Устройство для определения средней мощности случайных сигналов

СООЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 06 Р 15/36 ГЕНИЯ ВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения с опытным производством Института механики полимеров АН ЛатвССР(56) Авторское свидетельство СССР 11 с 1120357, кл. С 06 Р 15/36, 1983.Авторское свидетельство СССР У 785871, кл. С 06 Г 15/36, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к специализирбванным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характерис 801383399 тик случайных процессов, и может бытьиспользовано для определения среднеймощности случайных электрических сигналов. Цель изобретения - повышениеточности. Устройство содержит источник тока, цифроаналоговый преобразователь, счетчик, делитель частоты идешифратор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок усреднения,квадратор, генератор тактовых импульсов, триггер, блок регистрации и позволяет повысить точность работы устройства путем осуществления за времяполного цикла измерения линейногосмещения семейства опорных уровнейквантования АЦП на величину, равнуюкванту этого АЦП, и формирования оценок квадрата мгновенного значениявходного сигнала, 1 ил.Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов, и может быть использовано для определения средней мощности случайных электрических сигналов.Цель изобретения - повышение точ- О ности устройства.На чертеже представлена. блок-схема устройства.Устройство содержит формирова- тель 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, источник 3 тока, квадратор 4, блок 5 усреднения, блок 6 . регистрации, дешифратор 7, триггер 8, делитель 9 частоты, счетчик 10, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20 11, генератор 12 тактовых импульсов,Выход формирователя 1 соединен с информационным входом АЦП 2. Источник 3 тока подключен к второму входу опорного напряжения АЦП 2, выход которого подключен к входу старших разрядов квадратора 4. Выход последнего подключен к информационному входу блока 5 усреднения, выходом соединенного с информационным входом блока 6 регистрации, выход которого является выходом устройства. Тактовый вход записи блока 6 регистрации подключен к выходу дешифратора 7, и входу сброса триггера 8. Вход установ ки триггера 8 подключен к входу пускового сигнала, а выход соединен с вхоцами сброса блока 5 усреднения,делителя 9 частоты и счетчика 10. Выход счетчика 10 подключен к входу 40 младших разрядов квадратора 4, к входу,цешифратора 7 и ЦАП 11, выход которого соединен с вторым входом опорного напряжения АЦП 2. Выход генератора 12 тактовых импульсов под ключен к тактовым входам АЦП 2, блока 5 усреднения и делителя 9 частоты, выход которого подключен к тактовому входу счетчика 10.50Устройство работает следующим образом.До начала рабочего цикла триггер 8 находится в нулевом состоянии, что .поддерживает в состоянии логического 55 "0" счетчик 10, делитель 9 частоты и блок 5 усреднения, По команде внеш" ним импульсом "Пуск" триггер 8 переводится в единичное состояние, что снимает сигнал сброса со счетчика 10, триггера 8 и блока 5.Под воздействием нарастающего фронта тактового импульса генератора 12 тактовых импульсов АЦП 2 преобразует мгновенное значение х, входного сигнала х(с), поступающее с выхода формирователя 1, в соответствующий код и. Обозначают через Ыц двоичную цифру, соответствующую кодовому состоянию счетчика 10, а через Ы- ее аналоговый эквивалент. При этом ЦАП 11 настраивают так, чтобы кодовому состоянию оц = 00 соответствовало напряжение 1 = 0 В, а состоянию сц =,.1 соответствовало напряжение с(ц=(2" -1)7 Ч В где г - число двоичных2 гразрядов счетчика 10; ц - величина кванта АЦП 2, ВРезультат квантования и, и двоич 1 ная цифра 1 поступают соответственно на входы больших и малых разрядов квадратора 4 как сумма (и,. + 1 ц ). При этом нет необходимости в явной операции суммирования, так как разряды операндов и и Ы не перекрываются, На выходеквадратора 4 получают цифровую величину (и . + о) , которая посту-1пает на информационный. вход блока 5 усреднения.Под воздействием спадающего фронта тактового импульса блок 5 усредения фиксирует сумму с (и, + М,.),Процесс практически повторяется до появления импульса на выходе делителя 9 частоты. Этот импульс переводит счетчик 10 в следующее кодовое состояние (0001), которое преобразуется ЦАП 1 в напряжение ЫС(1/2 )ц В. Это напряжение благодаря наличию источникатока смещает все семейство опорных уровней квантования; АЦП 2 на величину (1/2")ч В.При этом семейство опорных уровней квантования задается резистивнымделителем напряжения,Процесс стробирования АЦП 2, формирование квадрата суммы (и, + Ы,)ф в квадраторе 4 и накопление ее в блоке 5 усреднения происходит аналогичным образом, как и при предшествующем кодовом состоянии счетчика 10.После перебора всех кодовых состояний счетчика 10 он переходит в исходное нулевое состояние, которое из(Тп+ ; ) меняет состояние дешифратор а 7. Под воздействием фронта сигнала дешифраф . тора 7 накопленная сумма С = . (и. +51+ Ы;), где и - число интервалов квантования АЦП 2, переписывается в блок 6 регистрации, а триггер 8 переводится в нулевое состояние. Сигнал сброса, поступающий с выхода10 триггера 8, переводит блок 5 усреднения, делитель 9 частоты и счетчик 10 в нулевое состояние.На выходе блока 6 регистрации имеется оценка средней мощности случайного сигнала х(С) и устройство подготовлено к следующему циклу работы.Длительность цикла задается конструктивными признаками и равнаТ = И лс,201 с+гдеИ=2лг. - период импульсов тактовой по-.следовательности генератора12 тактовых импульсов; 251 с, - число двоичных разрядов дели;теля 9 частоты.Сигнал на выходе ЦАП,11 является линейно возрастающим напряжением, которое можно аппроксимировать функцией ЗОАх(с) = -- С.Т.Доказывают, утоТЛ 1 зсй) й35 отдх(114140 А с Рм 1п 2аА1 тп (Т )2Т 2 1 о(А -+ы,.)Ос +45А АТаким образом, оценкой квадрата произвольного мгновенного значения х(Т . + .), нормированного 1 сА служит величина (с 1 " + Ы;.), В из 50вестном устройстве ошибка квантования мгновенного значения при прочих равных условиях равнац/и, ошибка квадрата мгновенного значения (х + 1 Ч/2) = х 1 с 1 х + -, которую мож 2 2но принять равной 1 с 1 х. В предлагаемом устройстве систематическая погрешность преобразованияахснижается до величины + - -;. Следует2У однако, учесть, что АЦП 2 имеет конечную точность, что ограничивает кажущуюся возможность бесконечного увеличения точности, например, в 2 " раза.Формула и э о б р е т е н и яУстройство для определения средней мощности случайных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок усреднения, выход которого соединен с информационным входом блока регистрации, квадратор, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя, триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник тока, цифроаналоговый преобразователь, счетчик, делитель частоты и дешифратор, при этом выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу первого опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является информационным входом устройства, выход источника тока подключен к входу второго опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом старших разрядов квадратора, вход младших разрядов которого объединен с входами дешифратора и цифроаналогового преобразователя и подклю" чен к выходу счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом делителя частоты, информационный вход которого объединен с тактовым входом блока усреднения и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход квадратора соединен с информационным входом блока усреднения, вход установки в "0" которого объединен с входами установки в пО" счетчика и делителя частоты и подключен к выходу триггера, вход установки в 0 которого объединен с входом записи блока регистрации и соединен с выходом дешифратора, вход установки в "1" триггера является пусковым входом устройства.1383399 оставитель Л.Григорьян-Чтенцехред М.Дидык Корректор В.Гир Редакто о ч Тираж 704 ПодписиГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб д. 4/5 Зака 8/50 п 113035, изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная