Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов Советский патент 1981 года по МПК G01R13/02 

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах. Известен стробоскопический преобразователь, содержащий смеситель, выход Kotoporo соединен с входом усилителя-расширителя, первый вход - с шиной входного сигнала и входом блока синхронизации, а второй вход - с выходом генератора строб-импульсов, вход которого подключен к выходу блока автосдвига fIj. Недостаток этого устройства - низкая точность воспроизведения формы сигнала, обусловленная нестабильность блоков синхронизации и автосдвига и отсутствие возможности автоматическо го выбора необходимого сочетания пара метров генераторов блока автосдвига. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов „содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с импульсным входом генератора строб-импульсов, выходом подключенного ко второму входу смесителя, первый вход которого связан с шиной преобразуемого сигнала, а выход с входом усилителя-расширителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходами подключенного к первым входам сумматора, выходы которого связаны с входами сдвиговых регистров, а вторые входы - с выходами сдвиговых регистров и входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом смесителя 2 . Недостатком этого устройства является низкая точность воспроизведения формы сигнала при произвольных значениях периодов следования стробирующих импульсов и преобразуемого сигнала. Цель изобретения - повьш1ение точности воспроизведения формы сигнала ри произвольных значениях периодов следования стробирующих импульсов и исследуемого сигнала. Цифровой стробоскопический преобра зователь электрических сигналов, содержадций генератор тактовых июгульсов выход которого соединен с импульсным входом генератора строб-импульсов, вы ходом подключенного ко второму входу смесителя, первый вход коть1рого связан с шиной преобразуемого сигнала, а выход с входом усилителя-расширителя, выход которого соединён с входом аналого-цифрового преобразователя, и сдвиговые регистры, снабжен блоком совпадений, формирователем импу.-гьсов, управляющим счетвдком импульсов, элементом ИЛИ, дополнительным формирователем периода расширенного импульса, дешифратором, счетчиком периодов следования импульсов, счетчиком выборок, блгком памяти и блоком вычислений, первый вход которого связан с выходом счетчика периодов следования импульсов, второй вход - с выходом счетчика выборок, управляющий вход - с третьим выходом дешифратора и вторыми управля 1ЦШ4И входами сдвиговых регистров, управляющий выход - с установочным входом управляющего счетчика импульсов, . а информационный выход с адресным вхо дом блока памяти, информационные вход которого соединены с выходами сдвиговых регистров, первыми управляющими входами подключенных к управляющему входу счетчика периодов следования импульсов, управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, второму входу элемента ИЛИ, управляющему входу счетчика выборок и второму выходу, дешифратора, первый выход которого связан с первым входом элемента ИЛИ, а вход - с выходом управляющего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом блока совпадений, первым входом подключенного к выходу формирователя импульсов, а вторым входом - к выходу генератора строб-импульсов, управляющий вход которого связан с выходом элемента ИЛИ а импульсный вход - со счетным входом счетчика выборок, причем вход дополнительного формирователя импульсов соединен с выходом усилителя-расширителя, выход - с входом формирователя импульсов и счётным входом счетчика периодов следования импульсов, а выходы аналого-цифрового преобразователя - с информационными входами сдвиговых регистров. 64 Структурная электрическая схема устройства представлена на чертеже. Преобоазователь содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 строб-импульсов, блок 3 совпадений, смеситель А, формирователь 5 импульса, управляющий счетчик 6 импульсов, элемент 7 ИЛИ, усилитель-расширитель 8, формирователь 9 периода расширен-ного импульса, дешифратор 10, аналогоцифровой преобразователь 11, счетчик 12 периодов следования импульсов, счетчик 13 выборок, сдвиговые регистры 14, блок 15 памяти, блок 16 вычислений, блок 17 отображений. Устройство работает следующим образом . В начальный момент времени возбуждается первый выход дешифратора 10 и через элемент 7 ИЛИ на управляющий вход генератора 2 строб-импульсов подается потенциал, разрешающий формирование строб-импульсов. Строб-импульсы начинают поступать на второй вход блока 3 совпадений и на второй вход смесителя 4, с выхода которого через усилитель-расширитель 8 расширенный сигнал подается на входы преобразователя 11 и формирователя 9 периода расширенного импульса. Так как возбужден только первый выход дешифратора 10, преобразователь 11 не включен и расширенный сигнал воспринимается только формирователем 9. Формирователь 9 формирует прямоугольные импульсы, период следования которых совпадает с периодом следования усиленного и расширенного сигнала, поступающего на ее вход. Эти импульсы подаются на вход формирователя 5, где они стандартизируются по длительности. Кроме того, прямоугольные импульсы с выхода формирователя 9 поступают на счетный вход счетчика 12 периодов, но не подсчить как счетчик 12 еще не вклюваются, так чен. По этой же причине не подсчитываются импульсы генератора J тактовых импульсов, поступающие на счетный вход счетчика 13 выборок. Таким образом, на вход блока 3 совпадений подаются строб-импульсы и стандартизованные импульсы с периодом следования, равным периоду расширеиного сигнала. В момент совпадения этих импульсов на выходе блока 3 совпадений появляется сигнал, который поступает на счетный вход управляющего счетчика 6 и изменяет его состояние, что приводит к возбуждению второго выхода дешифрато5pa 10. При этом на управляющие входы преобразователя 11, первые управляющие входы регистров 14, управляющие входы счетчика 12 периодов, счетчика 13 выборок и, через элемент 7 ИЛИ н управляющий вход генератора 2 стробимпульсов подается разрешающий потен циал. В этом случае устройства 2-10 работают, как описано выще и, кроме того, счетчик 12 подсчитывает число периодов усиленного и расширенного сигнала, счетчик I3 подсчитьгоает импульсы генератора 1 тактовьгх импульсов, а преобразователь 11 в соответствии с поступлением строб-импульсов осуществляет преобразование выборок цифровой код и записывает его в первые разряды регистров 14 сдвига, информация в которых сдвигается в каждом такте аналого-цифрового преобразователя . Описанные операции выполняются до тех пор, пока не произойдет повтортое совпадение одного из строб-импульсов со стандартизованным импульсом с выхода формирователя 5. При этом в очередной раз изменяется состояние управляющего счетчика 6 и возбуждается третий выход дешифратора 10. В рёзуль тате прекращается формирование стробимпульсов, преобразование выборок в цифровой код и запись в регистры 14 сдвига, подсчет числа периодов расширенного сигнала и импульсов генератора 1, так как с управляющих входов генератора 2, преобразователя 11 регистров 14, счетчика 12 и счетчика 13 снимается потенциал, разрешающий их работу. В то же время с третьего выхода дешифратора 10 подается разрешение на работу блока вычисления 16 и регистров 14 сдвига совместно с бло ком вычисления 16. При этом работа устройства строит,ся следующим образом. Сначала в соответствии с алгоритмом блока вычисления 16 рассчитывается адрес кода выборки, которая была послед ней записана в первые разряды регистров 14 сдвига по формуле А,- (t-N«) mod NB где i - номер выборки в порядке постуш1еш1Я (,. .. ,N9), адрес которой А рассчитывает ся; 6 Nj - число, периодов расширенного сигнала в интервале между двумя посл-тдовательными совпадениями сформированных импульсов периода расширенного сигнала и строб-импульсов, подсчитанное счетчиком 12; Ng - число выборок в вышеуказанном периоде, подсчитанное счетчиком 13; mod - операция взять по модулю. В соответствии с рассчитанным адресом А цифровой код выборки записывается в блок памяти 15, а в первые разряды регистров 14 сдвига сдвигается код предпоследней выборки, для которой опять рассчитывается адрес и, в. ; соответствии с этим адресом, код предпоследней выборки записывается в блок памяти 15. Таким образом, коды выборок поступают в первые разряды регистров 14 сдвига уже в порядке, обратном тому, в котором они заносились прербразователем 11, и переписьшаются в блок памгти 15 в .соответствии с адресом А до тех пор, пока в блок памяти 15 не будут переписаны все коды выборок. При i О блок вычислений 16 прекращает расчет адресов А и через свой управляющий выход устанавливает управляющий счетчик 6 в первоначаль,ное состояние. При этом вновь возбужда ется первый выход дешифратора 10 и работа стробоскопического цифрового 11реобразователя сигналов возобновляется. В блок памяти 13 при этом в каждом цикле преобразования (после ) оказьюаются записанными в хронологическом порядке коды выборок, соответствующие входнсжу сдвигу. Из блока памяти 15 эти коды передаются в блок 17 отображения. Сигнал, воспроизведенный по выборкам, считанным из блока 15 памяти в порядке естественного возрастания адресов ячеек, т.е. А « 1,...,N, характеризует расширенную копию исходного сигнала точнее, чем сигнал на выходе усилителя-расширителя 8. Из-за того, что выборки исследуемого сигнала берутся строб-импульсами, несинхронизиррваиными с сигналом, форма расширенного сигнала на выходе усилителя-расширителя 8 не соответствует форме исходного сигнала Путем корректировки расширенного сигнала, достигаемой изменением порядка следования выборок при воспроизведении, восстанавливаются пропор- 7 ции сигнгша и уст)аняются изломы, отсутствующие в исходном сигнале. Устройство позволяет уменьшить погрешность при воспроизведении формы исходного сигнала при различных сочетаниях периодов следования строб-импульсов и исследуемого сигнала изобре тения. Формула изобретения Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов со держащий генератор тактовых импульсов выход которого соединен с импульсным входом генератора строб-импульсов, вы ходом подключенного ко второму входу смесителя, первый вход которого связа с шиной преобразуемого сигнала, а выход с входом усилнтеля-распмрителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, и сдвиговые регистры, о т л и ча ющ и и с я тем, что, с целью повьгаения точности воспроизведения формы сигнала при произвольных значениях периодов следования стробирунлчих импульсов к исследуемого сигнала, он снабжен блоком совпадений, формирователем импульсов, управляющим счетчиком импульсов, элементом ИЛИ, формирователем периода расширенного импульса, дешифратором, счетчиком гзриодов следования импульсов, счетчиком выборок, блоком памяти и блоком вычислений, первый вход которого свя зан с выходом счетчика периодов след вания импульсов, второй вход - с выходом счетчика выборок, управляннций вход - с третьим выходом дешифратора 6 И втопьми управляюш 1 ми входами сдвиговых регистров, заправляющий выход с установочным входом управляющего счетчика импульсов, а информационный выход с адресным входом блока памяти, информационные входы которого соедине1{ы с выходаьт сдвиговых регистров, первыми управляющими входами подключенных к управляющему входу счетчика периодов следования импульсов, управляющему входу аналого-цифрового преобразователя,второму входу элемента ШШ, управляющему входу счетчика выборок и второму выходу дешифратора, первый выход которого связан с первьп входом элемента ИЛИ, а вход - с выходом управляющего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом блока совпадений, первым входом подключенного к выходу формирователя импульсов, .а вторым входом - к выходу генератора строб-импульсов, управляющий вход которого связан с выходом элемента ИЛИ, а импульсный входсо счетным входом счетчика выбброк, причем вход формирователя периода расширенного импульса соединен с выходом усилителя-расширителя, выход - с входом формирователя импульсов и счетным входом счетчика периодов следования импульсов, а выход аналого-цифрового преобразователя - с информационными входамн сдвиговых регистров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рябинин Ю.А. Стробоскопическое осциллографирование. М., Советское радио, 2.Авторское свидетельство СССР 519637, кл. G 01 R 13/02, J974 (прототип).