Цифровой стробоскопический преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советеких Социалистицеских Республик61) Дополнительное к авт. свид-ву -1) М. Кл,- Н ОЗК 13/ 2197394 явлено 09.12,75 ( исоединением заявкиГосударственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытийбликовано 15.07.77 та опубликования описания 23.08,77(72) Автор изобретения И. М. Блюменаунститут электроники и вычислительной техники АН Латвийской ССР(54) ЦИФРОВОЙ СТРОБО ИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для преобразования временного масштаба электрических сигналов с выводом информации в цифровом виде, и может быть использовано в устройствах для,цифревой регистрации фор мы повторяющихся электрических сигналов.Известен цифровой стробоскопический преобразовательсодержащий аналоговый стробоскопический преобразователь и подключенный к нему аналого-цифровой преобразователь 11.Известный преобразователь имеет большую попрешность преобразования и сравнительную сложность.Известен стробоскопический цифровой измеритель сигналов, компенсирующий аддитивную погрешность благодаря тому, что на каждом такте путем соответствующего выбора фазы стробирования измеряется мгновенное значение сигнала и нулевого уровня, а затем, вычитается код, соответствующий нулевому уровню, из кода мгновенного значения исследуемого сигнала. Преобразователь содержит строб-блок, выполненный в виде,последовательно соединенных смесителя, расширителя и нуль-органа (футскционально эквивалентных дискриминатору мгновенных значений), генератор стробирующих и запускающих импульсов, цифроаналоговый преобразователь и блок отработки компенсирующих напряжений, представляющий собой специализированный вычислительный блок, содержащий, в частности, многоразрядный сумматор, большое число регистров и преобразователь кода из двоичного в двоично-десятичный вид, Благодаря наличию вычислительного блока, данный преобразователь позволяет также осуществлять усреднение результата измерений мгновенного значения сигнала для уменьщения случайной погрешности (2.Однако реализация указанных операций визвестном преобразователе требует больших аппаратурных затрат, что приводит к значительному возрастанию, габаритов, потребляемой мощности, уровня помех.С целью упрощения преобразователя в него введены два реверсивных двоичных и декадный счетчики, два элемента совпадения, 20 два коммутатора и вентиль, при этом выходдискриминатора мгновенных значений через первый коммутатор подключен к счетным входам реверсивных счетчиков, другие входы каждого из которых и управляющий вход первого коммутатора соединены с первым выходом блока управления, кодовые выходы реверсивных счетчиков через второй коммутатор подключены к,входу цифроаналогового преобразователя, а через соответствующие 30 элементы совпадения - к первому и второму3входам вентиля, выход старшего разряда первого реверсивного счетчика соединен с третьим входом вентиля и вторым входом перваго коммутатора, выход старшего разряда второго реверсивного счетчика подключен к четвертому входу вентиляпятый вход последнего и третий вход,первота коммутатора соединены с вторым выходом блока управления, выход вентиля соединен с счетным входом декадного счетчика, другой вход которого соединен с вторым выходом генератора стробирующих;и запускающих импульсов, который третьим выходом подключен к управляющему входу второго коммутатора.Введение двух реверсивных счетчиков, двух коммутаторов, двух схем совладений, вентильной схемы и декадного счетчика позволяют реализовать тот же алгоритм устранения аддитивной погрешности преобразования, что и в известном устройстве, но со значительно меньшими аппаратурными затратами. Это становится возможным благодаря использованию обоих реверсивных счетчиков как в качестве элементов обратной связи и памяти (лри поступлении строб-импульсов), так и для выполнения операций сложения - вычитания в промежутках между строб-импульсами. Поскольку результат представлен в виде числа импульсов, то вид кода, в котором, представлен результат, определяется только структурой счетчика результата (в данном случае декадного), Просто реализуется также накопленне нескольких результатов измерения, в частности 10измерений, для чего вводится декадный делитель частоты в разрывов цепи сброса декадного счетчика.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого цифрового стробоскопического преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммыпоясняющие его работу.Цифровой стробоскопический преобразователь содержит (фиг, 1) дискриминатор 1 мгновенных значений, подключенный через коммутатор 2 к счетным входам реверсивных счетчиков 3 и 4, кодовые выходы которых соединены через коммутатор 5 с цифроаналоговым преобразователем 6 (ЦАП), выходом подключенным к входу дискриминатора 1. Кодовые выхо 1 ды счетчиков 3 и 4 через элементы сов 1 падения 7 и 8 соединены также с первым и вторым, входами, вентиля 9 соответственно.Старший разряд очетчика 3 подключен к третьему входу вентиля 9 и к второму входу коммутатора 2. Старший разряд счетчика 4 соединен с четвертым входом, вентиля 9, пятый вход которого и третпй вход коммутатора 2 лсдключены к выходу блока 10 управления, другой его,выход соединен с управляю:щим входом коммутатора 2 и вторыми входами ечетчиков 3 и 4, Вход олсона 10 управления .подключен к одному выходу генератора 11 стробирующих и запускающих импульсов, соединенного с управляющим входом декадного счетчика 12. Два других выхода тенератора 11 подключены соответственно к 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 д 5 60 65 4входу строб-импульсов дискримйнатора 1 и к управляющему входу коммутатора 5. Выход вентиля 9 подключен к счетному входу счетчика 12.Работу преобразователя также гможно представить:в виде двух циклав: иэмерительного цикла и цикла обработки,В течение перьвого цикла генератор 11 генерирует запуакающий импульс (фиг. 2, а), опорный и измерительный стробирующие импульсы, соответствующие нулевому и,измеряемому,мпновенному значению сипнала (фиг. 2, б), В момент,поступления на диакриминатор 1 опорного строб-импульса образуется коитур регулирования, выключающий дискриминатор 1, ЦАП 6 и реверсивный счетчик 4, а в момент, поступления измерительного строб-импульса - контур из диакриминатора 1, ЦАП 6 и ревераивного счетчика 3. Реверсивные счетчики 3 ы 4 подключаются,к ЦАП 6 комм 1 утатором 5, управляющее напряжение которого имеет форму, показанную,на фиг. 2, в, при этом через коммутатор 2 на входы управления реверсом обоих реверсивных счетчиков 3 и 4 посту 1 лают сигналы с диакриминатора 1 (фиг. 2, г), а на ачетные входы - соответственно иамерительный и опорный строуб-импульсы, что вызывает изменение кодов,в счетчиках 3 и 4 на +.1 в зависимости от срабатывания либо несрабатывания диакриминатора 1. В установившемся режиме коды в счетчиках З,и 4 соответствуют мгновенным значениям входного сипнала с точностью до единицы младшего разряда (без учета попрешностей ЦАП и диоириминатора), при этом старшие разряды ревероивных счетчиков 3 и 4 являются знаковыми.Цикл обра 1 бо ткиначинающийся,по окончании измерительного строб-импульса, заключается в заполнении обоих реверсииных счетчиков пачкой счетных иип 1 ульсэв высокой частоты, количество которых равно М/2, где У - емкость счетчикэв 3 и 4, при этом .коммутатор 2 подключает счетные входы счетчи. кев 3 и 4 к источнику импульсов в блоке управления, а их входы управления реверсоы - квыходу старшего (знакового) разряда счет. чика 3. Напряжепие, упра 1 вляющее комъ 1 утатором 2, показано па фиг. 2,д. Этот же пм. пульс блокирует вхсды старших разорядав обоих счеч 1 чиков 3 и 4 (запрещает нервнос), что сбеапечивает возвращение счетчикав 3 и 4 в исходное состояние в конце цикла обработки, Импульсом, соответспвующим пачалу цикла обрабо,ки, производится также устансвка декаднего счетчика 12 в нулевое (исходное) состоялие,Пусть к моменту начала цикла обработчики в счетчиках 3 и 4 хранятся соответспвенно числа и, и а 2. Г 1 ри п 1)0 и цр)0 направление счета обоих счетчикав становиться реверсивным, на выходах схем совпадения 7 и 8 сигнал, соответствующий нулевому состоянию счетчиков 3 и 4, появляется соответственно через и, и п счетных импульсов (фиг, 2, е,10 15 ж), а число счетных нмпулыоов, заполняющих интервал между ними (фланг. 2,з). и 1 поступающих на декадный счетчик 12, в точности соответствует разности кодов в счетчиках 3 и 4. Аналогичная картина,наблюдаегся и при п 1(0 и гг 2(0, Фнако в этом случае в счетчнках 3 и 4 находится дополнительный код, а:направление счета обоих счетчиков прямое, Знак результата совпадает со знапим числа,в счетчдке 3, если первым появляется импульс схемы совпадения 8, и протнвоположен ему.Если знак числа а 1 протяваположен знаку п, то направление счета обоих счетчиков 3 и 4 также апределяется знаком числа п 1, но на декадный счетчик 12 поступают импулысы в интервалах от начала цикла обработки до импульса совпадения элемента 7 и от импульса элемента 8 до канца цикла обрабапки (фиг. 2, и), что в сумме составляет + г,)+1 а) нм 1 пульсов, причем знак этого числа совпадает с знатокам числа лгРежим работы вентиля 9 определяется соотношением состояний старших разрядов счетчиков 3 и 4. При равенстве их значений выделяетгя и заполняется счетными импулысами вреыенной интервал между имлулысами элементов 8, что равносилыно вычитанию чисел 1 г, и п, а при протнваположных значениях старших разорядав выделяются и заполняются счетными импульсаии два указанных выше временных интервала, что равноаильно сложению чиселл 1) игг 2).Результат нэмерения в двоично-десятичном коде хранится в,декадном счетчнке 12 до начала очередного цикла обработки. Если же счетчик 12 в нулевое состояние устанавливается не на каждом такте, а через К тактов (К - любое целое число), то результат измерения усредняется по К-измерениям, что уменьшает случайную погрешность и повышает точность измерения мгновенных значений сигналов. Для этой цели необходимо делители частоты на К,включить последовательно со счетным и установочным входами счетчика 12, В частнам случае, копда К= 10(к - целое), достаточно ввести декадный,делитель частоты в цепь установки счетчика 12 и сдвинуть в счетчике 12 положение десятичной занятой па к позиций вправо,Введением дополннтелыпых делителей частоты в данный преобразователь мож 1 по добиться пе только уменьшелия случайной погрешности, по и цифровой компепсации мульпсплнкативпой погрешностями, то есть погреш. ногти, вызванной неточностью коэффициента передачи преобразователя.Такнм образом, построение измерительного канала цифроваго строооскопического преобразователя по предлатаемой структурной 20 25 30 35 40 45 50 55 60 схеме йозволяет значительно упростить усг. ройство при сохранениги функциональных возможностей известного устройства (компенсация аддитивной помехи и -усреднение,резуль. татов), нри этом отпадает необходнмость,в арифметических устройствах, дополнительных регистрах памяти и в лреобразователе кодов из двоичного,в двончно-десятичный вид,Кроме того, пасколыку результат измерения мгновенного значения сигналов представляеся в виде одного либо двух временных интервалов, а также в .виде числа нмпулысав, то не составляет затруднений передавать его по линиям связи на,расстояние,Формула изо бр ете ни я Цифровой стробогкопичеакий преобразователь, содержащий диск 1 риминатор мгновенных значений, соединенный одним входом с генератором стробирующих и,запускающих импулысав, а другнм - с цифроаналоговым преобразователем, и блок упуавленияподключенный к генератору стробнрующих и запуакающих импульсов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью у;прощения преобразователя, в него введены два реверснвных двоичных и декадный счетчнки, два элемента савпадения, два коммутатора и,вентильпри этом выход дискриминатора мливенлых значений через первый,комыутатор подключен к счетным входам реверсивных очетчнкав, другие входы каждого из которых и управляющий вход первого ком 1 мутатора соединены с первым вьподом блока управления, кодовые выходы ревергнвных счетчиков через второй коммутатор подключены к входу цифроаналогового нреобразователя, а также че 1 рез соответствующие элементы совпадения - к перваму и второму входам вентиля, выход старшего разряда первого раверснвного счетчика соединении с третьим входом вентиля и вторым входом первого коммутатора, выход старшего разряда втОрого реверсивного счетчика, подключен к четвертому вхОду вентиля, пятый, вход которого и третий вход пе 1 рваго коммутатора соедннены с вторым выходом блока управления, выход вентиля соединеп с счетным,входом декадного счетчнка, другой вход которого соединен с вторым выходам генератора свробнрующих и запускающих импулысов, который третынм,выходом подключен к управляющему входу второто коммутатора.11 сточднки информации, принятые во внимание при экспертизе1. Описание и инструкция по эксплуатации к осциллографу стробоакапическому с цифровым отсчетам С 7-7, С 79, ЕЭ 1, 406,027 ТО, 1975 г.2. Авторакое свидетелыство СССР М 292172, кл. б 061 3/00, 1967.ПО Государственного комитета Совета Министров ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5ОТ, Загорский Зак. 5255