Стробоскопический цифровой преобразователь Советский патент 1989 года по МПК G01R13/02 

31503

Изобретение относится к радиоизме- рител1,ной технике и может быть использовано в прецизионных измерителях параметров сигналов, использующих стро- боскоппческий принцип преобразонания информации, в автоматизированных измерительных системах и комплексах на их основе.

Цель изобретения - повьшение точно ти преобразования исследуемых сигналов аа счет компенсации искажений.

На фиг.1 представлена структурная схема ч тройст1 а: на фиг. 2 - диаграм- Mf , 1ь - С11я;ои;ие работу устройства.

: c i poiicTBO содержит смеситель 1 , У .-.илнтель 2, аналого-цифровой преоб- рл онлтель (АЦП) 3, c tiMaTop f, нуль-ьгплелсор 5, блок 6 памяти (КП) , пер- В 1й Ц1;фроаналоговый преобразователь 7 (ПАИ 1),коммутатор 8, генератор 9 стро- бируюшнх импульсов (геи), второй роаналоговы преобразователь 10 (), реверсивный счетчик 11 (PC), блок 12 управления (БУ), формирова- rej.b 1 3 адреса .

Пергилй нход коммутатора 8 является .ихолом устройства, второй вход соеди- нг- К с выходом ЦАЛ2 10, третий вход С1а-,ч,инен с тpeтьи входом мультиплек- сога 5 и вторым выходом БУ12, третий ныхоя которой соединен с третьим вхо- до,., 6, а четвертый ьыход - шино11 с вхол.ом формирователя 13 адреса, выход коммутатора 8 соединен с первым входом смесителя 1, второй вход кото- рогг соединен с выходом ГСИ 9, а тре- Tifii мход соединен с выходом ЦАП1 7 и HBJiHeTCH выходом устройства, выход смесителя 1 соединен с входом усили- теля 2, В111ХОД которого соединен с входом АЦП 3. выход А1Ц1 3 соединен шкной с первым входом сумматора 4, причем старший разряд выходной шины АЦП 3 сое;;инеи с вторым входами PC 1 1 и БУ 12, ВТОРОЙ вход сумматора 4 соединен шино : ,; входом ILA TI 7 и выходом ВЦ fS, }1торой вход которого соединен )1ином с выходом Формирователя 13 ад- регп. иыход с мматора 4 соединен шиио 1 с iiepiibM входом мультиплексора 5 fii. xo. i, соединен nniHof i с ихо- до( SMii, нторой вход мультиплексооа 5 сос дине} шиной с входом ЦАП2 10 и выхо- Д1.с РС1 1, первый вход которого соединен 1- псричм выходом ЯУ 12, первый вход KnTCiji.M i сор.ч.инен тиной с входом запуск t устр; ;1ства, один разряд шины чг; :..(.. (-1 дмнен с входом ГГЧ Q,

Работа ycTpoficTna (.складывается из ДВУХ циклов - измерения, когда происходит преобразование входных сигналов и компенсацит, при котором происходит уточнение считанных значений сигнала и определение значений, наиболее приб :п1жеипых к исследуемым.

R пежиме измерения сигналов с БУ 1 оставляет коммутатор 8 в положении, при котором исследуем,1Й сигнал поступает на вход смесителя 1. Одновременно на другой вход (по цепи обратной связи смесителя 1 поступает нулевой сигнал с выхода ЦАЛ1 7.Последний образуется при считывании информации из ВЦ 6 под действием сигнала Чтение с БУ 12, а поскольку ничего в БП 6 не записывалось - сигнал нулевой (цепь обратной связи начинает действовать при считывании первой точки и всех последующих) .Под действием строб- импульсов ГСИ 9 в смесителе 1 происходит стробирование его входного сигнала, В результате на выходе смесителя 1 образуется расширенный импульс с амплитудой,пропорциональной значению сигнала в точке считывания .После усиления в усилителе 2 расширенный импульс поступает на вход АЦП 3. После АЦП 3 цифровой код сигнала поступает на сумматор 4. Далее сигнал, пройдя сумма- гор 4 и мультиплексор 5, записывается в БП 6 под действием сигнала Запись с БУ 12 по адресу, указанному формирователем 13 адреса. По истечении действия половины сигнала Запись с БУ 12 код адреса изменяется и происходит запись того же сигнала, но по новому адресу. Далее считывается вторая точка сигнала. По цепи обратной связи снова на один из входов смесителя 1 поступает сигнал, несущий информацию о предыдущем значении входного сигнала. Потом все происходит аналогично описанному для первой точки и т.д. Цикл измерения заканчивается, когда информация о всех считанных точках сигнала будет записана в БП 6.

В режиме компенсации сигнал управления с БУ 12 переключает коммутатор 8 в положение, когда к его входу под- соедр;няется выход ЦАП2 10. Одновременно под действием сигнала БУ 12 начинает работать PC 11. В этом режиме к входу стробпреобразователя прикладываемся эталонное напряжение компенсирующего ЦАП2 10. В устройстве выполняется условие, что нулевому значению

515

выходного напряжения HAiI2 10 и входного напряжения смесителя 1 (входы 1 и 3) соответствует код на выходе 3, равный 100.,,000. Аналогично максимальному положительному напряжение соответствует код 1 11 ... 1 1 1 ; а максимальному отрицательному - 000...000. Рассмотрим считывание первой точки в режиме компенсации. Возможны следую- щие варианты работы схемы компенсации

Вариант 1. L1 0: выходное напряжение ЦАП1 7 положительное. Будем полагать, что на выходе ЦАП1 7 действует код 111,,, 111, При нулевом значении напряжения компенсации на выходе ЦАП2 10 код сигнала на выходе АЦП 3 имеет вид 000,,,000, что соответствует отрицательному расширенному импульсу на выходе смесителя 1, в силу того, что обратная связь в СП отрицательная fl , и положительное выходное напряжение ПАП1 7 превращается в отрицательный сигнал на выходе смесителя 1 , В этом случае на управляющий вход PC 11 поступает О (нуль в старшем разряде выходного кода А1ДП 3) и происходит накопление тактовых импуль сов, действующих на счетном входе PC 11 с БУ 12, В смесителе 1 осуществля- ется стробирование эталонного напряжения аналогично описанному. При -этом БУ 12 обеспечивает подключение выхода PC 11 к входу БП 6 (через мультиплексор 5) а на БП 6 поступает сигнал управления при котором БП 6 работает в режиме чтения информации, записанной в режиме измерения СП, В данном случае это информация о первой считанной точке сигнала. Накопление импульсов в PC 1 1 обеспечивает уреличение кода на входе ЦАП2 10 (фиг,26), При этом происходит возрастание кода на выходе АЦП 3 (фиг,2а), В результате при некотором значении эталонного напряже- ния код на выходе АЦП 3 станет равным 100,,.000, что соответствует нулевому расширенному импульсу на выходе смесителя 1 и истинному значению кода исследуемого сигнала в первой точ- ке считывания. При изменении значения старшего разряда /ШП 3 с О на 1 БУ 12 прекращает подачу импульсов на счетны вход PC 11 (PC 11 перестает работать) Одновременно сигнал управления БП 6 (с БУ 12) и:: мсия1 тся на запись и истинное значение кода исследуемого сигнала запнсынается в НП 6, После этого очередно) импульс запуска при0

O

5 0 5 О 0

17

водит к тому, что БУ 12 подает на формирователь 13 адреса и обеспечивает режим Чтение в БП 6, по уже второй точки исследуемого сигнала, напряжение KOTopoi i теперь будет действовать на одном из входов смесителя 1 , Процесс: компенсации для после- д ыщих точек аналогичен рассмотренному,

Вариант 2, выходное напряжение ЦАП1 7 отрицательное. Будем полагать, что на входе ПЛП1 7 действует код 000,,.000, При нулевом значении напряжения компенсации на выходе ПАП2 10 код сигнала на выходе АЦП 3 имеет 111,,, 111, что соответствует положительному расширенному импульсу на выходе смесителя 1, В чтом случае на управляющий вход PC 11 поступает 1 (изменяется направление счета по сравнению в вариантом 1), и происходит изменение выходного кода PC 11 в сторону уменьшения под действием тактовых импульсов (фиг,2г). Это обеспечивает уменьшение кода на выходе АЦП 3 (фиг,2в), В результате при некотором значении эталонного напряжения код АЦП 3 станет равным 100,,.000, а Cv 12 обеспечит запись в БП 6 истинного значения кода, соответствующего истинному значен1те) сигнала в данной точке.

Таким образом, на входах смесителя 1 действуют два сигнала: один постоянный с выхода ЦАП1 7, соответствующий значению входного сигнала в данной точке, другой - изменяющийся, с выхода ЦАП2 10, таким образом, чтобы осуществилось равенство указанных сигна дов (постоянного и изменяющегося). Момент равенства соответствует переходу старшего разряда АЦП 3 О или , что фиксирует БУ 12,

Описанные операции позволяют скорректировать считанные значения положительных и отрицательных точек сигнала |(путем компенсации) до их истинного значения.

После того, как все значения сигнала в точках стробирования скорректированы и записаны в БП 6, истинное значение сигнала циклически выводится из БП 6 и может быть индицировано на экране ЭЛТ дисплея или использовано для дальнейшей обработки.

Сравнение измеренного значения сигнала (в режиме измерения) с получаемым в результате стробирования эталон7150301

ного напряжения с выхода ЦАП2 10 поз,- воляет путем изменения эталонного сигнала сделать эти значения равными. При этом код эталонного напряжения принимается за код истинного значения входного сигнала. Отметим, что в СП равенство указанных напряжений достигается при переходе старшего разряда АЦП 3 из состояния или , JQ что и фиксирует БУ 12. В конечном итоге искажения компенсируются, а точность преобразования СП повьпиается.

Формула изобретения 5

Стробоскопический цифровой преобразователь, содержащий смеситель, второй вход которого соединен с выходом генератора строб - импульсов, вход которого соединен с шиной запуска, третий вход смесителя соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, являющегося выходом устройст- ва,выход смесителя через усилитель соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен шиной с первым входом сумматора, второй вход которого соединен шиной с входом первого цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования за счет компенсации ис8

кажений, введены мультиплексор, блок памяти, второй цифроаналоговый преобразователь, формирователь адреса, блок управления, реверсивный счетчик и коммутатор, первый вход которого соединен с входной клеммой устройства, второй вход - с выходом второго цифроаналогового преобразователя, выход - с первым входом смесителя, третий вход - с третьим входом мультиплексора и Бторым выходом блока управлеиия, тртий выход которого соединен с третьим входом блока памяти, четвертый выход блока управления через формирователь Адреса соединен шиной с вторым входом блока памяти, первый вход блока управления соединен шиной с входом запуска устройства, первый выход блока управ- ления соединен с первым входом реверсивного счетчика, второй вход блока управления соединен со старшим разрядом выходной шины аналого-цифрового преобразователя и вторым входом ре- версивного счетчика, выход которого шиной соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя и вторым входом мультиплексора, выход которого соединен шиной с первым входом блока памяти, выход которого ши- ой соединен с входом первого цифроа налогового преобразователя, а первый вход мультиплексора соединен шиной с выходом сумматора.

а

Код на ЬыходеАЦП

Ю-ТП

000... 000 Ь

Код на Sbixodf АЦП

Код ма .Входе цАП г

7/7... 77/

100...000

000... 000

Код на 8)(0де ЦАП2

Г77...777

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в измерителях параметров сигналов. Цель изобретения - повышение точности преобразования сигналов. Устройство имеет два режима работы: преобразование и компенсация. В режиме преобразования исследуемые сигналы поступают через коммутатор (К) 8 на стробоскопический смеситель 1 и через усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, сумматор 4, мультиплексор 5 записываются в блок 6 памяти (БП). В режиме компенсации на вход смесителя 1 через К 8 поступает медленно меняющийся эталонный сигнал с цифроаналогового преобразователя 10, который компенсирует записанный исследуемый сигнал, поступающий на смеситель 1 с БП 6 через цифроаналоговый преобразователь 7. Сигнал прекращения компенсации одной точки исследуемого сигнала формируется аналого-цифровым преобразователем 7, управляющим реверсивным счетчиком 11 (РС). Истинное значение данной точки сигнала записывается с РС 11 в БП 6. Введение в устройство мультиплексора 5, БП 6, цифроаналогового преобразователя 10, формирователя 13 адреса, блока 12 управления, РС 11 и К 8 уменьшает искажения, вносимые входными блоками устройства и повышает его точность. 2 ил.

100... 000

000... 000

Составшель В. Григорьевский

Редактор С.Пекарь Техред М.Ходанич

Заказ 5081/55

Тираж 714

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

О 00... О00

Фие.г

Корректор М.Шароши

Подписное