Цифровой преобразователь импульсного напряжения Советский патент 1991 года по МПК G01R19/04 

77

сэ со с&

оо со

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения параметров биполярных импульсных сигналов, осложненных случайными и синфазными регулярными помехами, и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для газоэлектроразведки с использованием импульсных методов.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерений случайных импульсных сигналов произвольной формы в присутствии синфазных периодических помех и расширение области применения устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - эпюры импульсов напряжения, поясняющие его работу; на фиг. 3 и 4 - варианты технической реализации первого и второго формирователей импульсов управления; на фиг, 5 - структурная схема накапливающего сумматора.

Цифровой преобразователь импульсного напряжения состоит из первого формирователя 1 импульсов управления, аналого-цифрового преобразователя 2, элемента ИЛИ 3, счетчика 4 числа накапливаемых импульсов, триггера 5, промежуточного регистра 6, второго формирователя 7 импульсов управления, элемента 8 задержки, накапливающего сумматора 9 и регистра 10 результата. Цифрами 11 и 12 обозначены вход и выход устройства, 13- 15 - первый, второй и третий выходы первого формирователя 1 импульсов управления; 16 и 17 - вход и выход второго формирователя 7 импульсов управления; 18 - вход установки в ноль накапливающего сумматора 91, 19- его вход управления; 20 - информационные входы сумматора 9; 21 - его цифровые выходы. Вход формирователя 1. импульсов управления объединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 2 и подключен к входу 11 о К первому выходу первого формирователя 1 импульсов управления подсоединены объединенные тактовый вход счетчика 4 числа накапливаемых импульсов н один из входов элемента ИЛИ 3. К второму и третьему выходам первого формирователя 1 импульсов управления подсоединены тактовый вход триггера 5 и вход запуска аналогоцифрового преобразователя 2 соответственно. Знаковый выход ана-- лопгцифрового преобразователя 2 объединен с вторым входом элемента ИЛИ 3, к выходу которого подключен вход установки в единицу триггера 5. К цифровым выходам аналого-цифрового преобразователя 2 подсоединены инфорQ мационные входы промежуточного регистра 6, вход синхронизации которого объединен с входом второго формирователя 7 импульсов управления и выходом конца преобразования аналого5 цифрового преобразователя 2. К выходу счетчика 4 числа накапливаемых импульсов подключены вход элемента в задержки и вход синхронизации регистра 10 результата. Выход элемента 8

0 задержки соединен с входом установки в ноль накапливающего сумматора 9. Выход триггера 5 объединен с входом управления сумматора 9, информационные входы которого подключены к вы5 ходам регистра 6. Выход второго формирователя 7 импульсов управления объединен с входом установки в ноль регистра 10 результата, информационные входы которого присоединены к

Q выходам накапливающего сумматора 9, а выходы регистра 10 подключены к клеммам 1J,л

Цифровой преобразователь импульсного напряжения производит измерение в фиксированные моменты времени значений знакочередующейся последовательности импульсов напряжения на фоне случайных и синхронных аддитивных помех и работает следующим образом.

Пусть на вход 11 устройства поступает знакочередующаяся последователь- 5 ность экспоненциальных импульсов напряжения, представленная на диаграм-, ме а Фиг. 2.

Под действием входной последовательности на первом 13, втором 14 и третьм 15 выходах формирователя 1 импульсов управления образуются импульсные последовательности, представленные на диаграммах S, Ь и а , соответственно, причем импульсы на диаграмме о- соответствуют времени задержки 2Э (диаграмму i на фиг.2), на котором производится измерение значения Uc входного сигнала. Импульсы на выходе 13 формирователя 1

появляются в момент поступления положительных информационных импульсов напряжения. Триггер 5 управляется по тактовому входу положительным фронтом импульсов напряжения с второго выхода 14 формирователя 1, а по входу установки в единицу - положительным потенциалом. Учитывая тот факт, что длительность Т0 импульсов на выходе 13 больше времени нарастания фронта импульса на выходе 14 формирователя 1, то при одновременном поступлении импульсов с выходов 13 и 14 формирователя 1 на соответствующие входы триггера 5 , последний всегда будет переведен в состояние логической единицы. Сигнал с выхода триггера 5 подается на вход управления накапливающего сумматора 9, который при потенциале логической единицы находится в режиме суммирования двоичных чисел, поступающих на его информационные входы 20, а потенциалом логического нуля переводится в режим вычитания.

Положительными импульсами напряжения с выхода 15 формирователя 1 запускается аналого-цифровой преобразователь 2 и на его цифровых выхода образуются в двоичном коде значения входных сигналов, соответствующие моментам времени Сэ . При поступлени положительного информационного импульса на знаковом выходе аналого- цифрового преобразователя 2 устанавливается потенциал логического нуля, в противном случае - логической единицы. На выходе конца преобразования аналого-цифрового преобразователя 2 каждый раз в момент окончания преобразования аналогового сигнала в двоичный код образуется короткий положительный импульс, используемый для записи цифрового значения сиг- нала в регистр 6.

Поскольку на выходе триггера 5 при положительном информационном импульсе имеется потенциал логической единицы, то сумматор 9 находит- ся в режиме суммирования и полуденное в двоичном коде значение входного сигнала складывается с предыдущим значением двоичного числа на выходе последнего.

В момент появления отрицательного информационного импульса триггер 5 переводится по тактовому входу в нулевое состояние (лиаграмма & на фиг.2)

0

5

0

5

5

Однако в момент окончания преобразования значения отрицательного информационного импульса на знаковом выходе аналого-цифрового преобразователя вырабатывается короткий положительный импульс, который поступает через элемент ИЛИ на вход установки в единицу триггера 5 и возвращает последний в состояние логической единицы (диаграммае на фиг.2). Следовательно, полученное в двоичном коде значение отрицательного информационного импульса складывается в сумматоре 9 со значением положительного информационного импульса. Описанный процесс многократно повторяется. После регистрации заданного числа М0 пар разнополярных информационных импульсов на выходе счетчика 4 импульсов накопления появляется короткий положительный импульс, поступающий на вход синхронизации регистра 10 результата. Под действием этого импульса результат суммирования переписывается в регистр 10 и на его выходе появляется число 2/Ио

п 2kM0UC; 1 1

где k const - коэффициент преобразования значений Ъ в двоичный код.

Задержанным с помощью элемента 8 задержки импульсом с выхода суетчика 4 обнуляется сумматор 9. Далее процесс накопления значений М0 пар раэ- нополярных информационных импульсов непрерывно повторяется. Суммирова- 0 ние 2М0 значений входного сигнала обеспечивает подавление случайных

0

5

помех в раз.

Рели же на информационный сигнал наложена синфазная регулярная помеха (диаграмма ж на фиг,2), причем ипомехи Uc, на выходе триггера

появляется последовательность импульсов, показанная на диаграмме я- фиг.2 и после действия одной пары разно- полярных информационных импульсов двоичное число на выходе сумматора 9 изменится на величину.

An; k(Un + Uc)-(Un - Uc)l 2kU..

J v

т.е. обеспечивается подавление регулярных помех. В случае, когда UncUcJ

сумматор 9 работает в режиме суммирования и

An- k(Un + UC)+(U0 - U-n) 2kUc.

Следовательно, в заявляемом устройстве наряду со статистической обработкой информационных сигналов осуществляется подавление синфазных регулярных помех.

Для обеспечения начального условия п(0) 0 устройство содержит второй формирователь 7 импульсов управления, вырабатывающий на своем выходе короткий положительный импульс во время 1 отсутствия информационных импульсов на входе 11 заявляемого устройства.

Первый формирователь 1 импульсов управления (фиг.З) состоит из дифференцирующего элемента 22, соединенного через усилитель-нормализатор амплитуды 23 с катодом диода 24 и входом выпрямителя 25. Анод диода 24 через резистор 26 соединен с общим проводом. Одновибратор 27 соединен с входом выпрямителя 25.

Второй формирователь импульсов управления (фиг,4) содержит два тригера 28 и 29, генератор 30 тактовых импульсов-, соединенный выходом с входом триггера 29, выход которого через элемент 31 задержки и делитель 32 частоты,- соединен с входом формирователя импульсов управления. В нормальном состоянии на выходе триггера 29 и, следовательно, элемента 31 задержки имеется потенциал логического нуля, при котором делитель производит деление частоты импульсов с инверсного выхода генератора 30 в Р раз. Коэффициент Р выбирается из условия

V

где f - частота следования импульсов с выхода генератора 30 Т. - период следования знакочередующихся информационных импульсов.

При наличии на входе 11 устройства информационного сигнала делитель 32 сбрасывается в нуль импульсами, поступающими на R-вход с выхода элемента задержки, и на его выходе все время поддерживается потенциал логического нуля. Во время отсутствия

входных импульсов на выходе делителя появляются короткие положительные импульсы с частотой Р fQ, предназначенные для установки в нуль регистра 10 результата, т.е. для автоматической установки нуля на выходе заявляемого устройства. Накапливающий сумматор 9 (фиг.5) состоит из элемента 33 задержки, арифметического устройства 34 и регистра 35.

Устройство обеспечивает обработку последовательностей знакочередующихся импульсов напряжения произ,. вольной формы, в частности, синусоидальной и экспоненциальной. Кроме того, в нем осуществляются подавление аддитивных регулярных синфазных помех и автоматическая установка нуля на выходе при отсутствии.

0

Формула изобретения

f

0

Цифровой преобразователь импульсно- 5 го напряжения, содержащий входную клемму, соединенную с входом аналого- цифрвого преобразователя, счетчик числа накапливаемых импульсов, выход которого соединен с входом син- Q хронизации регистра результата, выходы которого соединены с выходными клеммами устройства, накапливающий сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений случайных импульсных сигналов произвольной формы в присутствии синфазных периодических помех и расширения области применения устройства, в него введены два формирователя импульсов управления, элемент ИЛИ, промежуточный регистр, триггер и элемент задержки, причем вход первого формирователя импульсов управления соединен с входной клеммой, к г|ервому входу первого формирователя импульсов управления подключены объединенные тактовый вход счетчика чисЦа накапливаемых импульсов и первый вход элемента ИЛИ, второй выход первого формирователя импульсов управления соединен с тактовым входом триггера, третий выход первого формирователя импульсов управления соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход знака которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом предустановки триггера в состояние

5

5

логической единицы, цифровые выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами промежуточного регистра, вход синхронизации которого соединен с входом второго формирователя импульсов управления и подключен к выходу завершения преобразования аналого-цифрового преобразователя, выход триггера соединен с входом управления накапливающего сумматора, информационные входы которого подключены к выходам проме

жуточного регистра, вход предустановки в состояние логического нуля накапливающего сумматора через элемент задержки подключен к выходу счетчика числа накапливаемых импульсов, выход второго формирователя импульсов управления соединен с вхо- ,дом предустановки в состояние логического нуля регистра результата, информационные входы которого соединены с выходами накапливающего сумматора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров биполярных импульсных сигналов, осложненных случайными синфазными регулярными помехами. Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерения значений случайных импульсных сигналов произвольной формы в присутствии синфазных периодических помех, расширение области применения. Цифровой преобразователь импульсного напряжения состоит из первого формирователя 1 импульсов управления, аналого-цифрового преобразователя 2, элемента ИЛИ 3, счетчика числа накапливаемых импульсов 4, триггера 5, промежуточного регистра 6, второго формирователя 7 импульсов управления, элемента 8 задержки, накапливающего сумматора 9 и регистра 10 результата. Последовательность знакочередующихся импульсов подается на вход 11, цифровой результат фиксируется на выходе 12. Цифрами 13-21 обозначены соответствующие входы и выходы перечисленных блоков. 5 ил. а SS (Л

1П

Фиг. 2

75

Фиг.З

Фие4

Фиг. 5