Устройство для регистрации однократных сигналов

Союз Советски кСоциапистическикРеспублик О П И С А Н И Е983742ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22)Заявлено 12.11,80 (2 ) 3002935/18-24 (51)М. Кл. с присоединением заявки ЭЙ(23) Приоритет С 09 С 3/00 6 Ъвударетюиыв квмитвт СССР аа двлвм извврвтвиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ОДНОКРАТННХ СИГНАЛОВ 1Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для исследования однократных сигналов.Известно устройство для регистрации однократных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блоки памяти, счетчики, схемы сравнения и генератор тактовых импульсов 11.Недостатком этого устройства является то, что регистрация однократных сигналов с широким диапазоном изменения длительности с приводйт либо к потере информации (промахам), когда длительность регистрируемого сигналабольше длительности развертки , либо к снижению точности, когда длительность развертки с р больше длительности регистрируемого сигналаНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для регистрации однократных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок управления, схемы сравнения, счетчики, блоки памяти и генератор импульсов ( 2 .Недостатком известного устройстваявляется потеря информации (промах),вызванная однократным .выделением конца сигнала при многократном его появлении в условиях априорной неопрещ деленности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала.Целью изобретения является повышение точности устройства,Поставленная цель достигается тем,15 что устройство для регистрации однократных сигналов, содержащее блокквантования сигнала по уровню, выходкоторого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, блок20 управления, первый и второй выходыкоторого соединены с первым входомпервого блока памяти и входом первого счетчика соответственно, а первыйвход - с выходом генератора импуль 983742,д. ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,й Фи ецактор д аказ 9931/60 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам изобре 11035 Москва И9837сов, и блок отображения, входы которого подключены к выходам первогоблока памяти и первого счетчика, содержит первую схему сравнения, первый вход и выход которой подключенык выходу аналого-цифрового преобразователя и второму входу блока управления соответственно, первый регистр,входы которого соединены с выходамианалого-цифрового преобразователя и 1 Опервой схемы сравнения, а выход - свторыми входами первой схемы сравнения и первого блока памяти соответственно, второй счетчик, входы которогоподключены к выходу генератора им Бпульсов и третьему выходу блока управления, второй блок памяти, первыйи второй входы которого соединены спервым выходом блока управления и выходом второго счетчика, вторую схему 20сравнения, первый вход и выход которой подключены к выходу первого счетцика и третьему входу блока управления соответственно, блок вычитания,первый вход и выход которого подключены к выходу второго блока памятии второму входу второй схемы сравнения соответственно, третий счетчик,вход и выход которого соединены счетвертым выходом блока управленияи вторым входом блока вычйтания, иблок выбора отсчетов, входы и выходкоторого подключены к третьему выходу блока управления, выходам первой и второй схем сравнения и третьим входам первого и второго блоковпамяти соответственно,Кроме того, блок выбора отсчетовсодержит четвертый счетчик, первыйвход которого соединен с первыми вхо 40дами пятого счетчика, первого коммутатора, второго регистра, делителячастоты, второго коммутатора, реверсивного счетчика и является первымвходом блока, второй вход - с вторымвходом пятого счетчика и выходом тре 45тьей схемы сравнения, а выход - свторым входом делителя частоты и входом первого дешифратора, выходы которого подключены к первым входам первого сумматора и третьей схемы сравнения и первому и второму входам третьего коммутатора, третий вход которого соединен с первым входом третьего регистра, вторым входом реверсивного счетчика и выходом четвертой схемы сравнения, четвертый входкоммутатора подключен к третьему входу реверсивного счетчика и выходу 2 4второго дешифратора, а выход - к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора, а второй вход - с вторым входом третьего регистра, первым входом четвертого сумматора и выходом реверсивного счетчика, четвертый и пятый входы которого подключены к выходу второго коммутатора и первому выходу делителя частоты, третий вход второго коммутатора подклю,чен к выходу третьего регистра, третий и четвертый входы делителя частоты являются соответственно вторым и третьим входами блока, а второй выход подключен к третьему входу пятого счетчика, выход которого соединен с входом второго сумматора, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход первого сумматора соединен с вторым входом третьей схемы сравнения и вторым входом первого коммутатора, выход которого подключен к второму входу четвертого сумматора, выход которого соединен с входом второго дешифратора, первым входом четвертой схемы сравнения, второму входу второго регистра и является выходом блока, а выход второго регистра соединен с вторым входом четвертой схемы сравненияНа фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 - форма сигнала и процесс его регистрации; на фиг. 3 - таблица значений; на фиг.1 пример воспроизведения сигнала.Устройство содержит блок 1 квантования (входного) сигнала по уровню,аналого-цифровой преобразователь 2,первую схему 3 сравнения, первый регистр 1, первый блок 5 памяти, блок 6отображения, первый счетчик 7, вторую схему 8 сравнения, блок 9 управления, генератор 10 (тактовых) импульсов, второй счетчик 11, второй блок 12памяти, блок 13 вычитания, четвертыйсчетчик 14, блок 15 выбора отсчетов,третий счетчик 16, третий регистр 17,первый дешифратор 18, пятый счетчик 19,первый коммутатор 20, четвертую схему 21 сравнения кодов, второй регистр 22, второй сумматор 23, первыйсумматор 21, третью схему 25 сравнения концов, четвертый сумматор 26,делитель 27 частоты, третий коммутатор 28, третий сумматор 29, второйкоммутатор 30, реверсивный счетчик 31,второй дешифратор 32,5 98374Устройство работает следующим образом.Перед началом работы с помощью блока 9 управления (Фиг. 1) второй 11 ичетвертый 14 счетчики, а также реверсивный счетчик 31 и пятый счетчик 19обнуляются.Входной сигнал х усиливается,преобразуется в код в аналого-цифровом преобразователе 2 с максимальнойчастотой Г поступает на первую схему 3 сравнения, где сравнивается сдискретным значением сигнала х(Ц,поступающим с первого регистра 1.В моментпересечения исследуемым сигналом уровня квантования х 1(в момент смены кода на выходе АЦП 21.регистр 4, а в момент взятия отсчетаво второй блок 12 памяти.При окончании записи значений сигнала х и й наступает режим воспроиз4ведения и длится до появления последующего дискретного значения сигнала х (1). Интервал времени Ь =- между появлением двух со,седних значений сигнала х 4(й) и ЗОх 2(й) оказывается меньше суммарногоинтервала времени Лцикла записии цикла воспроизведения й , ПоЧЪэтому ни одно зарегистрированноезначение сигнала не успевает вцвес- З 5тись (воспроизвестись) с блоков 5и 12 памяти. Таким образом, получается как бы непрерывнцй режим записии в моментпересечения исследуемымсигналом уровня квантования х, (в моменты смены кода на выходе АЦП 2)(фиг. 2 в) блоки 5 и 12 памяти переводятся в режим записи и происходитзапись кода сигнала х в первый блокпамяти и в первцй регйстр 4, а в момент взятия отсчета й - во второйблок 12 памяти,При окончании записи значений сигнала х и С наступает режим воспроизведейия и длится до появления последующего значения сигнала х(1) . Интервал времениЬй = й -оказы-. вается меньше интервала времени Л 1 поэтому ни одно зарегистрированное значение сигнала не успевает вывестись (воспроизвестись) с блоков 5 и 12 памяти, Таким образом, вновь получается как бы непрерывный режим запи 2 6си и в момент й (йиг, 2 а) блоки 5 и 12 памяти переводятся в режим записи. и т.д.После записи значений сигнала х , т наступает режим воспроиэведения. 1 нтервал времени Дй -- больше интервала времени дй поэтому зарегистрированные значения сигнала в определенной последовательности выводятся с блоков 5 и 12 памяти. Далее происходит восстановление поли- номом нулевого порядка и отображение формы зарегистрированной части сигнала х(й). При этом код сигнала, хра" нящийся в первом блоке 5 памяти, в определенной последовательности выво" дится на блок 6 отображения, определяя положение светящейся точки по вертикали. Одновременно с этим с второго блока 12 памяти соответствующий код момента взятия отсчета поступает на блок восстановления и сдвига иэображения, состоящего из первого 7 и третьего 16 счетчиков, блока 13 вычита" ния и второй схемы 8 сравнения, В теАСлчение (где ДС - интервал дискретизации) тактов воспроизведения код сигнала хл сместится по горизонтальЬЦной оси на - дискретных эначений и на блоке отображения 6 высветитсл - точек с равными амплитудаД 1сл ми х . Затем в течениеДСтактов воспроизведения на блоке 6 отобра"12. -жения высветится точек с равными амплитудами х далее слеС 2 дующиеточек с амплитудойДСи т,д.В момент й пересечения сигналом х(т.) уровня квантования хо блоки 5 и 12 памяти переводятся в режим за- . писи и т.п.Таким образом, при регистрации сигнала х(С) интервал времени Л С; между появлением двух соседних отсчетов может быть меньше суммы времени цикла записи , и цикла воспроизведения й В, а также больше суммы времени цйкла записи й и цикла воспроизведенияВ первом случае осуществляется непрерывная запись, во втором после записи осуществляется воспроизведение зарегистрированных значений сигнала в определенной последовательности, восстановление и отображение зарегистрированной части сигнала.В момент й переполнения памяти значения сигнала х , 12 исключаются, а на их место записываются последующие значения сигнала х , й (Фиг,2 б),При окончании записи значений сигнала х и 1 блоки 5 и 12 памяти переводятся в режим воспроизведения. При 10 этом в определенной последовательности из блоков 5 и 12 памяти выводятся зарегистрированные значения сигнала и на блоке 6 отображения высвечивается восстановленный сигнал, 15В моментпересечения сигнала х(1) уровня квантования х (в моомент смены кода нд выводе АЦП 2) значения сигнала х , С, исключаются, а на их место записываются значения 20 сигнала х 0, йПри окончании записи значений сигнала хо,В блоки 5 и 12 памяти переводятся в режим воспроизведения и т,д. 25После записи последнего значения сигнала х ,.В начинается непрерывный процесс воспроизведения, восстановления и отображения сигнала х(й).Рассмотрим как выбирается номер Зо позиции записи и воспроизведения зарегистрированной части сигнала ( всего сигнала) .Устройство реализует выбор номвра позиции ч. при записи в соответствии с выражением, взятым иэ таблицы (фиг, 3) 0 = и +2 где и = 2 (1 - ;2") к 0=0, и=Так как в выражении (1) две переменные К и 1, то возможен ряд вариантов реализации выбора номера позиции 45 0 при записи. В данном случае реали 4зуется вариант, когда и = сои 51, = чдг после того, как 1 изменится от 0 до своего максимального значения50 (2 к 1) и увелИчИвается на едИнИцу, ЪахПосле того, как и достигнет своего максимального значения (2 + 2, происходит увеличение на единицу К и все процессы повторяются до тех пор, пока не кончится исследуемый сигнал х(С),Рассмотрим воспроизведение инйормации при выводе с блоков 5 и 12 памяти,При записи первого значения кода сигнала х и момента взятия отсчета "1", нулевой код с четвертого счетчика 14 поступает на вход первого деширатора 18, который в данном случае осуществляет операцию возведения в степень числа "2 и в двоичном коде, Исключение составляет минус первая степень (1(= О), при этом результат возведения равняется нулю.Через третий коммутатор 28 происходит двоичннй код, соответствующий единице ( 2 К), так как К = 0, и поступает на третий сумматор 29, где суммируется с нулевым кодом, поступающим с выхода реверсивного счетчика 31Код с третьео сумматора 29 проходит через второй коммутатор 30 и поступает на четвертый вход реверсивного счетчика 31, однако не устанавливается в него, так как во втором слагаемом 2 - 4 первое значение= 0, следовательно, второе слагаемое должно бить равно нулю ( 2 = 1, так какК- 0). Выходной код реверсивного счетчика 31 устанавливается в третийрегистр 17 и поступает на один из входов четвертого сумматора 26, где складывается с первым слагаемым выражения С 1),Рдссмотрим теперь как получается первое слагаемое выражения ( 1). Нулевой код с пятого счетчика 19 поступает нд один из входов второго сумматора 23, на второй вход которого постоянно поступает код единицы "1, Код единицы с выхода второго сумматора 23 поступает на один из входов первого сумматора 24, на другой входКкоторого поступает нулевой код (2с первого дешийрдтора 18, так как К = 0. Далее код единицы с первого сумматора 24 поступает на третью схему 25 сравнения кодов, где сравнивается с кодом единицы, поступающим с первого дешийратора (2 ) 18, Третья)ксхема 25 сравнения в данном случаене вносит никаких изменений в работу устройства, так как она вырабатывает импульс в тот момент, когда код с выхода первого сумматора 24 превышает код,поступающий с первого дешийратора (2 ) 18. Код с первого сумматора 24 также проходит через первый коммутатор 20 и поступает на второйвход четвертого сумматора 26. С выхода четвертого сумматора 26 код номера позиции памяти О, в которое здписыва 9 9837 ч ется новая информация, устанавливается во второй регистр 22, а также поступает на блоки 5 и 12 памяти.При записи значений сигнала х,(Фиг. 2 а) через третий коммутатор 28 проходит двоичный код,соответствующий единице (2 ), таккак К = 0 и поступает на третий сумматор 29, где суммируется с нулевым кодом, поступающим с выхода реверсивного 1 О. счетчика 31, Код с третьего сумматора 29 проходит через второй коммутатор 30 и устанавливается в реверсивный счетчик 31 импульсом с делителя 27 частоты, Далее код единицы с выхода реверсивного счетчика 31 устанавливается в третий регистр 17 и поступает на первый вход четвертого сумматора 26, на второй вход которо-. го также поступает код единицы, так 2 о как состояние пятого сцетцика 19 не изменилось.Код двойки с четвертого сумматора 26 устанавливается во второй регистр 22, а также поступает на бло ки 5 и 12 памяти.Далее процессы выбора номера позиции О при записи аналогичны.При записи 17-го ( 2 к-+1) значения ЗоЬахсигнала х,1 и момента взятия отсчетат.е. йри переполнении памяти(К = 1) пятый счетчик 19 считает импульс с делителя 27 частоты, который обнуляет реверсивный счетчик 31. Код, З поступающий на вход реверсивного счетчика 31 с второго коммутатора 30, не устанавливается, поэтому на первый вход четвертого сумматора 26 поступает нулевой код, а на второй вход - 4 о двойки . С выхода четвертого сумматора 26 код двойки устанавливается во второй регистр 22,а также поступает на блоки 5 и 12 памяти.Далее аналогичным образом формиру- "5 ются номера позиций Ц в соответствии с выражением (1).При воспроизведении на второй вход четвертого сумматора 26 через первый коммутатор 20 постоянно проходит код единиць 1 "1". Таким образом получает-.ся реализация первого слагаемого для выражений из таблицы (йиг. 3).Реализацию второго слагаемого для выражений из таблицы (йиг. 3) получаем аналогичным образом, как и второе слагаемое при записи в выражении (1), Отличие состоит в том, цто после 2 10первого значения номера позиции большего, цем номер позиции О, на которой остановился процесс регистрациисигнала, четвертой схемой сравнения .кодов 21 вырабатывается управляющийсигнал И 1, который осуществляет переход от реализации первого выражениятаблицы (йиг. 3) к второму выражению. Номер позиции 0 хранится во вто.ром регистре 22 памяти,Управляющий сигнал И 1 во-первых,устанавливает в третий регистр 17 па"мяти код среверсивного сцетцика 31,необходимый для перехода от реализации второго выражения таблицы(фиг 3) к реализации третьего выражения, во-вторых, управляет третьимкоммутатором 28, через который проходит с выхода первого дешифратора 18код 2 К; а не 2 К, как раньше. Тем самым получаем сумму (2 + 2 ). Это,к-есть не цто иное, как первое значение второго слагаемого для второговыраения таблицы (йиг, 3), так как2 , + 2 к2 к- (2 Я+ 1)Переход от реализации второго выражения таблицы (фиг. 3 ) к третьемуосуществляется следующим образом.После того, как Я Д второй дешифяюратор 32 управляет третьим коммутатором 28, который пропускает в данномслучае код 2 к. Одновременно с этим вреверсивный счетчик 31 через второйкоммутатор кода 30 с третьего регистра 17 памяти устанавливается код 27;который далее суммируется с кодом 2на третьем сумматоре 29, и вновь устанавливается в реверсивный счетчик 31, тем самым получаем первое значение второго слагаемого для третьеговыражения 2 (Г +1).Таким образом, на одном из входовчетвертого сумматора 26 получаем первое слагаемое для выражений таблицы( фиг, 3), а на другом - второе слагаемое.Далее код номера позиции, с ко"торой должна быть выведена инйормация, поступает на первый 5 и второй 12 блоки памяти.После того как Ц = Яу, т.е.выведется последнее значение сигнала и времени, последовательность вывода дискретных значений повторяется, т.е. снацала она соответствуетпервому выражению таблицы ( йиг. 3),а затем второму, третьему, первому,второму и т,д. Это осуществляетсяблагодаря тому, что после того, какДУ = Ц, реверсивной счетчик 31 обнуляется четвертой схемой 21 сравнения кодов, а это представляет не чтоиное, как первое значение второгослагаемого в первом выражении таблицыфиг. 3,1,Исключение промахов достигаетсятем, что после каждого нового записанного значения сигнала и времениначинается режим воспроизведения, При 10переходе от режима воспроизведения крежиму записи необходимо помнить номер позиции, на которой остановилсяпроцесс записи. Так как режим воспроизведения не влияет на первое слагаемое выражения ( 1 ), то достаточнопомнить второе слагаемое 2, этоговыражения ( 1, которое при переходеот воспроизведения и записи устанавливается в реверсивный счетчик 31 20через второй коммутатор 30. Это звпоминание осуществляет третий регистр 17.Число зарегистрированных отсчетовисследуемого сигнала хможет превышать число отсчетов, выводимых на 25блок 6 отображения, так как емкостьпамяти превышает емкостьматричногоблока 5 памяти. Таким образом, на бло.ке 6 отображения высветится частьсигнала х ),Для просмотра фо(мы все- Зого сигнала хЯ) предусмотрен сдвигизображения, который осуществляетсяблоком 13 вычитания и третьим счетчикои 16,Так момент взятия отсчета ( кодвремени)определяет положение светящейся точки по горизонтали, Если увеличивать или уменьшать этот код, тосоответствующая светящаяся точка этому иоменту времени будет сдвигатьсяпо экрану блока 6 отображения товправо, то влево. В том случае, еслиувеличивать или уменьшать код моментов взятия отсчетов всего сигналахЦ на одинаковую величину 5, топроисходит сдвиг всего изображенияна величину ,С помощью блока 9 управления увеличиваем или уменьшаем код третьегосчетчика 16, который поступает наблок 13 вычитания, на второй вход которого с второго блока 12 памяти поступает код моментов взятия отсчетов.Таким образом осуществляется сдвигизображения.55Восстановление зарегистрированного сигнала, части сигнала осуществляется полиномом нулевого порядка, ко 2 12торый реализуется на первом счетчике 7 и второй схеме 8 сравнения кодов, На первый счетчик 7 поступаютимпульсы частоты воспроизведения, Кодс выхода первого счетчика 7 поступает на блок 6 отображения, определяяположение светящейся точки по горизонтали, а также на один из входов второй схемы Я сравнения кодов, на второй вход которой с блока 13 .вычитания поступает нсдвинутый" код момента взятия отсчета, Код первого счетчика 7 увеличивается на единицу с каждыи тактои воспроизведения, а кодх(фиг. М ), определяющий положениесветящейся точки по вертикали, остается постоянныи. Поэтому на блоке 6отображения последовательно высветитсв( тточек с равини анови-,чтудаии. В момент .йиг. о) равенства кодов, поступающих на вторую схему 8 сравнения кодов, с нее на делитель 27 частоты поступает сигнал, необходимый для йормирования последующего номера позиции памяти Я, Этотсигнал также поступает на блок 9 управления, благодаря чему выводитсяпоследующее зарегистрированное значение сигнала х,1 и времени 6,.,Теперь на блоке 6 отображения высвеФ,. о -титов ат - - точек с рааниниамплитудами х и т.д.Устройство исключает промахи прирегистрации однократных сигналов испектра исследуемого сигнала. Исходяиз этого следует ожидать большой экономический эййект, особенно при исследовании трудноповторимых и дорогостоящих экспериментов,Формула изобретения1. Устройство для регистрации однократных сигналов, содеращее блок квантования сигнала по уровню, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, блок управления, первый и второй выходы которого соединены с первым входом первого блока памяти и входом первого счетчика соответственно, а первый вход - с выходом генератора импульсов, и блок отображения, входы которого подключены к выходам первого блока памяти и первого счетчика, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит первую схему сравнения,13 98374 первый вход и выход которой подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя и второму входу блока управления соответственно, первый регистр, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и первой схемы сравнения, а выход " с вторыми входами первой схемы сравнения и первого блока памяти соответственно, второй счетчик, входы 1 О которого подключены к выходу генератора импульсов и третьему выходу блока управления, второй блок памяти, первый и второй входы которого соедине-. ны с первым выходом блока управления и выходом второго счетчика,.вторую схему сравнения, первый вход и выход которой подключены к выходу первого счетчика и третьему входу блока управления соответственно, блок вычитания, 2 О первый вход и выход которого подключены к выходу второго блока памяти и .второму входу второй схемы сравнения соответственно, третий счетчик, вход и выход которого соединены с 25 четвертым выходом блока управления и вторым входом блока вычитания, и блок выбора отсчетов, входы и выход которого подключены к третьему выходу блока управления, выходам пер- зо вой и втброй схем сравнения и третьим входам первого и второго блоков памяти соответственно.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а и щ е е с я тем, что блок выбо 35 ра отсчетов содержит четвертый сцетцик, первый вход которого соединен с первыми входами пятого счетчика, первого коммутатора, второго регистра, делителя частоты, второго коммутатора, реверсивного счетцика и является первым входом блока, второй вход - с вторым входом пятого счетчика и выходом третьей схемы сравнения, а выход - с вторым входом делителя частоты45 и входом первого дешийратора, выходы которого подключены к первым входам первого сумматора и третьей схемы срав нения и первому и второму входам тре 2 14тьего коммутатора, третий вход которого соединен с первым входом третьего регистра, вторым входом реверсивного счетчика и выходом четвертой схемы сравнения, четвертый вход коммутатора подключен к третьему входу реверсивного счетчика и выходу второго дешийратора, а выход - к первому входутретьего сумматора, выход которогОсоединен с вторым входом второго коммутатора, а второй вход - с вторымвходом третьего регистра, первым вхо"дом четвертого сумматора и выходомреверсивного счетчика, четвертый ипятый входы которого подключены к выходу второго коммутатора и первомувыходу делителя частоты, третий входвторого коммутатора подключен к выходу третьего регистра, третий и четвертый входы делителя цастоты являются соответственно вторым и третьимвходами блока, а второй выход подключен к третьему входу пятого счетчика,выход которого соединен с входом второго сумматора, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход первого сумматора соединен с вторым входом третьей схемысравнения и вторым входом первого коммутатора, выход которого подключенк второму входу четвертого сумматора, выход которого соединен с входомвторого дешийратора, первым входомчетвертой схемы сравнения, второмувходу второго регистра и является выходом блока, а выход второго регистра соединен с вторым входом цетвертойсхемы сравнения.Истоцники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гормон. Коннели. Простая система для цифровой регистрации данныхимпульсного эксперимента по изучениюкинетики химических реакций. "Приборы для научных исследований", 1972,ю 8.2. Авторское свидетельство СССРй 703846, кл. й 06 К 15 ЛО, 197 ь