Стробоскопический цифровой преобразователь

О П И С А Н И Е и) 44858 ОИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик2) Заявлено 22,12,72 вк с присоединением 2) Приоритет Государственнык камите Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытии Опубликовано 30,10.74. Б Дата опубликования опи 3) УДК 621.314.26. М. Офицеров 1) Заявитель ИЧСКИЙ фРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ(54) СТРОБО Изобретение может применяться в контрольно-измерительной аппаратуре, предназначенной для измерения временных параметров электрических сигналов стробоскопическим методом.Известны стробоскопические цифровые преобразователи, содержащие генератор импульсов эталонной длительности, пороговые смесители, измерительную схему регистрации, измерительный счетчик и схему сдвига строб-им 1 тульсов.Однако известные стробоскопические цифровые преобразователи имеют низкую точность преобразования, проявляющуюся особенно сильно при преобразовании очень коротких временных интервалов. Одним из основных источников погрешности является схема сдвига строб-импульсов, задающая определенный сдвиг каждого последующего строб- импульса относительно предыдущего. Временная нестабильность сдвига строб-импульсов и флуктуации сдвига практически неустранимы в любой схеме сдвига строб-импульсов, поэтому принципиально ограничивают точность преобразования.Цель изобретения - повышение точности преобразования.Эта цель достигается тем, что в схему преобразователя введены генератор случайных равновероятных во времени импульсов и соединенные последовательно схема регистрации импульсов эталонной длительности исчетчик импульсов эталонной длительности,причем выход старшего разряда последнего5 соединен с запрещающим входом измерительного счетчика, а два входа схемы регистрацииимпульсов эталонной длительности соединенысоответственно с генератором импульсов эталонной длительности и с генератором случайО ных равновероятных во времени импульсов ипороговыми смесителями. Это позволяет исключить схему сдвига строб-импульсов и темсамым устранить свойственную этой схемепогрешность.5 На фиг, 1 изображена функциональная схема стробоскопического цифрового преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы работы преобразователя,Схема преобразователя содержит генераторо 1 случайных равновероятных во временистроб-импульсов, пороговые смесители 2, 3 и4, выходы которых подаются на входы измерительной схемы регистрации 5. Выход измерительной схемы регистрации подключен к5 входу измерительного счетчика б. Выход генератора 1 случайных равновероятных вовремени строб-импульсов соединен со стробирующими входами пороговых смесителей и содним из входов схемы регистрации импульО сов эталонной длительности 7, на второй вход(2) 30 3 40 45 50 55 60 3которой подаются импульсы эталонной длительности 8, Выход схемы регистрации импульсов эталонной длительности соединен с входом счетчика 9 импульсов эталоннои длительности. Выход старшего разряда счетчика д сОединен с запрещающим входом измерительного счетчика б.На сигнальный вход порогового смесителя 4 подается сигнал входного канала 10, т, е. тот же сигнал, который подается на вход исследуемой схемы 11, На сигнальные входы пороговых смесителей 2 и 3 подается сигнал выходного канала 12, т. е. сигнал с выхода исследуемой схемы,1 енератор случайных равновероятных во времени строб-импульсов выдает короткие строб-импульсы в случайные моменты времени. Вероятность появления строб-импульса одинакова в люоой момент времени действия сигнала во входном канале 10, выходном кнале 12, а также во время деиств 14 я импульса эталонной длительности 8.иаграммы (фиг, 2) поясняют работу строооскопического 11 реоорызователя при измерении времени задержки. Время задержки определяется как промежуток времени между моментом, когда значение входного си 1 нала исследуемой схемы достигает порога О (диаграмма 1 на фиг. 2), и моментом, когда значение выходного сигнала исследуемой схемы достигает порога а (диаграмма 2 на фиг. 2), В процессе работы преобразователя промежуток времени между указанными аоментами преобразуется в соответствующую цифровую форму, фиксируемую счетчиком б,11 ороговый смеситель 4 срабатывает и выдает импульс в том случае, если в момент действия строб-импульса напряжение входного сигнала превышает значение порога б. Заштрихованная часть на диаграмме 3 (фиг. 2) показывает интервал времени, когда срабатывает смеситель 4, если короткий строб-импульс появляется внутри этого интервала, Пороговый смеситель 3 срабатывает и выдает импульс в том случае, если в момент действия строб-импульса значение выходно 1.о сигнала ниже порогового уровня а (фиг. 2). Заштрихованная часть на диаграмме 4 (фиг. 2) показывает интервал времени, когда срабатывает смеситель 3. Измерительная схема регистрации 5 (фиг, 1) выполняет функцию логической неравнозначности по двум входам, На выходе измерительной схемы регистрации 5 сигнал будет только в том случае, когда сработает один из смесителей 3 или 4. На диаграмме 5 (фиг. 2) заштрихованная часть между моментами времени 11 и 12 показывает интервал времени, во время которого воздействие случайного строб-импульса приводит к появлению сигнала на выходе измерительной схемы регистрации 5 и добавлению единицы в измерительный счетчик 6,Схема регистрации импульсов эталонной длительности 7 выдает импульс на выходе в том случае, если строб-имплуьс появляется во время воздействия импульса эталонной дличельности Т, т. е. между моментами времении 4 (заштрихованная часть на диаграмме б, фиг. 2). Выходной сигнал схемы регистрации импульсов эталонной длительности 7 добавляет единицу в эталонный счетчик 9. 1 ак как вероятность появления строб-импульса в любой момент рассматриваемых интервалов времени одинакова, то вероятность того, что строб-импульс попадает в интервал времени между моментами 11 и 12, прямо пропорциональна длительности этого интервала. Вероятность того, что строб-импульс попадет в интервал времени между моментами 1, и г 4, прямо пропорциональна длительностями интервала Т. Учитывая это, можно написать;. . иТ й где 1, - длительность измеряемого интервала между моментами 11 и 12,и и т - показания соответственно счетчиков би 9,Из выражения (1) находят измеряемую величину; Т1 ак как выход старшего разряда счетчика 9 соединен с запрещающим входом счетчика б, то величина т будет постоянной величиной. Величина Т является постоянной и известной, поэтому о величине 1 можно однозначно судить по показанию счетчика б, т. е, по величине и, Чем больше величины т и и, тем точнее выполняются равенства (1) и (2). Расчеты показывают, что для достижения точности 2% с вероятностью 0,99, счетчики должны иметь информационный объем около 0 тыс. бит, т. е. 1 б двоичных разрядов. Увеличением количества разрядов счетчиков можно сделать, погрешность за счет объема счетчиков как угодно малой, поэтому максимально достигаемая точность ограничивается не объемом оборудования, а временем преобразования.При рассмотрении временных диаграмм (фиг. 2) учитывалось, что при измерении времени задержки исследуемой схемы 11 в раооте участвуют пороговые смесители 3 и 4, при этом смеситель 2 заблокирован схемой управления. Если требуется замерить длительность перепада на выходе контролируемой схемы 11, то в работе участвуют смесители 2 и 3, а смеситель 4 блокируется схемой управления.Предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить точность преобразования, так как оно позволяет исключить значительную погрешность, свойственную схеме сдвига строб-импульсов, и вносит незначительную погрешность за счет недостаточного информационного объема счетчиков. Предмет изобретенияСтробоскопический цифровой преобразователь, содержащий генератор импульсов эталонной длительности, пороговые смесители, измерительную схему регистрации и измерительный счетчик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены генератор случайных равновероятных во времени импульсов и соединенные последовательно схема регистрации импульсов эталонной длительности и счетчик импульсов эталонной длительности, причем выход сггршего разряда последнего соединен с запрещающим входом измерительного счетчика, а два входа схемы регистрации импульсов эталонной длительности соединены соответ ственно с генератором импульсов эталоннойдлительности и с генератором случайных равновероятных во времени импульсов и пороговыми смесителями.