Цифровой стробоскопический преобразователь повторяющихся электрических сигналов Советский патент 1988 года по МПК G01R13/02 

ejrffff

(Л

00

оо

05 СО

00

11386913

Изобретение относится к электро- измерительной и импульсной технике и может быть использовано в цифровых осциллографах.

Цель изобретения - повышение точности преобразования нестабильных повторяющихся сигналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - времен-|Q ные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Цифровой стробоскопический преобразователь повторяющихся электричес- . ких сигналов содержит стробоскопический смеситель 1, формирователь 2 строб-импульсов, элемент 3 задержки, формирователь 4 импульсов, генераторы 5 и 6, усилитель-расширитель 7, компараторы 8 и 9, стробоскопический смеситель 10, формирователь 11 строб- импульсов, элемент 12 задержки, элемент И 13, триггер 14, элемент 15 задержки, триггер 16, триггер 17, элемент И 18, усилитель-расширитель 19, аналого-цифровой преобразователь (АДП) 20, триггер 21, одновибратор 22, элемент ИЛИ 23, элементы И 24 и 25, формирователь 26 импульсов.

15

20

25

Выход стробоскопического преобра з ователя 1 через усилитель-расширитель 7 соединен с входом АЦП 20, выход первого генератора 5 соединен с тактовым входов триггера 16, упра ляющим входом триггера 14 и через формирователь 11 строб-импульсов с вторым входом стробоскопического см сителя 1 О . Выход элемента 12 задерж соединен с управляющим входом тригг ра 16, выход которого соединен с третьим входом элемента И 18, первый и второй входы которого соединены с выходами первого- 8 и второго 9 комп раторов. Шина 32 Старт соединена входами начальной установки триггеров 14, 16 и 17 и управляющим входом счетчика 29, выход которого соедине с адресным входом блока 28 памяти, первый управляющий вход которого соединен с шин.ой 34 Запись-считывание и первым входом элемента И 13, выход которого соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 23 и 27, первы вход последнего соединен с выходом элемента И 24, второй вход которого соединен с выходом первого триггера 17, тактовый вход-которого соединен

элемент ИЛИ 27, блок 28 памяти, счет- зо с выходом триггера 14, управляющие

чик 29, шины Вход 30, Установка 31, Старт 32, Установка 33, Запись/считывание 34, шину 35 пер- вого опорного напряжения и шину 36 . второго опорного напряжения, шину 37 Выход и шину 38 логической единицы.

Первый вход стробоскопического смесителя 1 соединен с шиной 30 Вход и через формирователь 4 импульсов с входом элемента 12 задержки и первым входом стробоскопического смесителя.10, выход которого через усилитель-расширитель 19 соединен с первыми входами компараторов 8 и 9, вторые входы которых соединены с шинами 35 и 36. Шины 31 и 33 Установка соединены с входами генераторов 5 и 6, выход последнего соединен с первым входом элемента И 25, вторьм входом элемента И 13, первым входом

входы триггеров 17 и 21 - с шиной 38 логической единицы. Выход триггера 2 соддинен с вторым входом элемента И 25, выход которого соединен через одновибратор 22 с входом начальной установки триггера 21 и первым входом элемента ИЛИ 23, выход которого через формирователь 26 импульсов сое динен с вторым управляющим входом блока 28 памяти. Триггеры 16, 17, 14 и 21 могут быть выполнены в виде 1 -триггеров.

Преобразователь работает следующи образом.

В начальный момент времени импуль приходящий по шине 32 Старт, устанавливает триггеры 14, 16 и 17 и счётчик 29 в О. На шине 34 устанав ливают сигнал Запись, на шинах 31 33 - коды, задающие периоды Т и

35

40

элемента И 24, тактовьм входом триг- 50 р,,; следования импульсов генераторов

гера 14, через элемент 3 задержки и формирователь 2 строб-импульсов с вторым входом стробоскопического смесителя 1, а также через эл-емент 15 задержки с тактовым входом АДП 20, 55 выход которого соединен с информационным входом блока 28 памяти , выход которого соединен с шиной 37 Выход ,

5 и 6 соответственно.

На входы стробоскопического смеси теля 1 и формирователя 4 импульсов подается входной сигнал. На выходе последнего формируется последователь- 1ность стандартных импульсов (фиг. 2а) . Расстройка йТ периодов следования импульсов генераторов 5(фиг. 26) и 6

Q

5

0

5

Выход стробоскопического преобра- з ователя 1 через усилитель-расширитель 7 соединен с входом АЦП 20, выход первого генератора 5 соединен с тактовым входов триггера 16, управляющим входом триггера 14 и через формирователь 11 строб-импульсов с вторым входом стробоскопического смесителя 1 О . Выход элемента 12 задержки соединен с управляющим входом триггера 16, выход которого соединен с третьим входом элемента И 18, первый и второй входы которого соединены с выходами первого- 8 и второго 9 компараторов. Шина 32 Старт соединена с входами начальной установки триггеров 14, 16 и 17 и управляющим входом счетчика 29, выход которого соединен с адресным входом блока 28 памяти, первый управляющий вход которого соединен с шин.ой 34 Запись-считывание и первым входом элемента И 13, выход которого соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 23 и 27, первый вход последнего соединен с выходом элемента И 24, второй вход которого соединен с выходом первого триггера 17, тактовый вход-которого соединен

о с выходом триггера 14, управляющие

входы триггеров 17 и 21 - с шиной 38 логической единицы. Выход триггера 21 соддинен с вторым входом элемента И 25, выход которого соединен через одновибратор 22 с входом начальной установки триггера 21 и первым входом элемента ИЛИ 23, выход которого через формирователь 26 импульсов соединен с вторым управляющим входом блока 28 памяти. Триггеры 16, 17, 14 и 21 могут быть выполнены в виде 1 -триггеров.

Преобразователь работает следующим образом.

В начальный момент времени импульс, приходящий по шине 32 Старт, устанавливает триггеры 14, 16 и 17 и счётчик 29 в О. На шине 34 устанавливают сигнал Запись, на шинах 31 33 - коды, задающие периоды Т и

5

0

0 р,,; следования импульсов генераторов

5 и 6 соответственно.

На входы стробоскопического смесителя 1 и формирователя 4 импульсов подается входной сигнал. На выходе последнего формируется последователь- 1ность стандартных импульсов (фиг. 2а) . Расстройка йТ периодов следования импульсов генераторов 5(фиг. 26) и 6

(фиг. 2в)является ценой деления шкалы времени и выбирается равной заданному

значению шага дискретизации входного сигнала. Например, при Т, 10,О не и заданном значении 4 Т 100 пс период быть равен 10,1 не при К 1, 20,1 НС при К 2 и т.д., где Т, и периоды импульсов с генераторов 5 и 6 соответственно.

f За начало отсчета принимается момент совпадения импульсов генераторо 5 и 6, Этот момент вьщеляют триггеры 14 и 17. После совпадения через элементы И 24 и ИЛИ 27 на счетный вход счетчика 29 начинают поступать импульсы генератора 6. Присвоим совпавшим импульсам номера 0. Следующий импульс генератора 6 сдвинут во времени относительно следующего импульс генератора 5 на л Т (фиг. 26, в). Вторые импульсы генераторов 5 и 6 сдвинуты во времени один относительно другого на 2ЛТ (фиг. 26, в) и т.д. Таким образом, в интервале вре- мени между совпадениями импульсов генераторов 5 и 6 импульсы генератора 6 дискретизуют период Т с шагом ЙТ, т.е. формируется временная шкала длиной Т, с ценой деления 4Т. Номер деления шкалы от ее начала, т.е. номер импульса генератора 6 от момента совпадения импульсов генераторов 5 и 6, определяется состоянием А- счетчика 29, выходы которого подключены к адресному входу блока 28 па- мяти.

Выборка разрешается записью в блок 28 памяти по импульсу генератора 6, следующему сразу после совпадения импульсов генератора 5 и формирователя 4 импульсов. Выделение этого совпадения дает возможность синхронизировать созданную временную шкалу р входным сигналом. Моментом совпадения считается момент времени, в который по.импульсу генератора 5, преобразованному в строб-импульс преобразователем 11, в стробоскопическом смеси- теле 10 бе)ется выборка, лежащая на определенном (переднем или заднем) фронте импульса, поступающего с выхода формирователя 4 импульсов, причем амплитудное значение U (А взятой выборки попадает в интервал напряжений (Uo, UQ + 4U).Принадлежность выборки определен- ному фронту, импульса вьщеляют элемент

ы

13869134

12 задержки и триггер 16. Выполнение условия

и,, V(A- ) Uo + ,

(О

проверяют компараторы 8 и 9. На врем анализа условия (1) компараторами 8 и 9 сигнал с выхода строб-смесителя 10 усиливается и расширяется усилителем-расширителем 19, т.е. смеситель 10, преобразователь 11 и усилитель-расширитель 19 образуют устройство выборки-хранения. При выполнени услоёия (1) и взятии выборки на заданном фронте импульса на выходе элемента И 18 появится сигнал, который установит триггер 21 в 1, что откроет элемент И 25 и разрешит запись выборки в блок 28 памяти по следующему импульсу генератора 6. Импульс записи формируется формирователем 26 импульсов, на вход которого через элемент ИЛИ 23 поступает импульс генератора 6, прошедший чере открытый элемент И 25. Задним фронто этого импульса включается одновибра- тор 22, устанавливающий триггер 21 в О.

Если импульс, синхронный с сигналом последовательности, поступающий с выхода формирователя 5, совпал с А. - импульсом генератора 5, то выборка берется по А «2 импульсу гене- ipaTopa 6, сдвинутому на относительно А римпульса генератора 5 (фиг. 2в) и, соответственно, сдвинутому на А;ЛТ относительно импульса формирователя 4. Очевидно, что адрес взятой выборки будет равен А. Запоминая выборки с различными адресами, в результате получим в блоке 28 памяти массив из N различных выборок (N 0 - емкость блока 28). Такие же выборки были бы получены при последовательной дискретизации входного сигнала с шагом ЛТ в интервале времени от начала сигнала до Т .,., .

При считьгоании полз ченной информации на шине 34 устанавливается сигнал Считывание. При этом открывается элемент И 13 и через него импульсы генератора 6 через элементы ИЛИ 23 и 27 начинают поступать на второй управляющий вход блока 28 памяти и на счетный вход адресного счетчика 29 соответственно. Генератор 5 в режиме считывания выключен. Через N.,, шшульсов генератора 6 информация

из блока 28 будет считана и передана по шинам 37, после чего можно начать новый цикл записи информации о форме сигнала,

Формула изобретения

;

: Цифровой стробоскопический преобразователь повторяющихся электричес- ких сигналов 5 содержащий первьй генератор у аналого-цифровой преобразователь, первый формирователь импульсов, блок памяти, первый триггер, счет- чикд первый элемент И, первый форми- роват ель строб-импульсов,, первый усилитель-расширитель, шины Вход Старт и Выход и первый стробоскопический смеситель р первый вход которого соединен с шиной Bxofl s второй его вход соединен с выходом цервого формирователя строб-импульсов5 а выход через первый усилитель-расширитель соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход кото- рого соединен с информационным входом блока памяти, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования неста- |бильных повторяющихся сигналовS -в него дополнительно введены два компаратора 5 три элемента задержки,, второй генератор, второй стробоскопический смеситель., второй усилитель- расширитель5 второй формирователь строб-импульсов, второй формирователь импульсов 5 одновибратор5 три тригге- ра три элемента И, два элемента ИЛИ, шины Установка и шина Запись-считьшание 5 соединенная с первым вхо

:,-

дом второго элемента И и первым уп-;:, равляющим входом блока памяти, выход iKOToporo соединен с шиной Выход $ |шины Установка соединены соответ- :ственно с входами первого и второго генераторов, выход последнего соеди |нен с первым входом первого элемента И, вторым входом второго элемента И тактовым входом второго триггера и первым входом третьего элемента И, а также через первый элемент задерж- ки с входом первого формирователя строб -импульсов и через второй элемент задержки - с тактовьм входом

Q 5 5

0

5

0

аналого-цифрового преобразователя, яшна Вход соединена через первый , формирователь импульсов с входом третьего элемента задержки и первым входом второго стробоскопического (1 смесителя, вькод которого через второй усилитель-расширитель соединен с первыми входами обоих компараторов, вторые входы которых соединены с первым и вторым опорными напряжениями cooTJBeTCTBeHHOj выход первого (генератора соединен через второй формирователь- строб-импульсов с.вторым входом второго стробоскопического смесителя, тактовым входом третьего триггера и управляющим входом второго триггера, выход третьего элемента задержки соединен с управляющим входом третьего триггера, вход начальной установки которого соединен с теми же входами первого и второго тригге- ров, управляющим входом счетчика и .шиной Старт, выход первого компаратора соединен с первым входом чет- вертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, выход третьего триггера соединен с третьим .входом четвертого элемента И, выход которого соединен с тактовым входом четвертого тригге- ра, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого через одновибратор соединен с входом начальной установки четвертого триггера и первым входом первого элемента РШИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным- входом счетчика, а его .выход соединен с адресным входом блока памяти, выход второго триггера соединен с тактовым входом первого триггера, а его выход соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с.первым входом элемента ИЛИ, выход первого «лемента ШШ .через второй формирователь импульсов соединен с вторым управляющим входом блока памяти5 управляющие входы первого и четвертого тригге-ров соединены вместе и с шиной логической единицы.

Изобретение может быть использовано в цифровых осциллографах. Преобразователь .содержит стробоскопичес. кий смеситель 1, формирователь 2 строб-импульсов, формирователь 4 импульсов, генератор 5, усилитель-расширитель 7, элемент И 13, аналого- цифровой преобразователь 20, триггер t4, блок 28 памяти и счетчик 29. Введение элементов 3, 12.и 15 задержки, генератора 6, компараторов 8 и 9, стробоскопического смесителя 10, формирователей 11 и 26 строб-импульсов, триггеров 16, 17 и 21, элементов И 18, 24 и 25, усилителя-расширителя 19, одновибратора 22, элементов ИЛИ 23 и 27 повышает точность преобразования нестабильных повторяющихся сигналов. 2 ил.