим регистрации импульсного сигнала, второй - определение параметров импульсного сигнала.

В первом режиме работы производится дискретизация входного импульсного сигнала Uj (t), аналого-ци(зрово преобразование дискретных значений и av(t ), запоминание в накопителе

Рл I

дискретных значений в цифровой форме, выявление максимального и минимального значений сигнала и запоминание этих значений соответственно в регистрах максимума и минимума. Под действием управляющего сигнала в виде постоянного уровня с блока 15 управления аналоговый ключ 1 подключае входы первого 2 и второго 16 блоков выборки-хранения к входу устройства, а цифровой коммутатор 13 - вход цифроаналогового преобразователя 14 к выходу блока 6 подбора цифрового эквивалента. Из блока 15 управления на первый блок 2 выборки-хранения поступают импульсы выборки, следующие с частотой дискретизации, которые фиксируют на входе первого компаратора 3 напряжение, равное мгновенному значению импульсного сигнала ) момент поступления импульса выборки. Блок 6 подбора цифрового эквивалента цифроаналоговый преобразователь 14 и первый компаратор 3 в совокупности образуют аналого-цифровой преобразователь, который под действием импуль313

сов с блока 15 управления преобразует напряжение .) , зафиксированное на выходе первого блока 2 выборки-хранения, в цифровой код, который формируется на выходе блока 6 подбора цифрового эквивалента, а на выходе цифроаналогового преобразователя 14 устанавливается аналоговая величина, близкая к Ug(t,) и отли- чающаяся от нее на величину погрешности преобразования. По окончании аналого-цифрового преобразования величины Uj(t() на управляющий вход накопителя 11 поступает импульс с блока 15 управления, осуществляющий

запись кода величины U.d-) в ячейох

ку, адрес которой определяется выходным кодом блока 12 выбора адреса. После окончания записи на блок 12 вы бора адреса поступает импульс с выхода блока 15 управления, устанавливающий новый адрес ячейки накопителя 11 для записи цифрового эквивалента следующего мгновенного значения Ug(tj, ). В результате многократного повторения циклов преобразования первого режима в накопитель 11 последовательно записываются отдельные дискретные значения входного сигнала в цифровой форме. В этом же режиме работы определяются минимальный и максимальный уровни входного сигнала Uj, (t). Для этого в начале каждого i-ro цикла преобразования очередного значения U, (tj), фиксирующегося на выходе первого блока 2 выборки-хранения, первым компаратором 3 производится сравнение этого значения с предыдущим дискретным значением U Ctкоторое в предыдущем (i-l)-M цикле устанавливается на выходе цифроаналогового преобразователя 14. Для этого на управляющий вход первого компаратора 3 с блока 15 управления перед каждьм циклом аналого-цифрового преобразования поступает импульс опроса. Если выполняется условие и jj(t ,) и J, (t ;, ) , то под действием выходного сигнала первого компара- тора 3 цифровой эквивалент величины ;.,). хранящийся в блоке 6 подбора цифрового эквивалента, записывается в регистр 19 минимума, если ) ,,), то под действием выходного сигнала первого компаратора 3 цифровой эквивалент величины и. (t ; ) записывается в регистр 10

СИ 1-1

максимума. После окончания первого

5

о 5 о 0 5 Q

5

режима работы все ячейки накопителя

11 заполняются дискретными значениями Ug(t;), в регистре 19 минимума записывается код, соответствующий минимальному значению импульсного сигнала U, а в регистре 10 максимума - код максимального значения импульсного сигнала U

Л1 и Ц С

Во втором режиме работы производится считывание заполненных в накопителе 11 дискретных значений Ug(t.) в цифровой и аналоговой формах и определение временных параметров импульса - длительности, фронта и среза.

В этом режиме под воздействием управляющих сигналов с выхода блока 15 управления аналоговой ключ 1 подключает выход цифроаналогового преобразователя 14 к входам первого

2и второго 16 блоков выборки-хранения, а цифровой коммутатор 13 - выход регистра 19 минимума к входу цифроаналогового преобразователя 14. При этом на его выходе формируется аналоговая величина, равная , которая под воздействием управляющего импульса с блока 15 управления, поступающего на вход второго блока 16 выборки-хранения, фиксируется на выходе второго блока 16 выборки-хранения. Затем под воздействием управляющего сигнала с выхода блока 15 управления цифровой коммутатор 13 подключает выход регистра 10 минимума к входу цифроаналогового преобразователя 14, при этом на выходе последнего формируется аналоговая величина, равная , которая под воздействием управляющего импульса с блока 15 управления, поступающего на вход первого блока 2 выборки-хранения, фиксируется на выходе первого блока 2 выборки-хранения. С выходов первого

2 и второго 16 блоков выборки-хранения зафиксированные напряжения и и U,j,|,(. поступают на входы первого 17 и второго 18 аналоговых сумматоров. На выходе первого аналогового сумматора 17 формируется напряжение и, ,1(и„„,- и„„), на выходе второго аналогового сумматора 18 - напряжение U, и„„„+0,9(U, .

Далее под действием управляющего сигнала с блока 15 управления цифровой коммутатор 13 подключает выход накопителя 11 к входу цифроаналогового преобразователя 14. Одновременно управляющие сигналы с блока 15 управления устанавливают накопитель 11 в режим считывания информации, а блок 12 выбора адреса - в режим последовательной выдачи адресов, начиная с первого. В результате на выходе накопителя 11 последовательно появляются коды, соответствующие ранее записанным значениям U (t,), которые преобразуются цифроаналого- вым преобразователем 14 в напряжение поступающее на первые входы .второго А и третьего 5 компараторов. В этом режиме выходное напряжение UygpCt) цифроаналогового преобразователя 14 повторяет форму входного сигнала и. (t), но в другом масштабе времени определяемым частотой смены адресов блока 12 выбора адреса. При выполнении условия U(t)

и.

20

что соответствует началу фронта

под воздействием импульса опроса,

поступающего с блока 15 управления

на второй компаратор А, положительный 25 ния, что упрощает схемную реализацию.

перепад с выхода последнего разрешает

Таким образом, предлагаемое устройство позвопяет производить регистрацию импульсного сигнала, его воспроизведение в цифровой (с выхода накопителя 11) или аналоговой (с выхода цифроаналогового преобразователя 1А) форме, а также измерение длительности, фронта и среза. В режиме воспроизведения при обеспечении высокой точности измерения параметров не требуется высокого быстродействия от компараторов, счетчиков, аналоговых сумматоров за счет выбора низкой частоты воспроизведеначало счета первого 7 и второго 8 счетчиков, которые считают импульсы с выхода блока 15 управления, следующее с частотой смены адресов блока 12 выбора адреса. При достижении

ицс,п(ь)

г

т.е.

значения U нении условия Uuon(t) и„

при выпол- на выхоЦОП VI-/ и J ,

де компаратора 5 формируется отрицательный перепад, запрещающий работу счетчика 8, счетчик 7 продолжает считать. При дальнейшей смене адресов блока 12 выбора адреса на очередном такте выполняется условие (t)iU, что соответствует началу среза (t), на выходе компаратора 5 формируется положительный перепад напряжения, разрешающий работу счетчика 9, который считает импульсы смены адреса до выполнения условия (t)U,,

отрицательный перепад с выхода атора А запрещает работу счет7 и 9. При этом в счетчике 7 вается код N7, соответствуюемени превьшения импульсом

Составитель В.Антохин тор И.Шулла Техред И.Попович

Ус редел налов лич лью р носте выбор сумма выход подкл треть но че сумма ключе борки ключе ча, в управ новоч соеди регис вертым

, ,

13688196

U(t) уровня 0,1 амплитуды, т.е. длительности импульса t 1 N7 Q , где б t; - t 1 - интервал дискретизации в режиме записи. В счетчике 8 записывается N код, соответствующий

5

0

5

0

длительности фронта t, t N8-Q , в счетчике 9 - код N9, соответствующий длительности среза входного импульса , t р N9. Q .

Таким образом, предлагаемое устройство позвопяет производить регистрацию импульсного сигнала, его воспроизведение в цифровой (с выхода накопителя 11) или аналоговой (с выхода цифроаналогового преобразователя 1А) форме, а также измерение длительности, фронта и среза. В режиме воспроизведения при обеспечении высокой точности измерения параметров не требуется высокого быстродействия от компараторов, счетчиков, аналоговых сумматоров за счет выбора низкой частоты воспроизведе0

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для регистрации и определения параметров импульсных сигналов по авт.св. № 1092А15, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй блок выборки-хранения, два аналоговых сумматора и регистр минимума, причем выход первого блока выборки-хранения подключен к вторым входам второго и третьего компараторов соответственно через первый и второй аналоговые сумматоры, вторые входы которых подключены к выходу второго блока выборки-хранения, первым входом подключенного к выходу аналогового ключа, вторым входом - к выходу блока управления, информационный и установочный входы регистра минимума соединены с соответствуюпцми входами регистра максимума, а выход - с четвертым входом цифрового коммутатора.

Корректор А.Тяско