Способ стробоскопического преобразования повторяющихся электрических сигналов Советский патент 1991 года по МПК H03M5/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для исследования формы электрических сигналов с нестабильным периодом повторения в автоматических цифровых измерительных системах, в частности в цифровых осциллографах.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ на фиг. 2 - структурная электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Сущность изобретения заключается в том, что нониусным методом формируют шкалу времени с делениями ДТ Т,,,.- КТМ , где К 1,2,3,,.., синхронизируют указанную шкалу с входным сигналом, определяют, по какому делению полученной временной шкалы формируется случайный относительно входного сигнала стробимпульс, и номер этого деления шкалы используют в качестве номера (адреса) взятой выборки.

Способ осуществляют следующим образом.

О5 СО

00

СО

00

Из входного сигнала (фиг.1а) формируют синхронную последовательность (фиг.1 б) стандартных импульсов. Далее формируют образцовую по- следовательность импульсов (фиг.1в) с периодом повторения Т и дополнительную образцовую последовательност импульсов (фиг.1г) с периодом повторения Т.42.. Расстройка Д. Т Т12 КТ 0, где К 1,2,3,..., является ценой деления шкалы времени, формируемой при сличении образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, и ее выбирают равной задан- ному шагу дискретизации входного сигнала.

Затем выделяют моменты точных совпадений импульсов синхронной и образцовой последовательностей (фиг.16,в), .а также моменты точных совпадений импульсов образовой и дополнительной образцовой последовательностей (фиг.1в,г). При этом чоч- ные совпадения импульсов каких-либо двух последовательностей выделяют следующим образом. Импульсами второй последовательности стробируют импульсы первой последовательности. Огибающая взятых подряд выборок представляет собой последовательност расширенных импульсов (фиг.1д)„ В качестве момента точного совпадения принимают момент взятия выборки с заданным значение амплитуды U,

ипмии ие имсш имяке максимальное значение установившейся амплтуды импульса первой последовательности; UnMn«feU() ( номеР выборки, принадлежащей переднему фронту расширенного импульса)„ При использовании выборки, принадлежащей заднему фронту расширенного сигнала, . Значение %/иакс должно удовлетворять условию ишко- OfcMflKfibUc,) - U (,,), При сличении синхронной и образцовой после 5- довательностей в качестве первой используют синхронную последовательность, а в качестве второй - образцовую. При сличении образцовой и дополнительной образцовой последовательностей в качестве первой используют образцовую, а в качестве второй - дополнительную последовательность.

Цапее определяют число А, периодов образцовой последовательности ме ду моментом точного совпадения им

Q Q

5

0

пульсов синхронной и образцовой последовательностей и предшествующим ему моментом точного совпадения .импульсов образцовых последовательностей, В момент точного совпадения импульсов синхронной и образцовой последовательностей разрешают взятие выборки по следующему импульсу дополнительной образцовой последовательности.

Первый импульс дополнительной образцовой последовательности сдвинут во времени относительно первого импульса образцовой последовательности на &Т (фиг.1 в,г). Вторые импульсы образцовых последовательностей сдвинуты во времени один относительно другого на 2 ДТ (фиг.1в,г), и т.д. Таким o6pasoMs в интервале времени между точными совпадениями -импульсов образцовых последовательностей импульсы дополнительной образцовой последовательности дискре- тизируют период Т с шагом UT, причем число шагов дискретизации N Т„/(Т,а- КТ4 ),, (К 1,2,...) такое, что ДТ Ј1 /2. Следовательно, при сличении образцовых последовательностей формируется временная шкала длиной Т /( с N делениями. Выборки берутся в моменты времени, совпадающие с делениями сформированной временной шкалы.

Если импульс синхронной последовательности совпал с А: импульсом образцовой последовательности, то в соответствии с последовательностью операций предлагаемого способа, выборка берется по AJ импульсу дополнительной образцовой последовательности (фиг.1г), сдвинутому на А, ДТ относительно А{ импульса образцовой последовательности и, следовательно, сдвинутому на А;ЙТ относительно импульса синхронной последовательности. Очевидно, что номер взятой выборки относительно начала входного сигнала равен А,.

Последовательно запоминая выборки с разными номерами А«, А « Ј Z, А{ G p3,Nj, где Z - множество целых чисел, получают реализацию из N различных выборок, которые дискрети- зируют входной сигнал с шагом ft Т в интервале времени от начала сигнала До Т„.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит триггеры 1 и 2,

генераторы 3 и 4 импульсов образцовой и дополнительной последовательностей, формирователи 5 и 6, триггер 7, логический элемент ИЛИ 8, логиче- ский элемент И 9, блоки 10 и 11 выделения точных совпадений, блок 12 выборки-хранения (БВХ), логический элемент И 13, триггеры 14 и 15, логические элементы И 16 и 17, аналого цифровой преобразователь (А11П) 18, логический элемент ИЛИ 19, одновиб- ратор 20, логические элементы ИЛИ 21 и 22, счетчик 23, логический элемент И 24, блоки 25 и 26 памяти и счетчик 27 (фиг.2).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 1, 2, 7, 14 и 15, счетчики 23 и 27 установлены в О, работа генераторов 3 и 4 запрещена сигналом, поступающим с выхода триггера 2, работа счетчика 27 запрещена сигналом, поступающим с выхода триггера 7.

В начальный момент времени на S-входы триггеров 1 и 2 поступает импульс Пуск. При этом включаются генераторы 3 и 4 и начинается предварительный этап работы устройства: занесение во все ячейки блока 25 памяти (имеющего организацию N Х1) О, Через логические элементы И 9 и ИЛИ 21 на первый управляющий вход блока 25 поступают импульсы записи эти же импульсы через логический элемент ИЛИ 22 подаются на счетный вход счетчика 23, выходы которого подключены к адресным входам блоков 25 и 26 памяти. Сигнал разрешения записи с выхода триггера 7 подается на вторые управляющие входы WE блоков 25 и 26. Поскольку на информационный вход блока 25 памяти с инверсного выхода триггера 1 поступает уровень 0 через N импульсов генератора 3 во все ячейки блока 25 заносятся О Затем импульс с выхода переполнения счетчика 23 поступает на R-вход триггера 1, логический элемент И 9 блокируется сигналом О с прямого выхода триггера 1, а на информационном входе блока 25 устанавливается уровень 1. Счетчик 23 устанавливается в О.

После этого начинается этап накопления выборок.Цикл взятия выборки протекает следующим образом. Блок 10 выделяет точные совпадения им0

5

пульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, a j блок 11 - импульсов образцовой и синхронной (сформированной из входного сигнала формирователем 5) последовательностей. В момент точного совпадения импульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей импульс с выхода блока 10 устанавливает триггер 14 в 1, в результате чего на счетный вход адресного счетчика 23 через логические элементы И 16 и ИЛИ 22 начинают поступать импульсы образцовой последовательности. В момент точного совпадения импульсов образцовой и синхронной последовательностей импульс, поступающий на S-вход триггера 15,

0 устанавливает последний в 1, вследствие чего следующий импульс дополнительной образцовой последовательности проходит через логический элемент И 17 на вход формирователя

5 6 стробимпульсов и на управляющий вход АЦП 18. По стробимпульсу, поступающему от формирователя 6, БВХ 12 берет выборку входного сигнала. АЦП 18 преобразует значение амплн0 туды взятой выборки р цифровой код и устанавливает его на информационных входах блока 26 памяти, который имеет организацию N т, где га - разрядность кода АЦП 18. По заднему

с фронту импульса с выхода логического элемента И 17 код выборки записывается в блок 26 по адресу АЈ (поступающему от счетчика 23)J по тому же адресу в блок 25 записывается

0 1. Импульс записи поступает на первый управляющий вход блока 26 через логический элемент ИЛИ 19 и далее через логический элемент ИЛИ 21 на вход блока 25. По заднему

5 фронту импульса с выхода логического элемента И 17 одновибратор 20 вырабатывает импульс, который через логический элемент ИЛИ 8 подается на сброс в О (R-входы) триггеров 14 и 15 и адресного счетчика 23. На этом цикл взятия выборки входного сигнала заканчивается. Остальные циклы взятия выборок аналогичны описанному.

Если на S-вход триггера 7 поступает импульс Считывание, то устройство переходит в режим передачи на выход массива выборок, записанных в блоке 26 памяти. При этом на выхо0

5

де Передача массива выборок устанавливается 1м, разрешается работа счетчика 27,а блоки 25 и 26 памяти переводятся в режим считывания информации. Одновременно счетчик 23 устанавливается в О. Импульсы, поступающие на выход устройства через открытый логический элемент И 13, являются тактовыми импульсами считывания. Через логический элемент ИЛИ 19 они подаются на первый управляющий вход блока 26 памяти и далее через логический элемент ИЛИ 21 на аналогичный вход блока 25 и затем через логический элемент ИЛИ 22 на счетный вход адресного счетчика 23.

Таким образом, за N импульсов ге15 тельности, при этом в качестве момента точного совпадения принимают момент взятия по одному из импульсов второй последовательности выборки с заданным значением амплитуды, принератора 3 на выход устройства после- надлежащей определенному (переднему довательно поступают коды выборок, или заднему) фронту импульса первой записанных в ячейках памяти блока 26, .последовательности импульсов, считывают дискретные значения входного сигнала в моменты стробирования 25 (выборки), запоминают эти выборки, присваивая им номера А, где i 0,1,2,...,N,H воспроизводят преобразованный сигнал по выборкам входного сигнала в порядке естествен- носилась 1. При считывании содержи- 30 ного возрастания номеров А-, о т- мого ячейки блока 26 с адресом i, личающийся тем, что, с це- i В Z, 16 о, к одновременно считывается содержимое ячейки с тем же адресом блока 25. Если оно равно 1,

начиная от адреса 0 до адреса N.

Если на предыдущем этапе накопления выборок в ячейку блока 26 памяти с адресом А| записывался код взятой выборки, то в ячейку с тем же адресом А| блока 25 параллельно залью повышения точности преобразования, из входного сигнала формируют синхронную последовательность

6387988

Формула изобретения

Способ стробоскопического преобразования повторяющихся электричес ских сигналов, заключающийся в несинхронном с входным сигналом импульсном преобразовании этого сигнала, при котором формируют образцовую последовательность импульсов с периЮ одом повторения Т, выделяют моменты точного совпадения импульсов двух последовательностей, для чего строби- руют импульсы одной последовательно- ности импульсами другой последова15 тельности, при этом в качестве момента точного совпадения принимают момент взятия по одному из импульсов второй последовательности выборки с заданным значением амплитуды, при надлежащей определенному (переднему или заднему) фронту импульса первой , .последовательности импульсов, считывают дискретные значения входного сигнала в моменты стробирования 25 (выборки), запоминают эти выборки, присваивая им номера А, где i 0,1,2,...,N,H воспроизводят преобразованный сигнал по выборкам входного сигнала в порядке естествен- - 30 ного возрастания номеров А-, о т- личающийся тем, что, с це- ,

надлежащей определенному (переднему или заднему) фронту импульса первой .последовательности импульсов, считывают дискретные значения входного сигнала в моменты стробирования (выборки), запоминают эти выборки, присваивая им номера А, где i 0,1,2,...,N,H воспроизводят преобразованный сигнал по выборкам вхо ного сигнала в порядке естествен- ного возрастания номеров А-, о т- личающийся тем, что, с це

лью повышения точности преобразования, из входного сигнала формируют синхронную последовательность

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для исследования формы электрических сигналов с Нестабильным периодом повторения в автоматических цифровых измерительных системах, в частности в цифровых осцил- лографах.1 Целью изобретения является повышение точности преобразования. Сущность способа стробоскопического преобразования повторяющихся электрических сигналов состоит в том, что нониусным методом формируют шкалу времени с делениями Т12.- кт« где К 1,2,3,..., UT синхронизируют указанную шкалу с входным сигналом, определяют, по какому делению полученной временной шкалы формируется случайный относительно входного сигнала стробим- пульс, и номер этого деления шкалы используют в качестве номера (адреса) взятой выборки. 2 ил. S (Л

то через логический элемент И 24 на ,,- импульсов, формируют дополнительную

счетный вход счетчика 27 поступает импульс Следовательно, в случае, когда на этапе накопления выборок были заполнены все ячейки блока 26 памяти и, соответственно, во всех ячейках блока 25 памяти были записаны 1, то при считывании кода выобразцовую последовательность импульсов с периодом повторения Т 2. (Т ,2 тц) выделяют моменты точного совпадения импульсов образцовой 4Q и дополнительной образцовой последовательностей, определяют число АЈ периодов образцовой последовательности в интервале времени между моментом точного совпадения импульобразцовую последовательность импульсов с периодом повторения Т 2. (Т ,2 тц) выделяют моменты точного совпадения импульсов образцовой 4Q и дополнительной образцовой последовательностей, определяют число АЈ периодов образцовой последовательности в интервале времени между моментом точного совпадения импульборки из -ячейки с адресом N происходит переполнение счетчика 27. Если переполнения счетчика 27 не произош- 45 сов синхронной и образцовой после- ло, то импульс переполнения счетчи- довательностей и предшествующим ему ка 23 устанавливает триггер 7 в О и устройство автоматически переходит

моментом точного совпадения импульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, причем взятие выборки входного сигнала разрешают по следующему после момента точного совпадения импульсов синхронной и образцовой последовательностей импульсом дополнительной

в режим дальнейшего накопления выборок входного сигнала. Если переполнение счетчика 27 произошло, то импульс переполнения поступает на выход Массив заполнен и на R-вход триггера 2, При этом элементы устройства устанавливаются в исходное „ образцовой последовательности, а

состояние и цикл стробоскопического преобразования заканчивается. Для возобновления работы устройства достаточно подать импульс Пуск.

процесс запоминания выборок входного сигнала заканчивают после вз тия Т.( /(Т,2 - КТ/{ ) выборок (К 1, 2,3,...) с различными номерами А;

образцовую последовательность импульсов с периодом повторения Т 2. (Т ,2 тц) выделяют моменты точного совпадения импульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, определяют число АЈ периодов образцовой последовательности в интервале времени между моментом точного совпадения импульсов синхронной и образцовой после- довательностей и предшествующим ему

сов синхронной и образцовой после- довательностей и предшествующим ему

моментом точного совпадения импульсов образцовой и дополнительной образцовой последовательностей, причем взятие выборки входного сигнала разрешают по следующему после момента точного совпадения импульсов синхронной и образцовой последовательностей импульсом дополнительной

процесс запоминания выборок входного сигнала заканчивают после взя- тия Т.( /(Т,2 - КТ/{ ) выборок (К 1, 2,3,...) с различными номерами А;.

I

li

86Ј8E9l

Фиг. 2