Устройство для определения средней мощности случайных сигналов Советский патент 1988 года по МПК G06F17/18 

со оо оо со со со

Изобретение относится к специали зированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппара турного опр,еделения характеристик случайных процессов, и может быть ис пользовано для определения средней мощности случайных электрических сигналов.

Цель изобретения повышение точ- :.ности устройства.

На чертеже представлена, блок- схе- ма устройства.

Устройство содержит формирова- тель 1, аналого- цифровой преобразова тель (АЦП) 2, источник 3 тока, квад- ратор 4, блок 5 усреднения, блок 6 регистрации, дешифратор 7, триггер 6, делитель 9 частоты, счетчик 10, циф- роанапоговый преобразователь (ЦАП) II, генератор 12 тактовых импульсов.

Выход формирователя 1 соединен с информационным входом АЦП 2. Источ-- ник 3 тока подключен к второму входу опорного напряжения АЦЦ 2, выход которого подключен к входу старших разрядов квадратора 4. Выход послед-- него подключен к информационному вхо ду блока 5 усреднения, выходом соеди ненного с информационным входом бло- ка 6 регистрации, выход которого яв- ляется выходом устройства. Тактовый вхоц записи блока 6 регистрации, под ключен к выходу дешифратора 7 и вхо- ду сброса триггера 8. Вход установки триггера 8 подключен.к входу пускового сигнала, а выход соединен с входами сброса блока 5 усреднения,делителя 9 частоты и счетчика 1.0. Выход счетчика 10 подключен к входу младших разрядов квадратора 4, к входу дешифратора 7 и ЦАП 11, выход которого соединен с вторым входом опорного напряжения АЦП 2. Выход генератора 12 тактовых импульсов подключен к тактовым входам АЦП 2, блока .5 усреднения и делителя 9 частоты, выход которого подключен к тактовому входу счетчика 10.

Устройство работает следующим образом.

До начала рабочего цикла триггер 8 находится в нулевом состоянии, что .поддерживает в состоянии логического О счетчик 10, делитель 9 частоты и блок 5 усреднения. По команде внепг ним импульсом Пуск триггер 8 переводится в единичное состояние, что

0

5

5

0

0

5

5

0

5

снимает сигнал сброса со счетчика 10, триггера 8 и блока 5,

Под воздействием нарастающего фронта тактового импульса генератора 12 тактовых импульсов АЦП 2 преобразует мгновенное значение х- входного сигнала x(t), поступающее с выхода формирователя 1, в соответствующий код п.. Обозначают через двоичную цифру, соответствующую кодовому состоянию счетчика 10, а через о аналоговый эквивалент. При этом ЦАП 11 настраивают так, чтобы кодовому состоянию ц 0...0 соответствовало напряжение i/j, О В, а состоянию /ц

1... 1 соответствовало напряжение (Уц

( 2 -1) 1

--т-р- q В, где г - число двоичных

разрядов счетчика 10; q - величина кванта АЦП 2, В.

Результат квантования п. и двоичная цифра fl/ft поступают соответственно на входы больших и малых разрядов квадратора 4 как сумма (п. ц). При этом нет необходимости в явной операции суммирования, так как разряды операндов п и о/ц не перекрываются. На выходе квадратора 4 получают цифровую величину (п + о ц.), которая поступает на информационный, вход блока 5 усреднения.

Под воздействием спадающего фронта

так.тового импульса блок 5 усредения

фиксирует сумму Л(п , + ц;) . i 1

Процесс практически повторяется до появления импульса на выходе делителя 9 частоты. Этот импульс переводит счетчик 10 в следующее кодовое состояние (OO...OI), которое преобразуется ЦАП 1.1 в на.пряжение о (1/2 )q В. Это напряжение благодаря наличию источника 1 тока смещает все семейство опорных уровней квантования: ; АЦП 2 на величину (l/2 )q В.

При этом семейство опорных уров- -ней квантования задается резистивш 1м делителем напряжения.

Процесс стробирования АЦП 2, формирование квадрата суммы (п j +(/ц) в квадраторе 4 и накопление ее в блоке 5 усреднения происходит аналогичным образом, как и при предшествующем кодовом состоянии счетчика 10.

Цосле перебора всех кодовых состояний счетчика 10 он переходит в исходное нулевое состояние, которое из-

меняет состояние дешифратора 7, Под воздействием фронта с игнала дешифраN

.тора 7 накопленная сумма С (п.+

i I

+ в(ц;), где п - число интервалов квантования АЦП 2, переписывается в блок 6 регистрации, а триггер 8 пе реводится в нулевое состояние. нал сброса, поступающий с выхода триггера 8, переводит блок 5 усреднения, делитель 9 частоты и счетчик 10 в нулевое состояние.

На выходе блока 6 регистрации имеется оценка средней мощности случай- ного сигнала x(t) и устройство подготовлено к следующему циклу работы.

Длительность цикла задается конструктивными признаками и равна

Т N-dt, где N 2 ;

At - период импульсов тактовой последовательности генератора 12 тактовых импульсов; k.- число двоичных разрядов делиг

теля 9 частоты.

Сигнал на выходе ЦАП ,11 является -линейно возрастающим напряжением, которое можно аппроксимировать функци ей

x(t) ---- t.

( Доказывают, jiTO

(t)c/

П

X(t)c/t

xCTn + «i}l . х(Т„)р

A

A t J T.n

т; 2:1о

iTni+ lLl

(TJ

-. i,-..a

A

Таким образом, оценкой квадрата произвольного мгновенного значения xCl . + ff), нормированного kA j служит величина (q + ,) . В из

вестном устройстве ошибка квантования мгновенного значения при прочих равных условиях равна tq/n, ошибка

квадрата мгновенного значения (х ±

1 iq/2) X t qx + °7-, которую можно принять равной ±qx.

5

0

5

Q

5

0

5

0

5

В предлагаемом устройстве систематическая погрешность преобразования

снижается до величины - -,,-. Следует,

однако, учесть, что АЦП 2 имеет конечную точность, что ограничивает кажущуюся возможность бесконечного увеличения точности, например, в 2 раза.

Формула изобретения

Устройство для определения средней мощности случайных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок усреднения, выход которого соединен с информационным входом блока регистрации, квадратор, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя, триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник тока, цифроана- логовы преобразователь, счетчик, делитель частоты и дешифратор, при этом выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу первого опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, информационр ый вход которого является информационным входом устройства, выход источника тока подключен к входу второго опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом старших разрядов квадратора, вход мпадлих разрядов которого объединен с входами дешифратора и цифро- аналогового преобразователя и подклю чен к выходу счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом делителя частоты, информационный вход которого объединен с тактовым входом блока усреднения и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход квадратора соединен с информационным входом блока усреднения, вход установки в О которого объединен с входами установки в О счетчика и делителя частоты и подключен к выходу триггера, вход установки в О которого объединен с входом записи блока регистрации и соединен с выходом дешифратора, вход установки в 1 триггера является пусковым входом устройства.

0

Изобретение относится к специа-- лизирсТванным средствам вычислитель- ной техники, предназначенным для ап- паратурного определения характеристик случайных процессов, и может быть использовано для определения средней мощности случайных электрических сиг- налов. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит источник тока, цифроаналоговый преобразователь, счетчик, делитель частоты и дешифратор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок усреднения, квадратор, генератор тактовых импуль- .сов, триггер, блок регистрации и позволяет повысить точность работы устройства путем осуществления за время полного цикла измерения линейного смещения семейства опорных уровней квантования АЦП на величину, равную кванту этого АЦП, и формирования оценок квадрата мгновенного значения входного сигнала. 1 ил. |& (Л

W

12

т

T