Стохастический измеритель действующего значения периодического сигнала Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к технике измерения действующего значения сигнала и используется в технике связи. Известен коррелометрический измеритель действующего значения сигнала который имеет входной усилитель, два компаратора, генератор тактовых импульсов, генератор псевдослучайных чисел, цифроанашоговый преобразователь, источник постоянного напряжения, аналоговый сумматор, логический инвертор, две группы вентилей, решаю щий блок и регистрирующее устройство ш. Недостатком зтого измерителя является невозможность измерения действующего значения флюктуации, аддитивных к какому-либо периодическому сигналу и поступающих вместе с этим сигналом на вход измерителя, и невозможность вычитания действующего значения флюктуации из действующе го значения суммарного сигнаша. Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей стохастического измерителя, Поставленная цель достигается тем ЧТО в стохастический измеритель действующего значения периодического сигнала, содержащий, входной усилител подключенный к первым входам двух компараторов, вторые входы которых соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен со входом управле,ния первого генератора псевдослучайных чисел, выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого компаратора и с первым входом аналогового сумматора, второй вход ансшогового сумматора соединен с выходом источника постоянного напряжения, а выход его .соединен с третьим входом второго компаратора, и решающий блок, выход которого соединен с регистрирующим блоком, дополнительно введены второй генератор псевдослучайных чисел, блок вычитания, два накапливающих алгебраических сумматора, два последовательных регистра сдвига, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, три реверсивг ных счетчика, суммирующий счетчик и ;переключатель, при этом вход управления второго генератора псевдослучайных чисел соединен со вторым входом генератора тактовых импульсов, J выходы первого и второго генераторов псевдослучайных чисел соединены с первым и вторым входами блока вычитания, вьисод которого и выходы первого и второго генераторов псевдослучайных величин через переключатель соединены со входом приращений первого на капливающего алгебраического сумматоi a, выход первого генератора псевдослучайных чисел соединен со входом .приращений второго накапливанвдего алгебраического сумматора, выходаа первого и второго накапливакнцих алгебраических сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами решающего блока, входы управления первого и второго регистров сдвига соединены с первьюл выходом генератора тактовых импульсов, выход первого компаратора соединен со входом управления суммированием первого накапливающего алгебраического сумматора, с первыми входами первого и второго элементов И, суммирующим входом первого реверсивного счетчика и через первый последовательный регистр сдвига соединен со входом управления суммированием второго накапливающего алгебраического сумматора, вторым входом второго элемента И, первымвходом третьего элемента И и суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выход второго компаратора соединен со входом управления вычитанием первого накапливёцощего алгебраического сумматора, вторым входом третьего элемента И, первым входом четвертого элемента И, вычитающим входом первого реверсивного счетчика, входом суммирующего счетчика и через второй последовательный регистр сдвига со входом управления вычитанием второго накапливающего алгебраического сумматора, вторыми входами первого и четвертого элементов И и вычитающим входом второго реверсивного счетчика, .выходы первого и третьего элементов И через входы первого элемента ИЛИ соединены с суммирующим входом третьего реверсивного счетчика, выходы второго и четвертого элементов И через входы второго элемента ИЛИ соединены с вычитающим входом третьего реверсивного счетчика, выходы суммирующего и первого, второго, третьего реверсивных счетчиков соединены соответственно с четвертым, пятым, шестым и седьмым -входами решающего блока,

На чертеже представлена блок-схёма стохастического измерителя действудаего значения периодического синала.

Стохастический измеритель действующего значения периодического сигнала содержит входной усилитель 1, который соединен с первыми входами компараторов 2 и 3. Вторые входы компараторов 2 и 3 соединены с выходом генератора 4 тактовых импульсов и со входами управления последовательных

регистров 5 и 6 сдвига, другой выход генератора 4 тактовых импульсов соединен со входами управления генераторов 7 и 8 псевдослучайных чисел, выходы которых подключены ко входам Лока 9 вычитания и к переключателю 10, Выход генератора 7 псевдослучайных чисел, кроме того, подключен ко входу приращений накапливающего алребраического сумматора 11 и к цифроаналоговому преобразователю 12, выход которого соеди1 ен с третьим входом компаратора 2 и с первым входом аналогового сумматора 13, Второй вход аналогового сумматора 13 соединен с выходом источника 14 постоянного напряжения, а выход - с третьим входом компаратора 3, Выход блока 9 вычитания через переключатель 10 соединен со входом приращений накапливающего алгебраического сумматора 15, выходы обоих сумглаторов 11 и 15 подключены к соответствующим входам решаклдего блока 16, соединенного с регистрирующим блоком 17. Прямой выход компаратора 2 соединен со входом управления суммированием сумматора 1 первыми входами элементов И 18 и 19, суммирующим входом реверсивного счетчика 20 и через последовательный регистр 5 сдвига со входом управления суммированием сумматора 11, вторым входом, элемента И 19, первым входом элемента И 21 и суммирующим входом реверсивного счетчика 22. Инверсный выход компаратора 3 соединен со входом управления вычитанием сумматора 15, вторым входом элемента И 21, первым входом элемента И 23, вычитающим входом реверсивного счетчика 20, входом суммирующего счетчика 24 и через последовательный регистр сдвига б со входом управления вычитанием сумматора 11, вторыми входами элементов . И 18 и 23 и вычитающим входом реверсивного счетчика 22. Выходы элеметов И 18 и 21 через элемент ИЛИ 25 подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика 26, а выходы элементов И 19 и 23 через элемент ИЛИ 27 подключены к вычитающего входу реверсивного счетчика 26, Выходы счечиков 20, 22, 24 и 26 подключены к соответствующим входам решающего блока 16 .

Устройство работает следующим об;раэом.

В первом режиме, когда переключатель 10 находится в положении I , устройство производит оценку действующего значения сигнала x(t}-Xy,(t) 4+ 1 (t) , где Xjj(t) - какой-либо периодический сигнал, ч (t) - аддитивная флюктуирукмдая составляквдая сигнала X (t ) ,

Сигнал x(t) приводится в область x(t)f r-ptq во входном усилителе 1 и поступает на первые входы компараторов 2 и 3, на вторые входы которых поступают импульсы от выхода генератора 4 тактовых импульсов. С выхода генератора 7 параллельный код псевдослучайных чисел „ поступает на цифроаналоговый преобразователь 12, на выходе которого образуется случайный сигнал и ° поступает на третий вход компаратора 2 и на первый вход ансшогового сумматора 13, На второй вход аналогового сумматора 13 с выхода источника 14 постоянного напряжения поступает калиброванное напряжения - q, а на выходе сумматора 13 образуется случайный сигнал оч. я(к ) поступающий на третий 8ХОЛ компаратора 3. Кроме того, код поступает на вход накапливакхцего алгебраического сумматора 11, на первый вход блока 9 вычитания и через переключатель 10 на вход накапливгиощего алгебраического сумматора 15. Разрядность сумматоров 11 и 15 одинакова и совпёщает с разрядностью генераторов 7 и 8 псевдослучайных чисел. Сумматор 15 приращения f суколирует, если 1, вычитает, если nW 1, и не учитывает, если 0, .где - выходной сигнал компаратора 2, - инверсия выходного компаратора 3. Таким образом, в сумматоре 15 образуется сумма 5. Сумма S образуется в счетчике 24, куда с инверсного выхода компаратора 3 поступают сигналы Щ . Суммы S., и Sj поступают в решающий блок 16, который завершает определение оценки 2 в соответствии с формулой

С5,5,), ()

Х - оценка действующего значения сигнала;

РХ - оценка средней мощности сигнала X (t) ;

q - предел измерения;

М - количество тактов стробирования за время измерения;

.

-R-ая реализащия псевдослучайного числа на выходе генератора 1 севдослучайных чисел 7, и цифровое значение этой оценки передает на регистрирующий блок 17.

Во втором режиме, когда переключатель 10 находится в положении Н) определяется действующее значение случайного процесса L (t).

В этом режиме устройство работает следующим образом.

Оба генератора 7 и 8 псевдослучайных чирел имеют одинаковую разрядность, структуру и длину цикла гене, рируемых чисел, но цикл чисел, вырабатыва емых генератором 8, запаздывает на ni тактов стробирования по отнсяоению к циклу таких, же чисел, выра.батываемлх генератором 7.

Бпокй1-4, 7, 12-14 24 предлагаемого стройства работают аналогично первому режиму. Но в этом случае с . выхода блока 9 вычитания через переключатель 10 на вход накапливгиощего сумматора 15 поступает разностный код

5 сулвлатор 15 определяет сумму Sj, которая поступает на вход решающего блока 16. На вход накапливаю- щего сумматора 11 поступает код чисел 1, а на управляющий вход этого сум0 Удатрра 11 поступают сигналы Пк-т

7Я1

,W

о

- выходной

, где п

n-w -n-n сигнал компаратора 2 и инверсия выходного сигнала ксмпаратора 3 с выходов т-разрядных последовательных 5 регистров 5 и б сдвига, при этом в

сумматоре 11 накапливается сумма S, которая поступает на срответствующий вход решающего блока 16 . Кроме того, выходные. сигналы и

м коитгщаторов 2 и 3 и задержанные сигналы пУ1 и , этих компараторов через элементы И 18, 19, 21 и 23 и элементы ИЛИ 25 и 27 поступают на соответствук1цие входы реверсивных

5 счетчиков 20, 22 и 26, формирующих сумки Sg-, SY , которые поступают на входы решающего блока 16. В решающем блоке завершается определение оценки соответствии с формулой

Чо, -/ q -i/|(s5-S4+S5+Sb+S7)/6)

() (rf; -T/F); (7)

N

,);

(в)

К-ТП К-П7

N

Н JiT

SF-tE;(; ( 0 5б 4Е, ,Ч-п,);

(10)

&

пГп|,.п ,п;) HD

) Ц)

-(п,.)1..

е Рф5( - оценка средней мощности флюктуации сигнала x(t),

- (К-т)-ая реализация псевдослучайного числа на выходе генератора псевдослучайных чисел 8, поступающая на блок вычитания 9 одновременно с реализацией псевдослучайного числа от генератора 7, , n- выходные сигналы компараторов 2 и 3, задержанные на m тактов стробированйя в последовательных регистрах сдвигб 5 и б, соответственно, и передается код этой оценки в регистрирующий блок 17. В третьем режиме, когда переключа тель 10 находится в положении 111, предлагаемое устройство определяет оценкуХпэ действующего значения пери одической составляющей сигнала x(t). В этом режиме устройство работает аналогично второму режиму за исключе нием того, что код чисел .-т через переключатель 10 поступает на вход накапливающего сумматора 15. В этом сумматоре образуется сумма Sg и пос-ступает на вход решающего блока 16, Суммы $4-5 образуются и поступают на решанвдий блок аналогично режиму I I, только решающий блок 16 учитывае их с требуемыми знаками и вырабатывает оценку йпэ в соответствии с фор мулой Г)----:-::- ns (SQ + S4.-S5-S6-ST.) , (ii Se sjK-n,( ). (г) и передает цифровой код этой оценки на регистрирующий блок 17. Формула изобретения Стохастический измеритель действу ющего значения периодического сигнала, содержащий входной усилитель, по ключенный к первым входам двух компараторов, вторые входы которых соединены.с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен со входом управления первого генератора псевдослучайных чисел, выход которого соедине со входом цифроанапогового преобразователя, вцход которого соединен с третьим входом первого компаратора и с первым входом аналогового сумматора, второй вход аналогового сумматора соединен с выходом источника постоянного напряжения, а выход его соединен с третьим входом второго ко паратора, и решающий блок, выход которого соединен с регистрирующим , отличающийся тем ЧТО с целью расширения функциональных возможностей стохастического измерителя, в него введены второй генератора псевдослучайных чисел. блок вычитания., два накапливающих ал гебраических сумматора, два последовательных регистра сдвига, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, три ре версивных счетчика, суммирующий счет чик и переключатель, при этом вход правления второго генератора псевдослучайных чисел соединен со вторым входом генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго генераторов псевдослучайных чисел соединены с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого и выходы первого и второго генераторов псевдослучайных величин через переключатель соединены со входом приращений первого накапливающего.алгебраического сумматора, выход первого генератора псевдослучайных чисел соединен со входом приращений второго накапливающего алгебраического сумматора, выходы первого и второго накапливающих алгебраических сумматоров соединены соответственно с первым и вто-рым входами решающего блока, входы управления первого и второго регист- ров сдвига соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, ; выход первого компаратора соединен со входом управления суммированием первого накапливающего алгебраического сумматора, с первыми входами первого и второго элементов И, суммирующим входом первого реверсивного счетчика и через первый последовательный регистр сдвига соединен со входом управления суммированием второго накапливающего алгебраического сумматора, вторым входом второго элемента и, первым входом третьего элемента И и суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выход второго компаратора соединен со входом управления вычитанием первого накапливающего алгебраического сумматора, вторым входом третьего элемента И, первым входом четвертого элемента И, вычитающим входом первого реверсивного счетчика, входом суммирующего счетчика и через второй последовательный регистр сдвига со входом управления вычитанием второго накапливающего алгебраического сумматора, вторыми входами первого и четвертого элементов И и вычитающим входом второго реверсивного счетчика, выходы первого и третьего элементов И через входы первого элемента ИЛИ соединены с суммирующим входом третьего реверсивного счетчика, выходы второго и четвертого элементов И через входы второго элемента ИЛИ соединены с вычитающим входом третьего реверсивного счетчика, и выходы суммирующего и первого, второго, третьего реверсивных счетчиков соединены соответственно с четвертым, пятым, шестым и седьмым входами решающего блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 600721, кл. Н 03 К 13/02, 1976 (прототип).