Устройство регистрации формы периодических коротких сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R19/04 

1

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использованО в цифровых измерителях характеристик электрических сигналов.

Известно устройство для контроля амплитуды и длительности фронтов импульсного сигнала, содержащее компаратор уровня сигнала, источники опорного сигнала, формирователь строба, блок памяти и регистрации, компаратор амплитудыимпульса и пиковый детектор IU .

Недостатком устройства является низкая точность измерения. ,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство регистрации фор1«й периодических коротких сигналов, содержащее блок синхронизации и управления, линию задержки, запоминающее устройство, блок вывода информации, пороговый элемент, цифроаналогошлй преобразователь, выход которого сое Динен с первым входом порогового элемента, два преобразователя длительности импульса в число импульсов, два коммутатора на п выходов и две группы счетчиков по п счетчиков в каждой, причем выходы преобразователей длительности импульсов в число импульсов подсоединены к первым входам соответствунидих коммутаторов иа п выходов, а п выходов

to первого коюуутатора - к вхоцаал первой группы п счетчиков, п выходов второго коммутатора подключены к входам второй группы п счетчиков, а выходы обеих групп счетчиков - к

15 первьш двум входам запоминакщего устройства, выход которого соединен с первЁВ4 входон блока вывода и«ф фма1щи Г21.

Однако устройство имеет низкую

20 точность регистрации формы периодического сигнала, оно не позволяет производить регистрацию пачек пет риодических сигналов, вычислять характеристики сигналов по полученной их форме, а также наблюдать и сравнивать визуально тенденцию изменения исследуемого сигнала относительно эталонного.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей известного устройства регистрации формы периодических коротких сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство регистрации формы периодических сигналов, содержащее блок синхронизации и управления, лииию задержки, запоминающее уст| ойство, блок вывода информации, пороговый элемент, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен t первым входом порогового элемента, два преобразователя длительности импульса в число импульсов, два коммутатора на п выходов и две групгаы счетчиков по п счетчиков в каждой, причем выходы преобразователей длительности импульсов в число импульсов подсоединены к первым входам соответствующих коммутаторов на Пвыходов, а п выходов первого коммутатора - к входам первой группы п счетчиков, п выходов .второго коммутатора подключены к входам второй группы п счетчиков, а выходы обеих групп счетчиков - к первым двум входам запоминающего устройства, выход которого соединен с п,ервьм входом блока вывода информации, введены вычислительное устройство, блок реганерадин, третий и четвертый коммутаторы, делитель, к первому входу которого подключена шина входного сигнала, а выход соединен с первым входом блока синхронизации и управления и через последовательно соединенные пороговый элемент и линию задержки - с первыми входами третьего и четвертого коммутаторов, .каждый из которых своим выходе подключен соответственно к входам первого и второго преобразователя длительности импульса в число импульсов, 39ЫХОД блок синхронизации и управле ния подключен к входу хщфроаналогового преобразователя, первому входу вычислительного устройства, BTOpbw входам коммутаторов и второму входу делителя, выход вычислительного устройства ко второму входу блока синхронизации

И управления, входу блока регенерации и третьему входу запоминакщего устройства, выход которого соединен со вторым входом вычислительного усррйства, кроме того, выход блока регенерации подключен к третьему входу вычислительного устройства, ВТО7 рому входу блока вывода информации и четвертому входу запоминающего устройства, а выход порогового элемента соединен с третьим входом блока синхронизации и управления.

На фиг. I изобргжена блок-схема устройства регистрации форьм периодических коротких сигналов; на фиг.временные диаграммы работы устройства.

Устройство регистрации формы перОдических коротких сигналов содержит делитель }, блок 2 синхронизации и управления, пороговый элемент 3, цифроаналоговый преобразователь 4, линию 5 задержки, третий и четвертый коммутаторы 6 и 7, преобразователи 8 и 9 длительности импулса в число импульсов, первый и второй коммутаторы 10 и 11 на п вькодов, две группы счетчиков 12 и 13 по п счетчиков в каждой, запоминающее устройство 14, вычислительное устройство 15, блок 16 регенерации и блок 17 вывода информации.

Шина 18 входного сигнала подключена к первому входу делителя 1, выход цифроаналогового преобразователя 4 соединен с первым входом порогового элемента 3, второй вход которого соединен с выходом делителя 1 и первым входом блока 2 синхронизации и управления, а выход через линию 5 задержки с первыми входами третьего и четвертого коммутаторов 6 и 7, казкдый из которых соединен своим выходом соответственно со входом преобразователя 8 и 9 длительности импульса в число импульсов, выходы преобразователей 8 и 9 подсоединены к первым входам соответственно первого и второго коммутаторов 10 и 11 на п выходов, а п выходов коммутатора

10- к входам первой группы счетчиков 12, п выходов коммутатора

11соединены с входами второй группы счетчиков 13, выходы обеих групп

счетчиков I2 и 13 подключены к первым двум входам запоминанщего устройства 14, выход которого соединен с первым входом блока 17 вывода информации, выход блока синхронизации и управления подюлочен к входу цифроаналогового преобразователя А, первому входу вычислитель ного устройства 15, вторым входам коммутаторов 6, 7, 10 и 11 и второму входу делителя I, выход вычислительного устройства 15 подключен ко второму входу блока 2 синхро низации и управления, входу блодса 16 регенерации и третьему входу запоминающего устройства 14, выход которого соединен с вторьм входом вычислительного устройства 15, кроме того, выход блока 16 регенерации подключен к третьему входу вы числительного устройства 15, второму входу блока 17 вывода информации и четвертому входу запоминающего устройства 14, а выход порогового элемента 3 соединен с третьим входом блока 2 синхронизации и управления. Устройство регистрации формы периодических коротких сигналов работает следующем образом. Исследуеколй сигнал поступает напервый вход делителя 1 (фиг. 1) и нормализуется. С выхода делителя I нормализованный сигнал идет на вход блока 2 синхронизации и управления и на вход порогового элемента 3. Пусть исследуемый сигнал представляет собой пачки периодических импульсов (фиг. 2 а), следующих с периоде Т и размахом по амплитуде, равным А Тогда при поступлении эти импульсов на вход блрка 2 синхронизации и управления в нем в начале измерения шфабатываётся импульс синхронизации (фиг. 2 б). На второй вход порогового элемента 3 поступает уровень напряжения (фиг. 2 а-1 с выхода цифроаналогового преобразователя 4, задаваемый по программе от блока 2 синхронизацт и управ ления. Уровень напряжения изменяетс в ка) из измерителыаях тактов (периоде пячки входного сигнала, начиная с шнимaльнoгo или максимального значе}а1Я амплитуды входног сигнала)о Входной сигнал сравнивается с задаваемым напряжением в пор говом элементе .3. Результат- сравнения в виде дискретного сигнала (фиг. 2 в) вэдается пороговьи4 эле ментом 3 в блок 2 синхронизации и 76 управления и через линию 5 задержки, которая может быть построена на цифровых элементах, - на входы коммутаторов 6 и 7.Линия 5 задержки обеспечивает приход измеряемых сигналов на входы коммутаторов 6 и 7 после сигналов управления, поступающих с блока 2 синхронизации и управления. Коммутаторы 6 и 7 производят распределение и, при необходимости, инверсию импульсов с линии 5 задержки на преобразователи 8 и 9 длительности импульсов в число импульсов. Распределение осуществляется так, что все импульсы с выхода порогового элемента 3, характеризующие единичное состояние (фиг.2в) во время измерительного такта Т (фиг. 2}, поступают на вход преобразователя 8 дтастельности в число импульсов. И наоборот, все импульсы, характеризующие нулевое состояние во время измерительного такта вход преобразователя 9 длительности в число импульсов. По сигналам, которые вьщаются порогогым элементом 3 в бло& 2 синхронизахщи и управления, производится фор{4ирование импульсов, управляюсщх коммутаторами 10 и II. Моменты фop шpoвaния этих импульсов определяются характере изменения исследуемого сигнала (фиг. 2 в, г, д). Коммутаторы 10 и И разрешают прохождение преобразованшлх импульсов с преобразователей 8 и 9 длительности в число импульсов на входы двух групп счетчиков 12 и 13. При этом обеспечивается Программное подключение счетчиков в моменты перехода порогового элемента 3 из одного состояния в , другое (фиг. 2 в)о Таким образом, на заданном уровне компарирования исследуемого сигнала в счетчиках фиксируются двоичные оды. Значения этих кодов соответтвуют длительности ранее сформироанных на пороговом элементе 3 имульсов. Если в системе амплитудо-временных координат за начало тсчета взять момент переднего фрона импульса синхронизации, то коды счетчиках, взятые последовательо относительно начала отсчета, редставляют собой значения кооринат точек исследуемого сигнала. Информация в виде кодов с выхоов групп счетчиков 12 и 13 пере1писывается в запоминающее устройство 14. Кроме того, в запоминающее устройство 14 записывается код уровня компарнроаання. Формирова1О1е адресов переписи информация в запоминающее устройство 14 осуществляется блоком 2 синхронизации и управления и вычислительным устройством 15, В дальнейшем с помощью цифроана,лотового преобразователя 4 а следующем измерительном такте задается новый уровень напряжения на второй вход порогового элемента 3 (фиг о 2 а-2) и процесс измерения и загшеи результата измерений в запоминающее устройство 14 повторяется. Данные координат точек, характеризуюпще форму контролируемого сигнала в системе амплитудно-временных координат, служат основой для определения характеристик электрическик сигналов. Пусть исследуемым сигнало является одиночный периодический сигнал и требуется вычислить длител ность его фронтао Тогда, поскольку длительность фронта импульса изме ряют между уровнями от 0,1 до 0,9 максимального значения его амплитуды, то НУЖНО вначале определить по программе амплитуду (А) сигнала. Данные для такого определения содержатся в информации формы контролируемого сигнала, записанной в. виде координат точек. Затем вы шсляют значения напряжений, равные 0,9 А и 0,1 А. Эти напряжения ставят в соответствие уровням компарирования с их значениями кодов координат точек сигнала. Вычисляют разницу значений этих координат. Это значение разницы является длительностью фронта. Запоминающее устройство 14, запоминая форму аналогового сигнала в цифровом виде, дает возможность воспроизвести его с пом щью блока .16 регенерации и блока 17 вывода информации Кроме того, цифровое хранение аналогового сигнала, запомненного однажды с выхода этало ного устройства, или полученного расчетным путем, обеспечивает сравнение его с выходными сигналами подобных устройств Реализуется это следукшцш образом. Блок 16 регенера ции по командам с вычислительного устройства 15 и блока 2 синхрониза7Цйи и управления синхронно с ис-следуемым сигналом воспроизводит на экране блока 17 вывода информации эталонный сигнал Если требуется несинхронная запись или запись с изменяемой разверткой, блок 17 вывода информации регулируется внешней последовательностью импульсов, задаваемой от блока 2 синхронизации и управления. Изобретение обладает большой точностью измерения, чем известное устройство, за счет тиго, что подача исследуемого сигнала на вход порогового элемента осуществляется непосредственно с выхода делителя, а задержка сигнала, преобразованного пороговым элементом, представленного в виде временных интервалов, реализуется на цифровых элементах. Кроме того, расширение функциональных возможностей данного устройства заключается в том, что оно обеспечивает/ регистрацию не только одиночных периодических сигналов, но и пачек импульсов, а также производит вычисление характеристик исследуемых сигналов и определяет тенденции изменения исследуемого сигнала относительно эталонного. Формула изобретения Устройство регистрации формы периодических коротких сигналов, содержащее блок синхронизации и управления, линию задержки, запоминающее устройство, блок вьгеода информации, пороговый элемент, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом порогового элемента, два преобразователя длительности импульса в число импульсов, два коммутатора на п выходов и две группы счетчиков по п счетчиков в каждой, причем выходы преобразователей длительности импульсов в число импульсов подсоединены к первым входам соответствуюги коммутаторов на п выходов, а п выходов первого коммутатора - к входам первой группы п счетчиков, п выходов второго коммутатора подключены к входам второй группы п счетчиков, а выходы обеих групп счетчиков - к первым двум входам запоминанщего устройства, выход которого соединен с первым входом блока вывода информации, 9 отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных воз можностей, в него введены вычислительное устройство, блок реганерации, третий и четвертый К 4мутаторы, делитель, к первому входу которого подключена шина входного сигнала, а выход соединен с первым входом блока синхронизации и управления и через последовательно соединенные пороговый элемент и линию задержки - с перв1я ш входаьга третьего и четвертого коммутаторов, каждый из которых своим выходом под ключен соответственно к входам первого и второго преобразователя длительности импульса в число импульсов, выход блока синхронизации и уп равления подключен к входу 1щ4фо аналогового преобразователя, первому входу вычислительного устройства, вторым входам коммутаторов 7 и второму входу делителя, ыход вьгчислительного устройства - ко второму входу блока синхронизации и упг равления, входу блока регенерации и третьему входу запоминающего устройства, выход которого соединен со вторым входом вычислительного устройства, кроме тою, выход блока регенерации подключен к третьему входу вычислительного устройства, второму входу блока вывода информации и четвертому входу запоминаю щего устройства, а выход порогового элемента соединен с третьим входом блока оинхрониэацш и управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 658485, кл. G 01 R 19/04, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 702307, кл. G 01 R 19/04, 1977 i(прототип).

ф4а.1

f t

Фх.2.