Цифровой интегрирующий вольтметр Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

1

Ипобретение относится к электроизмерительной технике, а именно, к интегрирующим цифровым приборам стохастического преобразования, предназначенных для измерения действующего значения детерминированных и случайных сигналов, и может быть использовано в энергетике, технике связи, в производстве и испытаниях различных радиоэлектронных приборов и систем, ,„ а TaiTOe в процессе научного эксперимента.

Известен коррелометрический цифровой измеритель действующего значения сигнала , содержащий генератор тактовых j импульсов,преобразователь код-аналог, два стробируемых компаратора и блок цифрового отсчета 1 .

Однако в этом интегрирущем вольтметре применен стохастический метод 20 преобразования, характеризующийся сильной заоиси(юстью погрешности преобразования от вида сигнала и большим ее максимальным значением.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цийровой интегрйрукхций вольтметр, принцип действия которого основан на стохастическом методе преобразования сигнала, содержащий сумматор, а также преобразователь код-аналог, прямой и иннерсный выходы которого подключены к первым входам двух стробируемых компараторов, вторые входы которых объединены и являются входом устройства, выходы объединены элементом ИЛИ, а входы стробирования. подключены к выходу генератора тактовых импульсов, подключенного также через масштабный счетчик к входу управления блока циЛрового отсчета 2 .

Однако известное устройство характеризуется недостаточной точностью, а именно значительной зависимостью погрешности преобразования от вида сигнала.

Цель изобретения - повышение точности измерения. 398 Эта цель достигается тем, что 8 цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий сумматор, преобразователь код-аналог, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам первого и второго стробируемых компараторов, соответственнно вторые входы которых объединены и подключены к входной шине, выходы соединены с перBUM и вторым входами элемента ИЛИ. а входы стробирования подключены к вы ходу генератора тактовых импульсов, и через масштабный счетчик - к входу управления блока цифрового отсчета, .дополнительно введены блок инвертировамия кодов и подключенный к выходу генератора тактовых импульсов двухканальный генератор псевдослучайных чисел, выходы которого через сумматор и блок интегрирования кодов подключены к входу преобразователя код-аналог, причем выход переноса сумматора подключен к входу управления блока ин вертирования кодов, а выход элемента ИЛИ соединен с тактовым входом блока цифрового отсчета. На черте) изображена функциональная схема цифрового интегрирующего вольтметра. Цифровой интегрирующий вольтметр содержит два стробируемых компаратора 1 и 2, вторые входы которых объеди нены и соединены с входной шиной, а первые входы подключены к прямому и инверсному выходам преобразователя 3 код-аналог. Выходы обоих стробируемых компараторов 1 и 2 соединены с первым и вторым входами элемента 4 ИЛИ, выход которого подключен к тактовому входу блока 5 цифрового отсчета, вход управления которого соединен с выходом масштабного счетчика 6. Выход генератора 7 тактовых импульсов подключен к входам стробирования обоих стро бируемых компараторов 1 и 2, а также к тактовому входу масштабного счетчика 6 и двухканального генератора 8 псевдослучайных чисел, информационные выходы которого подключены к соответству101цимвходам сумматора-9. Сумматор 5) через блок 10 инвертирования кодов подключен к входу преобразователя 3 код-аналог. Выход переноса сумматора 9 соединен с входом управления блока 10 инвертирования кодов. 04 . случайным сигналом преобразователя 3 код-аналог j . Благодаря совместному включению двухканального генератора 8 псевдослучайных чисел, сумматора 9 и блока 10 инвертирования кодов, плотность распределения вероятностей псевдослучайных чисел, которые имеются на выходе двухканального генератора, линейно возрастает и достаточно точно описывается функцией м где А - верхний предел диапазона измеряемого сигнала. Работа этих трех блоков сводится к следующему. Под воздействием тактовых импульсов генератора 7 тактовых импульсов двухканальный генератор 8 псевдослучайных чисел генерирует пару Д-разрядных независимых и равномерно распределенных чисел /х. ,{,. В сумматоре 9 эти числа складываются, причем на выходе блока 10 инвертирования кодов формируются числа f согласно следующему правилу .llL 2 если 2 Для того, чтобы дисперсия оценки действующего значения сигнала стала устойчивой, необходимо усреднять следующие оценки единичного преобразования, 2. если f,,-; (t,-) f.-, если .). Так как реализация двухканального генератора 8 псевдослучайных чисел заранее известна, то заранее известа сумма всех A2/2f, которая храится как начальная установка в блое 5 цифрового отсчета. При равенст-. е или кратности объема масштабного 1ика 6 периоду двухканального геератора 8 псевдослучайных чисел эта умма равна нулю« В любом случае оцена квадрата мгновенного значения си|- ала X 2 (ti) упрощается.

Оба стробируемых компаратора 1 и 2 сравнивают в моменты времени t| входной сигнал x(ti) с аналоговым псевдоИзмерение действующего значения входного сигнала происходит циклически. По окончании предыдущего цикла измерения сигнал переполнения масштаб ного счетчика 6 в блоке 5 цифрового отсчета инициирует команду выдачи результата измерения и установки началь ного состояния число-импульсного извлекателя квадратного корня. После этого очередной тактовый импульс гене ратора 7 тактовых импульсов, воздействуя на двухканальный генератор 8 псевдослучайных чисел, обеспечивает появление на выходе преобразователя 3 код-аналог равных по величине, но разнополярных псевдослучайных величин -, обладающих линейно возрастающей функцией плотности распределения. Оба стробируемых компаратора 1 и 2 в моменты стробирования задним фронтом им пульса генератора 7 тактовых импульсо сравнивают по абсолютному значению входной сигнал с псевдослучайной вели чиной - , Если в момент стробирования входной сигнал по абсолютному зна чению превышает псевдослучайную величину, то на выходе элемента k ИЛИ появляется импульс, который обрабатывается число-импульсным извле1)сателем квадратного корня блока 5 цифрового отсчета. Этот процесс продолжается до следующего переполнения масштабного счетчика 6. На основании расчетов установлено, что для предложенного устройства дисПерсия единичной оценки постоянна и равна 0,0833. По сравнению с прототипом это лучше как в смысле средней дисперсии (0,1166), так и в смысле максимального значения дисперсии (0,3388). Таким образом, введение 9 06 йовых блоков и связей обуславливает повышение точности и увеличение ее стабильности. Формула изобретения Цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий сумматор, преобразователь код-аналог, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам первого и второго стробируемых компараторов соответственно, вторые входы которых объединены и подключены к входной шине, выходы соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, а входа стробирования подкл«очеи( к выходу генератора тактовых импульсов и через масштабнь й счетчик - к входу управления блока цифрового отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены блок инвертирования кодов и подключенный к выходу генератора тактовых импульсов двухканальный генератор псевдослучайных чисел, выходы которого через сумматор и блок инвертирования кодов подключены к входу преобразователя код-аналог, причем выход переноса сумматора подключен к входу управления блока инвертирования кодов, а выход элемента ИЛИ соединен с тактовым входом блока цифрового отсчета. Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 600721, кл. Н 03 К 13/02, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР N , кл. Н 03 К 13/20, 1978 ( прототип ).