Стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов Советский патент 1981 года по МПК G01R13/22 

(54) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОйНОКРАТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к эпектроизмеритепьной технике и предназначено дпя использования при осуществлении дискрет ного представления и кодирювания коротких электрических сигналов с преобразованием их Временного масштаба. Известно устройство для контроля однократных электрических сигналов, содержащее входной согласующий блок, установ ленный перед рециркулятором, а также стробоскопический преобразователь, подключенный к рециркулятору и выполненны на основе преобразователя временного масштаба С11. Недостато известного устройства заключается в весьма низкой точности конт роля, обусловленной методическим накоплением ошибок уже при сравнительно небольшом числе рециркуляции. Наиболее близким к предлагаемому яв ляется стробоскопический преобразовател однократных электрических сигналов, содержащий линию задержки, вход которой подключен к выходу входного со гласу ющего блока, блоки выборки, сигнальные входы которых соединены с отводами линии задержки, управляющие входы - с выходом генератора стробимпульсов, а выходы - со входами соответствующих расширителей сигналов, компаратор, входы которого подключены к выходам генератора пилообразного и ступенчатого напряжений, аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход, которого связан с выходными цепями компаратора, а выход соединен со входом блока регистрации и обработки j. Недостаток указанного устройства также связан с невысокой точностью преобразования, и как следствие, с низкой точностью контроля сигналов,причем значительные погрещности имеют место при большом числе отводов линии задержки. Цель изобретения - повьш1ение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов, содержащий блоки виборки, выходы которых соединены со входами соответствующих расширителей сигналов, а управляюише входы - с выходом генератора стробимпульсов, компаратор, входы которого подключены к выходу генератора пилообраз. ного напряжения и к первому выходу генератора ступенчатого напряжения,блок регистрации и обработки, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, входной блок согласования, введены рециркупятор с отводами синхронизаторы, регистр кода адресса, ключ, блок временной задержки и логический элемент ИЛИ, причем вход рециркулятора подключен к выходу входного блока согласования, а отводы соединены с сигнальными входами соответствующих блоков Выборга и входами синхро низаторов, выходь которых подключены ко входам регистра кода адреса и через логический элемент ИЛИ - ко входу генератора пилообразного напряжения, выход регистра кода адреса соединен со вторым входом блока регистрации и обработки, третий вход которого подключен к второму выходу генератора ступенчатого напряжения, а выход - к первому управляющему входу ключа, второй управляющий вход и выход ключа соединены со входами блока временной задержки и генератора стробимпульсов, а сигнальный вход с выходом компаратора, сигнальные входы аналого-цифрового преобразователя подключены к выходам расширителей сигналов, а управляющий вход - к выходу блока временной задержки.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стробоскопического преобразователя однократных электрических сигналов.

В состав устройства входят входной согласующий блок 1, рециркулятор 2 с отводами, блоки 3 выборки, расширители 4 сигналов, синхронизаторы 5, логический элемент ИЛИ 6, регистр 7 кода адреса, генератор 8 пилообразного напряжения, компаратор 9, генератор 10 ступенчатого напряжения, ключ 11, генератор 12 стробимпупьсов, блок 13 временной задержки, аналого-цифровой преобразователь (АПП) 14, блок 15 регистрации и обработки.

Устройство работает следующим образом.

Преобразуемый сигнал через входной блок 1 согласования поступает на вход рециркулятора 2 с отводами. Использование подобной динамической памяти по

сравнению с обычным рециркулятором поз-1 воляет уменьшить число рециркушщий для получения одного и того же числа дискрет- ; ных значений преобразуемого сигнала. Так, при числе отводов Р и требуемом количестве дискретных отсчетов КП число рециркуляции составляет Vnlp вместо -tr в обычном рехщркуляторе. Уменьшение числа рециркуляции и количества отводов способствует уменьшению искажений амплитуды и спектра преобразуемого сигнала по сравнению с известными устройствами.

Преобразуемый сигнал в отводах рециркулятора появляется с определенным временным сдвигом. С началом изменения уровня преобразуемого сигнала в данном отвоДе рециркулятора 2 в соответствии с заданным нулевым опорным уровнем синхронизатором. 5 в цепи данного отвода формируется синхросигнал, который через элемент ИЛИ 6 запускает генератор 8 пилообразного напряжения. Генератор 8 пилообразного напряжения совместно с компаратором 9 образуют узел регулируемой вре- манной задержки. При каждом запуске синхросигналом пилообразного напряжения в компараторе 9 формируется сигнал сравнения, задерживаемый на определенный шаг относительно момента появления синхросигнала в соответствии с установленным уровнем ступенчатого напря кения. По мере передачи преобразуемого сигнала в рециркуляторе 2 формируются синхрсисигналы, поступающие на вход запуска генератора 8 пилообразного напряжения.

В исходном состоянии устройства ключ 11 открыт, а ступенчатое напряжение генератора 10 устанавливается на уровне, при котором сигнал сравнения компаратора 9 задержан на минимальный (нулевой) шаг относительно синхросигнала. Сигнал сравнения, переданный через открытый ключ 11, запускает генератор 12 строб- импульсов переключает напряжение генератора 10 ступенчатого напряжения на следующую ступень, с небольшой постоянной временной задержкой в блоке 13 запускает АЦП 14 и одновременно блокирует ключ 11. Формируемый строб1; мпульс поступает параллельно во все блоки 3, и .. при наличии преобразуемого сигнала в том или ином отводе рециркулятора 2 выполняется считывание определенного диократного значения преобразуемого сигнала. Считанное дискретное значение рас- 5 щиряется, кодируется АЦП 14 код передается в блок 15 регистрации и обработки. Одновременно в бпок 15 из регистра 7 считывается код адреса отвода, сигнап синхронизатора в цепи которого выэвап запуск генератора 8 пилообразного напряжения а также код с соответст вующего выхода генератора 10 ступенчатого напряжения. Код генератора 10 указывает установленный уровень ступенчатого напряжения и тем самым позволяет опредетшть временную задержку стробимпупьса относительно синхросигнала, кото.рым был аапушен генератор 8.« Задержка запуска АЦП 14 блоком 13 временной задержки необходима для установления уровней напряжения в расширителях 4 сигналов. АЦП 14 является мно гоканальным и его быстродействие выбирают исходя из временных cooтнoшeJний преобразуемого сигнала и рециркулятора 2 с отводами. После регистрации кодов блоком 15 сигналом конца регистрации этого блока деблокируется ключ 11 и процесс повторяется аналогично описанному вьппе, но стробимпульс при этом оказывается теперь сдвинутым по времени на один шаг относительно инициировавшего его синхро сигнала, а следовательно, и относительно начального уровня преобразуемого сигнала. Количество точек стробирования преобразуемого сигнала, т.е. число дискретных значений, необходимое для последующего восстановления сигнала, задают чис лом уровней генератора 10 ступенчатого напряжения. Это число может указываться в программе функционирования блока 15 регистрации и обработки. Благодаря асинхронному режиму работы устройства, при котором считывание очередного дискретного значения разрешается только после регистрации предыдущего значения, обеспечивается последо вательная дискретизация преобразуемого сигнала с шагом по времени, определяемым параметрами узла регулируемой временной задержки , В процессе преобразования в каждый момент времени может появиться только один синхросигнал, так как отводы рецир кулятора 2 сдвинуты на определенный шаг, соответствующий определенной временной задержке момента появления нулевого опорного уровня преобразуемого сигнала на том или ином отводе в процессе его передачи в рециркуляторе. Однако в момент считывания преобразуемы сигнал может присутствовать как на одном отводе (и тогда считывается только одно дискретное значение), так и на нескольких отводах одновременно (и тогда считывается несколько дискрютных значений). При считывании только одного дискретного значения шаг считывания по времени относительно появления начального уровня преобразуемого сигнала, т.е. .появления синхросигнала, определяется по соответствующему номеру уровня ступенчатого напряжения генератора 10. При считывании нескольких дискретных значений шаги считывания определяются следующим образом. Исходя из позиции блока 3 выборки код,которой считывается из регистра 7 и указываем одновременно номер канала, где был сформирован синхросигнал, а также исходя из соответствующего номера уровня, ступенчатого напряжения вычисляется шаг считывания по времени дискретного значения относительно синхросигнала в канале, где он был сформирован. Шаги считывания по времени дискретных .. значений в соседних каналах вычисляют исходя из номеров каналов считывания в АЦП 14, коды которых также передаются из АЦП 14 в блок 15 регистрации и обработки. При этом номер канала АЦП 14 однозначно указывает сдвиг по времени, вносимый данным отводом в рецирку- ляторе 2. По известному номеру канала, в котором был сформирован синхросигнал, и известным номерам каналов, в которых также были считаны дискрютные значения преобразуемого сигнала, вычисляются соответствующие шаги считывания по времени. При этом, если номер канала считывания без синхросигнала меньше номера канала с синхросигналом, то к шагу считывания по времени для канала с синхросигналом прибавляется время задержки считывания в соответствующем соседнем отводе, равное сдвигу по времени этого отвода относительно канала с синхросигналом. Если номер канала без синхросигнала превышает номер канала с синхросигналом, то из шага считывания для канала с синхросигналом вычитается время сдвига (задержки) соответствуюшего соседнего канала. При кратном соотношении времени задержки стробимпупьсов и интервалов задержки, вносимых отводами рециркулятора 2, часть отсчетов с равными шагами считывания, определяемыми предварительным анализом в блоке 15, можно не регистрировать, что увеличивает скорость измерений. В общем случае при некратности со-

отношения указанных временных задержек достигается эффект увеличения числа считываемых дискретных значений, что приводит к дополнительному повышению точности восстановления преобразованного сигнала.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности дискретного представления и восстановлеиия кратковременных импульсных сигналов благодаря уменьшению требуемого числа рециркуляции и количества отводов в линии задержки, что позволяет уменьшить амплитудные и частотные искажения преобразуемого сигнала. Кроме того, снижаются требования к метрологическим характеристикам динамической памяти - рециркулятору с отводами и уцрошается изготовление рециркулятора, а также обеспечивается возможность строить адаптивные по быстродействию системы благодаря возможности анализа и прогноза шагов считывания преобра емого сигнала по времени и подключения из обработки части избыточных отсчетов с равными или близкими шагами считывания.

изобретения

Ф

о р м у л а

Стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов, содержаший блоки выборки, выходы которых соединены со входами соответствуюших расширителей сигналов, а управляюшие входы - с выходом генератора стробим- пульсов, компаратор, входы которого под; кпючены к выходу генератора пилообразного напряжения и к первому выходу генератора ступенчатого напряжения, блок регистрации и обработки, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, входной блок согласования, отличаюшийся тем, что, с целью повьшгения точности преобразования, в него введены рециркулятор с отводами синхронизаторы, регистр кода адреса, ключ, блок временной задержки и логический элемент ИЛИ, причем вход реш1р1оглятора подключен к выходу входного блока согласования, а отводы соединены с сигнальными входами соот ветствуюишх блоков выборки и входами

синхронизаторов, выходы которых подключены ко входам регистра кода адреса и через логический элемент ИЛИ - ко входу генератора пилообразносх напряжения, выход регистра кода адреса соединен со

вторым входом блока регистрации и обработки, третий вход которого подключен ко второму выходу генератора ступенчатого напряжения, а выход - к первому управляюшему входу ключа, второй управляюший вход и выход ключа соединены со входами блока временной задержки и генератора стробимпульсов, а сигнальный вход - с ныходсм компаратора, сигнальные входы аналого-цифрового преобразо-

подключены к выходам расширителей сигналов, а управляющий вход -.к выходу блока временной задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 31064, кл. 98(5)В 2, опублик. 1969.

2. Патент США № 3278846, кл. 324-77, опублик. 1966 (прототип).