Стробоскопический цифровой измеритель импульсных сигналов

44 Союз Советских ДНИ Социалистически Республик ЗОБРЕТЕН И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1) Дополнительное к авт. свид-ву(45) Дата опубликования описания 23.12.76Государственный номите Совета Министров СССР 3) УДК 681.325ло делам изобретен и открытий 2) Авторы изобретенивт(54) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВзмеритель не позволяетслеживать изменяющийс Изобретение относится,к преобразованию и кодированию информации и может быть ис,пользовано для контроля узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры.Известны различные виды измерителей параметров сигналов, содержащие генератор стробов, схемы совпадения, вычислитель,Однако наряду с высокой точностью они не обладают достаточным быстродействием.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стробоскопический цифровой измеритель сигналов, содер. жащий строб-блок, состоящий из последовательно соединенных генератора быстрой пи. лообразной развертки, схемы сравнения, фор 15 мирозателя строб-импульсов, смесителя, усилителя-расширителя, генератор импульсов, один выход которого подключен к входу генератора быстрой, пилообразной развертки, другой выход через исследуемый объект сое.динен с входом смесителя, а третий выход подключен к входу вычислителя, выходы которого соединены с входами двух цифроа 1 налоговых преобразователей, причем выход одного из них соединен с входом смесителя, а выход другого соединен с входом схемы сравнения.Известный идостаточно быстро от я сигнал. 30 Цель изобретения - повышение быстродействия без понижения точности измерения,Достигается это благодаря тому, что в измеритель, содержащий строб-блок, состоя. щий из последовательно соединенных генератора быстрой пилообразной развертки, схемы сравнения, формирователя строб-импульсов, смесителя, усилителя. расширителя, генератор импульсов, один выход которого подключен к входу генератора быстрой пилообразной развертки, другой выход через исследуемый объект соединен с входом смесителя, а третий выход подключен к входу вычислителя, выходы которого соединены с входами двух цифро-аналоговых преобразователей, причем выход одного из них соединен с,входом смесителя, а,выход другого соединен с входом схемы сравнения, введены два аналого.цифровых преобразователя, ограничитель снизу, схема фиксации уровня, ограничитель сверху, второй усилитель-расшвритель, причем выход формирователя строб-импульсов через последовательно соединенные ограничитель снизу, схему фиксации уровня, ограничитель сверху, второй усилитель-расширительвторой аналого-цифрозой преобразователь соединен с входом вычислителя, к другому входу которого подключен выход первого аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом первого усилителя-расширителя, выход исследуемого объекта соединен с входом ограничителя снизу и,входом схемы фиксации уровня,На чертеже дана структурная электрическая схема устройства.Устройство содержит исследуемый объект 1, строб-блок 2, состоящий из геаератора оыст. рой пилообразной развертки 3, схемы сраз,нения 4, формирователя строб-импульсов 5, смесителя 6, первого усилителя-расширителя 7, генератор импульссв 8, вычислитель 9, цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) 10 и 11, первый аналого-цифровой преобразователь (ЛЦП) 12, ограничитель 13 сдизу, схему фиксации уровня 14, ограничитель 15 сверху, второй усил итель-расширитель 16, второй а н алого-цифровой преобразователь 17, причем один выход генератора импульсов 8 через последовательно соединенные генератор пилообразнойой развертки 3, схему сравневпя 4, формирователь строб-импульсов 5, смсситсль б, первый усилитель-расширитель 7 и первый ЛЦП 12 соединен с входом вычислителя 9, один из входов которого подключен к доуго. му выходу генератора 8, а выходы соединены с входами двух ЦАП 10 и 11, выход ЦАП 11 соединен с входом смесителя б и ограничителя 15 сверху, а выход ЦЛП 10 соединен с входом схемы сравнения 4, выход формиро. вателя строб-импульсов 5 через последовательно соединенные ограничитель 13 снизу, схему фиксации уровня 14, ограничитель 15 сверху, второй усилитель-расширитель 16 и второй ЛЦП 17 соединен с входом вычислителя 9, вход исследуемого объекта 1 соединен с выходом генератора 8, а выходы соединены с входом смесителя б, входом ограничителя 13 снизу и входом схемы фиксации уровня 14.Устройство работает следующим образом. Измеряемый сигнал поступает от исследуемого объекта 1 на строб-блок 2. Силхроцизация работы устройства осуществляется генератором импульсов 8. Вычислитель 9, которым может быть ЭВМ, управляет работой ЦАП 10 и 11, производит обработку цифровой информации, осуществляет вывод результатов обработки,Напряжение с выхода ЦАП 10 поступает на схему сравнения 4 строб-блока 2, которая срабатывает и выдает сигнал в момент сов падения мгновенного значения пилообразного напряжения генератора 3 с,постоянным напряжением на выходе ЦАП 10,Сигнал с выхода схемы совпадения 4 производит запуск формирователя строб-импульсов 5,С выхода ЦАП 11 снимается компенсирующее напряжецие смещения, которое подается на вход смесителя б. Напряжение с выхода ЦЛП 11 и,напряжение измеряемого сигнала определяют уровень отсечки строб-импульсов, поступающих в смеситель б,из формирователя 5. Результирующий сигнал с выхода смесителя б усиливается и расширяется усилителем-рас 5 о 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ширителем 7, с выхода которого поступает на вход первого АЦП 12. На выходе АЦП 12 появляется код, пропорциональный амплитуде строб-импульса, поступившего с усилителя- расширителя 7, Полученный код поступает в вычислитель и на следующем шаге стробировация в ЦАП 11 поступпт код, необходимый для,полцой компенсации входного сигнала. Чем круче будет фронт измеряемого пмпульса, тем больший код поступит в вычислитель 9 и тем больший код посгупит в ЦАП 11 и тем самым компенсирующее напряжение будет за один шаг точнее отслеживать входной сигнал,Импульс со смесителя б будет поступать на усилительзрасшпритель 7 только в том случае, когда фроцт сигналя оудет нарастать.Для кодирования спадающих фронтов сигнала служит ограничитель 13 снизу, схема фиксации уровня 14, ограничитель 15 сверху, усилитель-расширитель 16 и второй ЛЦП 17.Сигнал от исследуемого ооъекта 1 поступает на,вход ограничителя 13 и задает уровень ограничения, разный мгновенному значению сигнала в момент стробирования,Ограниченный снизу строб-импульс поступает па схему фиксации уровня 14, на второй вход которой подается входной сигнал. Ограниченный строб. импульс оказывается находящимся,на пьедестале, равном мгновенному значению входного сигнала в момент стробпрования. Суммарный сигнал с выхода схемы 14 поступает на,вхо, ограничителя 15 сверху, уровень ограничения которого задается выходным напряжением ЦАП 11.Если сигнал в исследуемый момент времени возрастающий, то напряжение на выходе ЦАП 11 будет меньше мгновенного значения сигнала, так как имеется запаздывание по отслеживанию сигнала. Если сигнал уоывающий, то напряжение на выходе ЦАП 11 будет больше мгновенного сигнала, вследствие запаздывания его отслеживания.Поэтому импульс на,вход усилителя-расширителя 16 поступает лишь при спадающем фронте исследуемого сигнала, т. е, в то время, когда напряжение па выходе ЦАП 11 будет больше цапряжения входного сигнала, поступающего на вход ограничителя снизу.С выхода усилителя-расширителя 16 им.иульс поступает па вход АЦП 17, с которого на вычислитель 9 поступает код, пропорциональный величине рассогласования напряжения на выходе ЦАП 11 и входного сигнала.Вычислитель 9 уменьшает код в ЦЛП 11 на величину, полученную с выхода АЦП 17, и тем самым обеспечивается быстрое (со скоростью изменения сигнала) отслеживание измеряемого импульса.Вычислитель (ЭВМ) 9 производит вычитание из кода, находящегося в ЦАП 11, кода, полученного от ЛЦП 17, и тем самым определяет истигное значение напряжения в момент стробпровация.При вычислении ординат возрастающего исследуемого сигнала вычислитель добавляет к коду, находящемуся в ЦАП 11, код, полученный от АЦП 12.,Для уменьшения случайных погрешностей устройство производит многократное измерение мпновенного значения сигнала,в один и тот же момент времени с последующим усреднением результатов.Формула изобретенияСтробоскопический цифровой измеритель параметров импульсных сигналов, содержащий строб-блок, состоящий из последовательно соединенных генератора быстрой пилообразной развертки, схемы сравнения, формирователя строб-импульсов, смесителя, первого усилителя-расширителя, генератор импульсов, один, выход, которого подключен к,входу гене. ратора быстрой:пилообразной развертки, другой,выход через исследуемый объект соединен с входом смесителя, а третий выход под ключен к входу вычислителя, выходы которого соединены с входами двух цифро-аналоговых преобразователей, причем выход одного 5 из,них соединен с входом смесителя, а,выходдругого соединен с входом схемы сравнения, отлич ающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два аналого-цифровых преобразователя, ограни читель снизу, схема фиксации уровня, ограничитель сверху, второй усилитель-расширитель, причем, выход формирователя строб-импульсов через последовательно соединенные ограничитель снизу, схему фиксации уровня, огра ничитель сверху, второй усилитель-расширитель, второй аналого-цифровой преобразователь соединен со входом вычислителя, к другому входу которого подключен выход первого аналого-цифрового преобразователя, 20 вход которого соединен с выходом .первогоусилителя-расширителя, выход исследуемого объекта соединен со входом ограничителя снизу и входом схемы фиксации уровня,