Измеритель отношения сигнал/шум телевизионного сигнала Советский патент 1990 года по МПК G01R29/26 

на

на 38Н

сд

00 СО 05

со о

Изобретение может быть использовано при определении отношения сигнал/шум телевизионных приемников и чувствительности телевизионных усилительных микросхем для измерения средней амплитуды повторяющихся импульсных сигналов, а также для измерения их временных интервалов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения измерения временных интервалов импульсных сигналов. Для этого в устройство введены последовательно соединенные второй блок 13 задержки, второй логический блок 14, ждущий мультивибратор 15 и второй счетчик 15, а также третий 18 и четвертый 19 логические блоки и триггер 17. Для измерения отношения сигнал/шум используются компаратор 1, первый вход которого подключен к входной клемме 2, а второй - к выходу цифроаналогового преобразователя 3, последовательно соединенные генератор 5 импульсов, первый логический блок 4, первый счетчик 8 и интерфейсный блок 7, а также первый блок 10 задержки, вход которого соединен с клеммой 12 для подключения источника тактовых импульсов, и формирователь 6 импульсов. Один из входов интерфейсного блока 7 соединен с клеммой 11 для подключения к источнику импульса запуска, а через шину 9 подключен к микроЭВМ. 7 ил.

импульия

И

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при определении отношения сигнал/шум телевизионных приемников и чувствительности телевизионных усилительных микросхем для измерения средней амплитуды повторяющихся импульсных сигналов, а также для измерения их временных интервалов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения временных интервалов импульсных сигналов.

На фиг. 1 представлена структур- ная схема измерителя отношения сиг- .дал/шум; на фиг. 2 - структурная схема блока интерфейса измерителя; на фиг. 3 - временные диаграммы работы измерителя; на фиг. 4 - функция рас- пределения вероятности шумового сигнала; на фиг. 5 - временные диаграммы работы компаратора и первого логического блока; на фиг. 6 - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого измерителя в режиме измерения временных интервалов; на фиг. 7 - временные диаграммы, логического блока. .- „

Измеритель содержит (фиг. 1) ком- паратор 1, первый вход которого подключен к входной клемме 2,. второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 3, а выход компаратора 1 подключен к одному входу логического блока 4, к соответствующим входам которого подключены выход генератора 5 импульсов высокой частоты, формирователя 6 импульсов и интерфейсного блока 7. Выход логического блока 4 подключен к счетному входу счетчика 8, вход Сброс которого и шина выходов подключены к интерфейсному блоку 7, подключенного к магистрали 9 микроЭВМ и через шины - к блоку 10 задержки, формирователю 6 импульсов и цифроаналоговом преобразователю 3, а также к клемме 11 для подключения источника сигнала запуска. Вход блока 10 задержки под- ключей к клемме 12 для подключения к источнику тактовых импульсов, синхронных с импульсами синхронизации строк телевизионного сигнала. Кроме того, он содержит последовательно соединенные второй блок 13 задержки, второй логический блок 14, ждущий мультивибратор 15 и второй счетчик

5

5 0

0 5 0 5

0

5

(счетчик склонов измеряемого сигнала) 16, причем второй вход второго логического блока 14 и вход второго блока 13 задержки объединены между собой и подключены к выходу компаратора 1, а выход данных интерфейсного блока 7 через шину соединен с одноименным входом второго счетчика 16, а также триггер 17, третий логический блок 18, включенный между выходом формирователя 6 импульсов и соответствующим входом первого логического блока 4, четвертый логический блок 19, включенный между выходом сигналов Прерывание 2 формирователя 6 им - пульсов и входом интерфейсного блока 7, выход Сброс прерывания которого соединен с одноименным входом четвертого логического блока 19, вход установки триггера 17 подключен к выходу формирователя 6 импульсов, вход Сброс соединен с выходом второго счетчика 16, а выход соединен с объединенными вторыми входами третьего 18 и четвертого 19 логических блоков, третьи входы которых соединены между собой и подключены к выходу интерфейсного блока 7.

Интерфейсный блок 7 (фиг. 2) состоит из подключенных к магистрали 9 блока 20 выборки адреса, шинных буферов 21 данных, буферов 22 управляющих сигналов. Выходы блока 20 выборки адреса, шинных буферов 21, буферов 22 управляющих сигналов подключены к блокам 23 и 24 параллельного интерфейса. Входы блока 23 параллельного интерфейса через шину подключены к выходам счетчика 8, а выходы - к блоку 10 задержки. Один буфер канала блока 24 параллельного интерфейса подключен к формирователю 6 импульсов, другой буфер подключен к цифроаналоговому преобразователю 3, к счетчику 16 склонов, остальные разряды буфера подключены к счетчику 8 (сигнал Сброс), блоку 10 задержки (сигнал Разрешение), логическому блоку 4 (сигнал Калибровка) к логическим блокам 18 и 19 (сигнал Из- . мерение длительности). Сигналы прерывания от клеммы 11 запуска (Прерывание 1) и формирователя 6 импульсов (Прерывание 2) через буфер 25 прерывания поступают в магистраль 9 ЭВМ.

Измеритель в режиме измерения отношения сигнал/шум работает следующим образом.

В исходном состоянии на клемму 12 поступает телевизионный сигнал, показанный на фиг. За, а сигнал Измерение длительности имеет нулевой логический уровень..

На блок 10 задержки поступают так товые импульсы с клеммы 12, синхронные с импульсами синхронизации строк на интерфейсный блок 7 поступают запускающие импульсы с клеммы 11, синхронные с началом передачи сигнала ступенчатой формы в каждом поле телевизионного сигнала (строки 24 и 334)

Измерение отношения сигнал/шум состоит из ряда последовательных измерений: измерение размаха сигнала от уровня черного (ступенька 1 на фиг. За) до уровня белого (ступенька 6 на фиг. За) и измерение эффективного напряжения шумов (на ступеньках 3 или 4 на фиг. За). Измерение размаха сигнала состоит из измерения среднего напряжения ступенек (6 и 1, по фиг. 3) и вычитании их разности.

Кривая распределения флюктуацион- ных шумов описывается законом плотности распределения вероятности

u-Lt. ,1

P(U)«

1

U.3/

(О

F(U)u«,tV2f

cIU

Л-to

где эффективное напряжение ту- мов;

Utp - среднее напряжение ступеньки сигнала на фиг. За;

U - моментное напряжение сигнала.

Функция распределения вероятностей такого сигнала будет

U .a 1С а иш,

(2)

Выражение (2) позволяет определить эффективное напряжение шумов иш . Для этого рассчитаем значения функции распределения вероятности при значениях и-иср ±иыэфи U-Ucp 0 средняя амплитуда), которые приведены ниже:

F(U)

0,1587

0,5

0,8413

На Лиг. 4 проиллюстрировано применение выражения (2). Как видно из фиг. 4, определяя уровень сигнала по заданному значению функции распределения вероятностей F(U), можем определить значения напряжений, соответствующие UH , UCp , Ufl и рассчитать отношение сигнал/шум по фиг.За:

- ---З1 ч тт

UBi-UH3

(3)

5

0 5

0

5

0

5

0

5

и

uH5,uR3

где Ucp1,UCp6- среднее напряжение 1 6 ступенек при F(U) 0,5;

напряжения 3 ступеньки при F(U)0,8413, 0,1587 соответственно. В случае другого закона распределения плотности вероятности при определении эффективного напряжения шумов ишэ необходимо для напряжений UH и Ue (фиг. 4) задать другие нормы значения функции распределения вероятностей.

Значение функции распределения вероятностей в предлагаемом измерителе вычисляется в следующем порядке Сначала проводится калибровка измерителя. Для этого, после запуска ЭВМ, на интерфейсный блок 7 в буфере блоков. 23 и 24 параллельного интерфейса записывается информация о величине задержки блока 10 задержки и длительности импульса формирователя 6 импульсов. При поступлении импульса запуска с клеммы 11 он через буфер 25 прерывания поступает в ЭВМ. ЭВМ через интерфейсный блок 7 выдает импульс сброса счетчику 8, выдает сигнал калибровки в логический блок 4 и подает сигнал разрешения на блок 10 задержки, разрешающий запуск блока 10 задержки тактовыми импульсами с клеммы 12. Блок 10 задержки после установленного времени (фиг. Зв), совпадающего с началом появления выбранной ступеньки телевизионного сигнала (фиг. За), эапус- кает формирователь 6 импульсов, Формирующий импульс заданной длительности, совпадающей или меньшей с. длительностью выбранной ступеньки- сигнала (фиг. Зг). Выходные импульсы формирователя 6 импульсов поступают в логический блок 4 и в момент их появления, при наличии сигнала калибровки, логический блок 4 пропускает импульсы генератора 5 на счетный

вход счетчика 8, который проводит их подсчет. Логический блок А выполняет функцию (Ц-(,Р,/Р5Р,/Ь, гДе Q, Q4 Q QT QT8 - выходные сигналы блоков, обозначенных соответствующими номерами. При этом третий логический блок 18 пропускает сигналы cbop- мирователя 6 импульсов без изменения, так как он выполняет функцию Q ( . Q&- Qz, где Q24 нулевое значение сигнала Измерение длительности. Для увеличения точности калибровки проводится в течение NK строк телевизионного сигнала и за это время в счет чике 8 накапливается калибровочное число

М N

L H ЛК

Ј„

(4)

где

1)п - длительность импульса формирователя 6 импульсов; f - частота импульсов генератора 5.

Подсчет количества строк N к телевизионного сигнала проводит ЭВМ по сигналу Прерывание 2 (фиг. Зе), задаваемому формирователем 6 импульсов через интерфейсньй блок 7. При подсчете количества строк до Nk ЭВМ снимает сигналы разрешения, калибровки и проводит считывание числа Mh с выходов счетчика 8 и ждет следующего импульса запуска с клеммы 11 через интерфейсньй блок 7 (сигнал Прерывание 1). В ЭВМ через интерфейсный блок 7 на преобразователь 3 поступает код 100...00, (длиною п разрядов), которьй преобразуется ЦАП 3 в аналоговую величину Uoc, которая равна произведению множителя 2п /2п-1 на полную шкалу выходных напряжений ци Ьроаналогового преобразователя 3, сбрасывается в О счетчик 8, на блок 10 задержки поступает сигнал разрешения, разрешающий запуск блока 10 задержки тактовыми импульсами с клеммы 12. Выходные импульсы блока 10 задержки запускают формирователь 6 импульсов, выходной импульс которого через третий логический блок 18 поступает на логический блок 4. Компаратор 1 сравнивает напряжение, поступающее с ЦАП 3, с входным напряжением выбранной сту-% пеньки телевизионного сигнала (фиг. 5а). На выходе компаратора, в момент времени, когда входное на- пряжение превышает напряжение, поступающее с ЦАП 3, на выходе компаратора 1 появляется сигнал логической 1 (фиг. 56), в течение которого через логический блок 4 на счетчик 8 поступают импульсы от генератора 5 (фиг. 5в). После Nn тактов, считанных ЭВМ по- сигналу Прерывание 2, выдаваемому формирователем 6 импульсов, ЭВМ через интерфейсный блок 7 снимает сигнал разрешения, блок 10 задержки больше не запускается от тактовых импульсов с клеммы 12, считывая содержимое счетчика 8, равное

n-Nrff. Х-С;,

(5)

где

- длительность импульсов на выходе компаратора 1, в течение которых, в пределах импульса Сп, входной сигнал превышает заданный уровень цифроаналогового преобразователя 3. ЭВМ, поделив выражения (5) на

(А), рассчитывает значение функции

распределения вероятностей

п

F(U) 1:,Ик ГЧ1- из« MR N

(6)

5

0

0

5

и сравнивает с заданным для данной измеряемой ступеньки телевизионного сигнала (фиг. За) значением функции распределения вероятностей в соответствии с выражением (3). Если измеренное значение F(U)U3M больше заданного значения F(U)5a/1, то после поступления следующего импульса запуски с клеммы 11, в новом такте измерения, аналогичном предыдущему, старший разряд .кода, поступающего на блок из ЭВМ, остается в состоянии логической 1 и логическая 1 выдается в следующем (п-2)-ом разряде кода. Если, од- 5 нако, F(U)(U)3aA, то старший

(п-1)-й разряд кода обнуляется. И в том, и в другом случае для разряда с номером (п-2), представляющего одну четверть полной шкалы, определяется значение Аункции распределения вероятности F(U)M3V. Процесс преобразования завершается после того, когда будет проверен младший разряд. При этом код, поступающий из ЭВМ на ПАП 3, является результатом измерения напряжения для данной ступеньки телевизионного сигнала (фиг. За) при заданном значении функции распределения вероятности F(U)JC(d. Проведя

измерения среднего напряжения при F(U)0,5 в 6 и 1 ступеньках телевизионного сигнала (сЬиг. За) и при F(U)0,1587 и F(U)0,841 в 3 или 4 ступеньке по выражению (3), ЭВМ рассчитывает значение отношения сигнал/ шум у.

Измеритель в режиме измерения временных интервалов работает следующим образом.

Измеряемый сигнал поступает на клемму 2. Уровень отсчета временного момента задает выходной сигнал цифро аналогового преобразователя 3. После запуска ЭВМ на интерфейсный блок 7, в буфера блоков 23 и 24 параллельных интерфейсов записывается код уровня (напряжения) отсчета временного момента, поступающий на цифроаналоговы преобразователь 3, код времени задержки, поступающий на блок 10 задержки, код числа склонов, поступающий на счетчик 16, код длительности импульса, формируемого формирователем 6 импульсов, высокий уровень сигнала Измерение длительности (О14) , задающего режим измерения временных интервалов, и из интерфейсного блока 7 подается сигнал Сброс на счет- чик 8.

При поступлении запускающего импульса (Лиг. 6а) на интерфейсный блок 7 буфер 25 прерывания формирует через буфер 22 управляющих сигна- лов, блок 24 параллельного интерфейса сигнал Разрешение (Фиг. 6б), запускающий блок 10 задержки. После заданной задержки запускается формирователь 6 импульсов, выходной им- пульс которого Qt (фиг. 6в) опрокидывает триггер 17, выходной сигнал которого проходит через логический блок 18 (сЬиг. 6г), выполняющий функцию Q,,Qt-QMVQnQw, где Q6,Qn,Q выходные сигналы блоков, обозначенных соответствующими номерами. Выходной сигнал третьего логического блока 18, поступающий на первый логический блок 4, выполняющий функцию vQ5Qi«Q7 разрешает проход импульсов высокой частоты (фиг. бе) генератора 5 на счетчик 8. Конец счета счетчика 8, т.е. момент фиксации временного интервала, задает счетчик 16, считывающий число склонов (фронтов) (Лиг. 6ж) измеряемого сигнала. Выделение склонов выполняется с помощью второго блока 13 задержки и логического Рлока 14, выполняющего функцию Q Q. ,э (Ъиг. 7). Ждущий мультивибратор 15, блокирующий подсчет склонов на длительность выходного импульса ждущего мультивибратора 15, служит для исключения ложного подсчета склонов из-за влияния шумов (дребезга) фронтов (фиг. 6д). Блок 13 задержки задерживает выходной сигнал компаратора 1 на время, необходимое для формирования импульса логическим блоком 14 Qt (см. фиг. 7), запускающего ждущий мультивибратор 15. Длительность импульса ждущего мультивибратора 15 должна быть больше длительности ожидаемого дребезга Фронтов (см. фиг. 6д, ж) и меньше промежутка времени между возможными появлениями склонов на измеряемом сигнале. После подсчета заданного числа склонов счетчик 16 выдает сигнал заема Q (4иг. 6з), опрокидывающего триггер 17, выходной сигнал которого поступает на логический блок 19, формирующий сигнал прерывания Q,, (см. фиг.би для управляющей ЭВМ. Логический блок ,19 состоит из триггера и логической цепи, выполняющей функцию Q44.. Пре- 1рывание 2 Q14Qn, выходной сигнал которой срезом опрокидывает триггер, выдающий сигнал прерывания, который поступает через интерфейсный блок 7 на ЭВМ, указывая, что измерение закончено, разрешается считывание результата со счетчика 8, Сигнал Q .j, поступающий через логический блок 18 на логический блок 4, запрещает поступление импульсов из генератора 5 импульсов высокой частоты на счетчик 8.

Результат измерения считывается через блок 23 параллельного интерфейса, блок 21 шинных буферов данных.

После обработки результатов измерния подается от ЭВМ через интерфейсный блок 7 сигнал сброса прерывания, сбрасывающий триггер прерывания логического блока 19 (см. фиг. 6к). Если требуется измеритель длительности импульсов или период, то ЭВМ запускает измерение повторно, запрограммировав другое, необходимое число склонов, и вычисляется в ЭВМ требуемый временной

параметр.

Формула изобретения

Измеритель отношения сигнал/шум телевизионного сигнала, содержащий

компаратор, один вход которого соединен с входной клеммой, а другой - с выходом цифроаналогового преобразователя, источник тактовых импульсов, источник импульсов запуска, последовательно соединенные генератор импульсов высокой частоты, логический блок, счетчик и интерфейсный блок, а также последовательно соединенные блок задержки и формирователь импульсов, при этом выход компаратора и выход калибровки интерфейсного блока подключены к соответствующим входам логического блока, интерфейсный блок через однонаправленные шины подключен соответственно к входам цифроаналогового преобразователя, блока задержки и формирователя импульсов, к соответствующему входу интерфейсного блока подключен источник импульсов запуска, а управляющие выходы интерфейсного блока соединены соответственно с входом Сброс счетчика и входом Разрешение блока задержки, синхронизирующий вход которого подключен к выходу источника тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные второй блок

задержки, второй логический блок, ждущий мультивибратор и второй счетчик, третий логический блок, четвертый логический блок и триггер, вход установки которого подключен к выходу формирователя импульсов, вход сброса соединен с выходом второго счетчика, а выход соединен с вторыми

входами третьего и четвертого логических блоков, третьи входы которых объединены между собой и подключены к выходу интерфейсного блока, при этом первый вход третьего логического блока подключен к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого подключен к первому входу четвертого логического блока, выход которого подключен к входу прерывания

интерфейсного блока, выход Сброс которого соединен с одноименным входом четвертого логического блока, причем выход третьего логического блока подключен к четвертому входу

первого логического блока, второй вход второго логического блока и вход второго блока задержки объединены между собой и подключены к выходу компаратора, а выход данных интерфейсного блока через шину соединен с одноименным входом второго счетчика.

Физ. 2

О 0,159 0,5 0,8f/f Фие. Vs

1539690

а

ft

импдльсы запуска 11 П /П . п п п П П п п

Измеряемый сигнал (клемма г)

д л/Ui

1 измеряемый

.

A«v к

,/

5 ж

®16 t ждцщего муяь тийи0ратор

CL

19

и

Сброс прерывания Фие.6

Фм.5

Дребезг ,/ фронта i

Aft 7