Цифровой измеритель действующего значения сигнала Советский патент 1980 года по МПК G01R13/02 

I

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к цифровым приборам для измерения действующего значения детерминированных и случайных сигналов, и может использовано в технике связи, в производстве и испытаниях различных радиоэлектронных при-боров и систем, а также в процессе научных исследований.

Известен цифровой коррелометр, используемый в качестве измерителя действующего сигнала и работающий в режиме измерения автокорреляционной функции сигнала при нулевой задержке времени с последующим извлечением квадратного корня из полученного результатата, содержащий входной усилитель, генератор псевдослучайных чисел с коммутатором, два цифроаналоговых преобразователя, два компаратора, генератор тактовых импульсов, умножитель, интегратор, схему считывания и регист. рирующее устройство i.

Однако такой измеритель имеет двух- канальную структуру, содержит много аналоговых узлов, относительно нестабилен, имеет больщую погрешность результатов измерений и низкое быстродействие.

Известен также коррелометрический цифровой измеритель действующего значения сигнала, который содержит вход10ное устройство, выход которого подключен к первым входам компараторов, генератор тактовых импульсов, первый выход которого через первый генератор псевдослучайных чисел подключен к циф15роаналоговому преобразователю и к первому информационному входу арифметического устройства, последовательно соединенного с регистрирующим устройством

м.

20

Недостатком этого измерителя является сравнительно большое время измерения, которое ограничивается частотой стробирования компараторов и временем 3 установления цифроаналогового преобразовагеля. Цель изобретения - повышение быстр действия цифрового измерителя действую щего значения. Указанная цель достигается тем, что цифровой измеритель действующего значе ния сигнала, содержащий входное устройство, выход которого подключен к первым входам 2 Я компараторов, генерато тактовых импульсов, первый выход которого через первый генератор псевдослучайных чисел подключен к цифроаналоговому преобразователю и к первому информационному входу арифметического устройства, последовательно соединенного с регистрирующим устройством введены два источника тока, два делителя из П -1 последовательно соединенных резисторов в каждой, два коммутатора, второй генератор псевдослучайных чисел и элемент ИЛИ, при этом выход первого источника тока и прямой выход цифроаналогового преобразователя, а также выход второго источника тока и инверсный выход цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим выводам первого и второго делителей, один из выводов каждого резистора обоих делителей соединен со вторым входом соответствующего компаратора, входы стробирования компараторов подключены ко второму выходу генератора тактовых импульсов, соединенного со входом генератора псевдослучайных чисел, выход которого подключен ко второму информационному входу арифметического устройства и к управляющим входам обоих коммутаторов, информационные входы которых соединены с выходами компараторов, прямой выход первого коммутатора и инверсный выход второго подключены соответственноК входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с управля ющим входом арифметического устройств Это позволяет повысить частоту стро бирования компараторов, без увеличения частоты переключения цифроаналогового преобразователя и, таким образом, сок ратить время измерения. Степень повышения быстродействия зависит от числа параллельно работающих компараторов, а также от их быстродействия. Погрещность измерения в предлагаемом измерителе остается такой же, как в известном устройстве. 04 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового измерителя действующего значения сигнала. Измеритель содержит источник 1 тока, выход которого через делитель из (n-l) последовательно соединенных резисторов 2, соединен с прямым выходом цифроаналогоЗого преобразователя 3, Выход источника 4 тока через делитель из (п-1). последовательно соединенных резисторов 5 соединен с инверсным выходом цифроаналогового преобразователя 3. Выход входного устройства 6 соединен с первыми входами всех компараторов двух групп 7 и 8 из П компараторов в каждой. Второй выход каждого компаратора 7 соединен с, рдним выводом соответствующего резистора 5. Выходы компараторов 7 подключены к информационным входам коммутатора 9, а выходы компараторов 8 - к информационным входам коммутатора 10. Первый выход, генератора 11 тактовых импульсов соединен со входами стробирования компараторов 7 и 8 и со входом генератора 12 псевдослучайных чисел. Выход генератора 12 псевдослучайных чисел подключен к управляющим входам коммутаторов 9 и 1О и к одному информациоьшому входу арифметичес- кого устройства 13. Второй выход генератора 11 тактовых импульсов соединен со входом генератора 14 псевдослучайных чисел, а выход генератора 14 подключен ко входу цифроаналогового преобразователя 3 и к другому информационному входу арифметического устройства 13. Прямой выход коммутатора 9 и инверсный выход коммутатора 10 соединен соответственно со входом элемента 15 ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу арифметического устройства 13. Выход последнего соединен с регистрирующим устройством 16. Устройство работает следующим образом. Измеряемый сигнал х(1)Ц-о,(}1центрируется, риводится к требуемому масштабу во входном устройстве 6 и поступает на первые ходы всех компараторов 7 и 8. Каждый компаратор 7 и 8 работает со своим, отличающимся от соседнего на величину опорным уровнем. Такая шкала порных уровней создается подключением источников тока 1 и 4 через цепь последовательно соединенных резисторов 2 и 5 к соответствующим выходам преобразоваеля 3. Направлениетока в источниках

57521706

Т и 4 выбирается так, что группа из пНомерам компараторов, которые в опредекомпараторов 7 работает с опорными voofr- ,ленном такте измерения подключены к вынями, перекрывающими диапазон изменшияходам коммутаторов 9 и 10, соответстсигнала от О до -Ь q, а группа пвует код на управляющем входе коммукомпараторов 8 - с уровнями в диапазоне $таторов - псевдослучайное число 2к

от О до -с , Шкалы опорных уровней мо-Таким образом, код числа , который

дулируютсж выходными псевдослучайнымихарактеризует опорный уровень в данном

напряжениями цифроаналогового преобразо-такте измерения, составляется из кодов

вателя 3. Модуляция опорных уровней дляд у чисел , и гк:. При этом число

группы компараторов 7 происходит прямым 0р аанимает старшие разряды в коде чисвьжодным напряжением- преобразователяЗ,, а число Е. - младшие разряды токоторое меняется в пределах от О до + , кода.

модуляция опорных уровней группы ком-E yjjj накаком-уго такте измерения на

параторов 8 происходит инверсным выход- отравляющий вкод арифметического устройстным напряжением преобразователя 3, ко- 5 - гюступает логическая , ари4н.

торое меняется в пределах от О до - q.,магическое устройство суммирует псевдоНапряжение на выходе цифроаналогоЕОГослучайное число g , имеющееся на обоих

преобразователя 3 пропорционально псевдо-информационных входах с уже накопленной

случайному числу i , код которого с вы-суммой чисел -После окончания всего

хода генератора псевдослучайных чисел 14 20 измерения состоящего из п такподается на вход преобразователя 3. арифметическое устройство 13 накопПосле каждого переключения генератораденную сумму умножает на постоянный коэфпсевдослучайных чисел 14, на выходе каж-фициент2 К,извлекает квадратный корень

дого компаратора 7 и 8 появляется резуль-и код оценки эффективного значения сигнала

тат сравнения измеряемого сигнала с опор25передает врегистрирующееустройство 16. ным уровнем данного компаратора.Частота тактирования генератора 14

В каждом такте измерения для вычисле псевдослучайных чисел выбирается в п раз

ния оценки средней мощности сигнала ис-меньще частоты тактирования генератора

пользуется выходной сигнал только одного 2 псевдослучайных чисел и .сгробирования

компаратора из какдой группы. Для вьйора 30компараторов 7 и 8. Таким образом, удаетэтого сигнала выходы всех компараторов я макс1шально использовать быстродействие

каждой группы подключены ко входам соот-компараторов и тем самым значительно соквегствующих коммутаторов 9 и 10. Сратить время измерения прибора при испольпрямого выхода коммутатора 9 и с инвер-зованш цифроаналогового преобразователя

сного выхода коммутатора 10 выходной 35среднего быстродействия. Кроме того, в

сигнал одного компаратора каждой группыпредлагаемом устройстве выходной сигнал

7 и 8 через элемент ИЛИ 15 поступаетцифроаналогового преобразователя изменяна управляющий вход арифметического уст- пределах 1/п от диапазона

ройства 13.изменения ±сз измеряемого сигнала, а такДля осуществления псевдослучайногр разрядность цифроаналогового преобрасчитывания информации с компараторов 7зователя на число кода меньше

и 8 на управляющие входы коммутаторовпо сравнению с известным устройством,

9 и 10 подается код псевдослучайногочто способствует увеличению быстроде числа 2 к от генератора псевдослучайныхствия самого цифроаналогового преобразовачисел 12, который тактируется частотой теля.

2 со второго выхода генерэ.тора Ч-акто-При использовании в предлагаемом кзвых импульсов 11. Этой же частотоймеригеле по 8 компараторов в каждой строб1фуются все компараторы 7 и 8. Вгруппе и цифроаналогового преобразоват&каждом такте измерения на арифметическоеля с временем установления порядка 1 мкс, устройство 13 поступает код псевдослу-при одинаковой с прототипом точности, вр&чайного числа, соответствующего опорномумя измерения данного прибора почти на поуровню, с которым в данном такте сравни-рядок меньше, чем у прототипа, вается измеряемый сигнал. В свою очередь опорный уроветь на втором входе компараторов 7 и S зависит от псевдослучайного Формула изобретения числа t. и от места подключения компаратора к резисторному делителю, т. е. от . Цифровой изм итель действующею номера компаратора в каждой группе 7 и 8.значения сигнала, содержащий входное