ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД Советский патент 1974 года по МПК H03M1/50 

(1

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике.

Известен преобразователь напряжения в пифровой код, содержащий сравнивающее устройство, устройство управления, логическое устройство, счетчик, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, состоящий из регистра памяти, двух разнополярных источников образцовых напряжений, измерительных ключей и дискретного делителя, источник дополнительных образцовых напряжений, состоящий из дискретного делителя, дополнительных измерительных ключей и двух разнополярных источников образцового напряжения.

Недостатком известного устройства является малая точность измерения нормированной корреляционной функции входного случайного сигнала.

Для сохранения относительной ошибки восстановления и повышения точности измерения нормированной корреляционной функции входного случайного сигнала в. известный преобразователь дополнительно введены масштабирующий делитель и схемы совпадений, причем управляющие входы дополнительных измерительных ключей соединены через схемы совпадений с регистром памяти цифроаналогового преобразователя, вторые входы схем совпадений подключены к одному из

входов логического устройства; вход масштабирующего делителя связан с выходом дискретного делителя источника дополнительных образцовых напряжений, а выход масштабирующего делителя - с выходом дискретного делителя цифро-аналогового преобразователя и одним из входов сравнивающего устройства. На чертеже показана блок-схема преобразователя напряжения в цифровой код.

Преобразователь работает следующим образом.

Под действием сигнала «пуск схема устройства переходит в начальное состояние и

производится измерение входного сигнала Ux методом поразрядного уравновешивания в момент времени t. В измерении сигнала t/x участвуют следующие узлы: сравнивающее устройство 1, устройство управления 2 и цифроаналоговый преобразователь 3, состоящий из дискретного делителя 4, измерительных ключей 5 (из которых один ключ полярности), двух источников разнополярного образцового напряжения 6, 7 и регистра памяти 8.

После окончания измерения сигнала Ux в момент компенсации выполняется условие

J(t) U.(i),

где UQ - напряжение на входе дискретного делителя 4 цифро-аналогового преобразователя. Код напряжения U(,(t) после измерения хранится в регистре памяти 8.

После первоначального сброса всей схемы прибора в реверсивном счетчике 9 и счетчике 10 записывается максимальное число Л/макс, соответствующее минимальному времени квантования ГминПосле измерения входного сигнала Ux(t) сигналом от устройства управления 2 происходит перезапись кода реверсивного счетчика 9 в счетчик 10, и с выхода устройства управления 2 на вход счетчика 10 поступают тактовые импульсы. В результате этого в момент времени +Гмин на выходе счетчика 10 образуется сигнал. По этому сигналу, подаваемому в устройство управления 2, определяется знак приращения входного сигнала и., т. е. Ujc(t)U (t) сравнивается с U(t-}-T. Если Uj,(t),(t)U(t + T, от сравнивающего устройства 1 через устройство управления 2 и логическое устройство 11 подается сигнал на источник дополнительных образцовых напряжений 12, состоящий из дискретного делителя 13, дополнительных измерительных ключей 14, ключа полярности 15 и общих с цифро-аналоговым преобразователем двух разнополярных источников образцовых напряжений 6, 7. Этот сигнал поступает «а ключ полярности 15, в результате чего на следующем такте, т. е. в момент времени

i + Тмин + Д, где А где Д - время, равное длительности одного такта преобразователя, к напряжению (/о прибавляется относительная величина напряжения текущей ошибки восстановления входного сигнала е().

Ключ полярности 15 источника дополнительных образцовых напряжений 12 управляет знаком выходного напряжения, т. е. полярностью напряжения относительной ошибки восстановления 8(/). Для формирования знакопеременного напряжения ±s(0 на дискретные делители 4 и 13 подключается второй источник образцового напряжения б, полярность которого противоположна источнику образцового напряжения 7.

Сигнал включения напряжения относительной ошибки восстановления е(0 подается от логического устройства 11 на общие входы схем совпадений 16. Другие входы схем совпадений 16 подключены к тем же выходам регистра памяти 8, к которым подключены управляющие входы измерительных ключей 5, причем включению старшего разряда напряжения f/o соответствует включение старшего разряда напряжения ошибки восстановления и т. д. Следовательно, дополнительные измерительные ключи 14 управляются через схемы совпадений 16 кодом регистра памяти 8, полученным в результате измерения Ux(t). Это значит, что напряжение ошибки воссталовления входного сигнала изменяется прямо пропорционально измеряемому значению входного сигнала Ux, т. е. , где .

Величина относительной ошибки восстановления входного сигнала s(t) определяется масштабным делителе.м 17 и кодом регистра памяти 8, полученным в результате измерения U(t).

Масштабный делитель 17, например, представляет собой часть дискретного делителя 13 источника дополнительных образцовых напряжений 12. Он управляется Ключами выбора масштаба, которые шунтируют соответствующие разряды и тем самым изменяют величину е.

Полярность относительной ошибки восстановления входного случайного сигнала Ux определяется вначале, а на следующем такте включается модуль напряжения относительной ошибки восстановления l8(i)|, который зависит от кода измеряемого сигнала Ux и от масштабирующего делителя 17. К одному-двум последним разрядам регистра памяти 8 подключены только измерительные ключи 5 цифро-аналогового преобразователя 3. К ним не следует подключать дополнительные измерительные ключи 14 источника дополнительных образцовых напрялсений 12, так как относительная ошибка, создаваемая этими разрядами с учетом масштабирующего коэффициента К, будет значительно меньше величины дискретности измерения входного сигнала Ux.

Первый слева по схеме измерительный ключ 5 в цифро-аналоговом преобразователе 3 управляет определением полярности входного сигнала Ux.

На этом же такте в момент времени Tf, с помощью устройства 1 сравниваются напряжения

f/x( + + А) с t/, + S zrr (1 - /Г)и,. В случае, если + -f Л/)„ + S г (1 - К)и„

то на этом же такте сигналом от сравнивающего устройства 1 через устройство управления 2 и логическое устройство 11 подается сигнал в реверсивный счетчик 9 на «сложение, т. е. на уменьшение интервала квантования Т на отрезок А/. Однако в исходном состоянии в реверсивном счетчике 9 было записано число Ломаке, соответствующее минимальному интервалу квантования Гмин, поэтому носле первого измерения всегда будет выполняться условие

(J( + fii)U, + ()U,

и в реверсивный счетчик 9 будет подаваться

сигнал на «вычитание, т. е. на увеличение

интервала квантования Гмин на величину А/.

После подачи сигнала в реверсивный счетчик 9 на изменение интервала квантования устройство управления 2 вырабатывает сигнал, соответствующий времени начала следующего из1мерения входного сигнала Uy. Далее следуют процессы формирования интервала квантования Г, определения знака приращения текущего значения входного сигнала Ux, коррекция интервала квантования и т. д.

Если U(t)-U,(t)J,(i + , то в момент времени -}- мин-f Д от напряжения f/o вычитается напряжение ошибки восстановления S и производится сравнение

f/x( + + Д) с , - 8 : (1 - K}U,.

При L/ (t + Г„„„ + л/) f/. - в (1 -/С) и,

сравнивающего устройства 1 через устройство управления 2 и логическое устройство 11 подается сигнал в реверсивный счетчик 9 на «сложение, т. е. на уменьшение интервала квантования Т на величину Д

а при U(t + T,,-{.M),- (K)U,

происходит увеличение интервала квантования Т на величину Д.

Начало первого измерения в преобразователе определяется временем прихода сигнала «пуск, а начала всех последующих измерений будут изменяться в соответствии с изменением числа Л на реверсивном счетчике 9.

С помощью предлагаемого преобразователя можно не только квантовать измеряемые случайные сигналы Ux, но и измерять нормированные корреляционные функции этих сигналов.

Для получения нормированной корреляционной функции входного случайного сигнала необходимо провести следующие операции: установить минимальную заданную относительную ощибку восстановления входного сигнала si, списать с реверсивного счетчика установившийся интервал квантования 7i; установить новое значение заданной ошибки восстановления входного сигнала и списать с реверсивного счетчика установившийся интервал квантования и т. д. до тех нор, пока интервал квантования Т будет непрерывно увеличиваться независимо от 8, т. е. код реверсивного счетчика 9 будет стремиться к «О.

Интервал квантования Т, определяется в соответствии с формулой:

Tn-,l T„ + Q.,

где

Q 1 1, если еаГ„) 1-1, если г,{Т„)и(()К1,

((t)-U(t + T, ,2,3,...,m,

для всех i и определяет величину относительной погрешности,

U,(,(t + T,

значения измеряемого сигнала в моменты времени t и t+Tn- Среднее значение и дисперсия относительной погрешности определяются как

M KiMa: , ,

6

В момент установления интервала квантования Т выполняется равенство

PhCTiXKi u

где Р - вероятность выполнения неравенства

i(Ti)./

Для гауссовского случайного процесса решение уравнения относительно «ормированной корреляционной функции соответствует выражению:

r(To)i-- i-imKl

15

При измерении нормированной корреляционной функции значения Кг задаются включением напряжений ошибок восстановления последовательпо по точкам (переключается

масштабирующий делитель 17). Точность измерения нормированной корреляционной функции в предлагаемом устройстве повышается за счет того, что не определяется дисперсия сигнала Ux(t) и тем самым исключается

дополнительная погрешность, вносимая определением дисперсии.

Выражение нормированной корреляционной функции для предлагаемого устройства:

r(To) ,04-K

Поскольку правая часть этого уравнения априори известна, то прибор может быть откалиброван в значениях нормированной корреляционной функции, а измеряться будет только ее аргумент. Значения нормированной корреляционной функции задаются масштабирующим делителем 17. Аргумент нормированной корреляционной функции снимается с реверсивного счетчика.

40

Предмет изобретения

Преобразователь напряжения в цифровой код, содержащий сравнивающее устройство,

устройство управления, логическое устройство, счетчик, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, состоящий из регистра памяти, двух разнополярных источников образцовых напряжений, измерительных ключей и дискретного делителя, источник дополнительных образцовых напряжений, состоящий из дискретного делителя, дополнительных измерительных ключей и двух разнополярных источников образцовых напряжений,

отличающийся тем, что, с целью сохранения относительно ошибки (восстановления и повышения точности измерения нормированной корреляционной функции входного случайного сигнала, в него дополнительно

введены масштабирующий делитель и схемы совпадений, причем управляющие входы дополнительных измерительных ключей соединены через схемы совпадений с регистром памяти цифро-аналогового преобразователя,

вторые входы схем совпадений подключены

к одному из выходов логического устройства; вход масштабирующего делителя связан с выходом дискретного делителя источника дополнительных образцовых напряжений, а выход масштабирующего делителя - с выходом дискретного делителя цифро-аналогового преобразователя и одним из входов сравнивающего устройства.

и.