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

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в преобра ователях мгновенных значений широкополюсных сиг- налов в цифровой код. Известен цифровой стробоскопичес.кий преобразователь, содержащий стро генератор, дискриминатор мгновенных значений, коммутаторы,элементы совпа деняя, вентили, реверсивные счетчики, предназначенные для хранения цифровой информации о первой и второ точке преобразованного сигнала, выхо ды которых через коммутатор соединены со входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и декадный счетчик 1 Недостатком этого устройства явля ется низкое быстродействие, что связано с дополнительным преобразованием информации реверсивных счетчиков, представленной в параллельном виде, в последовательный код, необходимый при усреднении результатов измерения посредством декадного счетчика. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровойстробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор стробнмпупьсов. вход которого соединен с первым выхо.аом блока управления, а выход со вторым входом смесителя,первый вход которого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход - к входу усилителя-расширителя, а третий входк шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усилителя-расширителя соединен с входом компаратора 2}. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, что обусловлено длительным временем обработки результатов цифровых преобразований. Такая обработка используется для уменьшения влияния шумов стробпреобразователя на результа преобразования и заключается в усреднении результатов по 1, 16, 32, 64, 128 замерам при измерении мгновенного значения сигнала в один и тот же момент времени. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что цифровой стробоскопический npe-i образователь электрических сигналов. содержащий генератор стробимпульсов вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход - со вторым вх.одом смесителя, первый вход которого подключен к шине преобразуе мого сигнала, выход - к входу усилителя-расширителя, а третий вход к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя, .вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усилителярасширителя соединен с входом компаратора, снабжен двумя реверсивными счетчиками, элементом И-НЕ и элементом ИЛИ-НЕ, первый вход которого под ключен к первому входу блока отработ ки компенсационного напряжения и выходу переноса первого реверсивного счетчика, второй вход - ко второму входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса второго реверсивного счетчика, а выход - к установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков, причем вход прямого счета первого и вход обратного счета второго реверсивных счетчиков связаны с выходом .компаратора и первым входом элемента И-НЕ, а вход обратного счета пер вого и вход прямого счета второго реверс :вных счетчиков соединены с в ходом элемента И-НЕ, второй вход ко торого подключен ко второму выходу блока управле -ия. На чертел:е представлена структур электрическая схема предлагаемого устройства. Устро -..твс состоит 13 генератора 1 стробик тульсов, смесителя 2, усилителя-раоыирителя 3, компаратора 4 первого и второго реверсивных счетчиков 5 и -, элемента И-НЕ 7, элемента РШИ-НЕ 8, блока 9 отработки компенсационного напряжения, цифроаналогового преобразователя 10 (ЦАП и блока 11 управления. Устройство работает следующим об раз ом„ Стробимпульсы с выхода генератора 1 открыр ают диоды смесителя 2, в результате чего на его выходе форми руется импульс, амплитуда которого пропорциональна разности мгновенного зна- екия входного сигнала и выходного напряжения ЦАП 10. В завз симости ОТ того достигнет или нет выходной сигнал усилителярасширителя 3 порога компаратора 4, последний вырабатывает сигналы О, или 1, которые подаются на вход прямого счета (+) реверсивного счет чика 5 и з:сод обратного счета (-) счсггчика 6. Срабатывание счетчикапроисходит по отрицательному фронту сигнала О. Одновременно по этому же сигналу элемент И-НЕ 7 блокирует прохождение иг«пульсов с блока 11 управления на входы - счетчика 5 и счетчика 6. Если напряжение на входе компаратора 4 значительно больше порога, то в результате многократного стробирования одной и той же точки исследуемого сигнала на выходе его формируется последовательность отрицательных импульсов О, Так как при этом элемент И-НЕ 7 блокирован, то импульс перенос появится на выходе счетчика 5 через 2 стробированный входной сигнал.; При напряжении на входе компаратора 4 значительно меньшем порога, на выходе его сохраняется высокий уровень напряжения 1, который разблокирует элемент И-НЕ 7. Блок 11 управления формирует положительные импульсы с небольшой задержкой относительно стробимпульсов, которые через разблокированный элемент И-НЕ 7 поступают на вход - счетчика 5 и вход + счетчика 6. в этом случае . импульс перенос появится на выходе реверсивного счетчика 6. Выходные импульсы счетчиков 5 и б поступают на выход элемента 8 ИЛИ-НЕ, на выходе которого через время, равное его внутренней задержке формируется положительный импульс Сброса, устанавливающий счетчики 5 и 6 в начальное состояние. в зависимости от того, на выходе которого счетчика появляется импульс переноса, происходит увеличение;; или уменьшение двоичного кода блока 9 отработки компенсационного напряжения, что вызывает соответствукщие изменения выходного напряжения ЦАП 10. Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь, которая приводит к тому, что абсолютная величина напряжения на выходе ЦйП 10 стремится к значению входного сигнала в момент стробирования при этом амплитуда выходного сигнала усилителярасширителя 3 стремится к величине порога компаратора. Если ее величина близка к порогу, то в результате воздействия шумов стробпреобразователя на расширенный импульс, выход или сигнал компаратора прижимает значения О или 1. Так как вероятности их появления не равны друг другу, то количество Сигналов О и 1 на выходе компаратора будет различно. Сигнал перенос на выходах реверсивных счетчиков не появится до тех пор, пока для одного из счетчиков не выполнится условие. , где Ы числа импульсов, поступающих соответственно на -входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика, п количество разрядов счетчика. Eteшeниe о сигнале больше или меньше принимается за большое чис ло стробирований сигнала, чем для случая отсутствия шумов. Однако, для одной и той же случайной погреш ности преобразования, среднее число стробирований на одну ступень уравнав ешивания в предлагаемом устройств меньше, чем при усреднении результатов преобразования в известном устройстве. Этот результат является следствием того, что при аналого-цифровом преобразовании имеются ступени, на которых влияние шумов не существенно. На таких ступенях решение с сигнала больше или меньше выносится за значительно меньшее число стробирова ;ний, чем в известном, что и определя ет меньшее число стробирований, необходимое для преобразования мгновен ного значения сигнала. Следовательно, при одной и гой же погрешности предлагаемое устройство нб обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с известными. Формула изобретения Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор стробимпульсов вход которого соединен с первым выхо дом блока управления, а выход - со вторым входом смесителя, первый вход которого подключен к шине преобразуе мого сигнала, выход - к входу усилителя-расширителя / а третий вход-- к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усилителярасширителя соединен с входом компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстротдействия, он снабжен двумя реверсивными счетчиками, элементом И-НЕ и элементом ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к первому входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса первого реверсивного счетчика, второй вход- ко второму входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса второго реверсивного счетчика, а выход - к установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков, причем вход прямого счета первого и вход обратного счета второго реверсивных счетчиков связаны с выходом компаратора и первым входом элемента И-НЕ, а вход обратного счета первого и вход прямого счета второго реверсивных счетчиков соединены с выходом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 565391, кл. И 03 К 13/17, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 292172, кл. G 06 j 3/00, 1971 (прототип).

I I V

и