Цифровой измеритель действующего значения сигнала

о 1 т-к-е-"М"ки е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Свюз СаветскнхСоциалистическихРеспублик и 1 752170 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет ао делам изобретений и открытий(71) Заявитель Институт электроники и вычислительной техники АН Латвийской ССР(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮШЕГО ЗНАЧЕНИЯ СИГНАЛА Изобретение относится к измерительной технике, а именно к цифровым приборам для измерения действующего значения детерминированных и случайных сигналов, и может быть использовано в5 технике связи, в производстве и испытаниях различных радиоэлектронных при боров и систем, а также в процессе научных исследований,10Известен цифровой коррелометр, используемый в качестве измерителя действующего сигнала и работающий в режиме измерения автокорреляционнойфункции сигнала при нулевой задержкевремени с последующим извлечениемквадратного корня из полученного результатата, содержащий входной усилитель, генератор псевдослучайных чиселс коммутатором, два цифроаналоговыхпреобразователя, два компаратора, генератор тактовых импульсов, умножитель,интегратор, схему считывания и регист., рирутощее устройство (11,Однако такой измеритель имеет двухканальную структуру, содержит много аналоговых узлов, относительно нестабилен, имеет большую погрешность результатов измерений и низкое быстродействие. Известен также коррелометрический цифровой измеритель действующего зна чения сигнала, который содержит входное устройство, выход которого подключен к первым входам компараторов, генератор тактовых импульсов, первый выход которого через первый генератор псевдослучайных чисел подключен к цифроаналоговому преобразователю и к первому информационному входу арифметического устройства, последовательно соединенногос регистрирующим устройством 121.Недостатком этого измерителя является сравнительно большое время измере ния, которое ограничивается частотой стробирования компараторов и временем2170 4 45 50 55 3 75 установления цифроаналогового преобразователя.Пель изобретения - повышение быстродействия цифрового измерителя действующего значения. Укаэанная цель достигается тем, что цифровой измеритель действующего значения сигнала, содержащий входное устройство, выход которого подключен к первым входам 2 й компараторов, генератор тактовых импульсов, первый выход которого через первый генератор псевдослучайных чисел подключен к цифроаналого-. вому преобразователю и к первому информационному входу арифметического устройства, последовательно соединенного с регистрирующим устройством введены два источника тока, два делителя из й -1 последовательно соединенных резисторов в каждой, два коммутатора, второй генератор псевдослучайных чисел и элемент ИЛИ, при этом выход первого источника тока и прямой выход цифроаналогового преобразорателя, а также выход второго источника тока и инверсный выход цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим выводам первого и второго делителей, один из выводов каждого резистора обоих делителей соединен со вторым входом соответствующего компаратора, входы стробирования компараторов подключены ко второму выходу генератора тактовых импульсов, соединенного со вхо. дом генератора псевдослучайных чисел, выход которого подключен ко второму информационному входу арифметического устройства и к управляющим входам обоих коммутаторов, информационные входы которых соединены с выходами компара-, торов, прямой выход первого коммутатора и инверсный выход второго подключены соответственно к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом арифметического устройства. Это позволяет повысить частоту стробирования компараторов, без увеличения частоты переключения цифроаналогового преобразователя и, таким образом, сократить время измерения. Степень повышения быстродействия зависит от числа параллельно работающих компараторов, а также от их быстродействия. Погрешность измерения в предлагаемом измерителе остается такой же, как в известном устройстве. 5 10 15 20 25 30 35 40 На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого цифрового измерителя действующего значения сигнала.Измеритель содержит источник 1 тока, выход которого через делитель из (и) последовательно соединеннык резисторов 2, соединен с прямым выходом цифроаналогового преобразователя 3, Выход источника 4 тока через делитель из (и -1) последовательно соединенных оеэисторов 5 соединен с инверсным выходом цифроаналогового преобразователя 3, Выход входного устройства 6 соединен с первыми входами всех компараторов двух групп 7 и 8 из и компараторов в каждой. Второй выход каждого компаратора 7 соединен с рдним выводом соответствующего резистора 5. Выходы компараторов 7 подключены к информационным входам коммутатора 9, а выходы компараторов 8 - к информационным входам коммутатора 10. Первый выход генератора 11 тактовых импульсов соединен со входами стробирования компараторов 7 и 8 и со входом генератора 1 2 псевдослучайных чисел. Выход генератора 12 псевдослучайных чисел подключен к управляющим входам коммутаторов 9 и 10 и к одному информационному входу арифметического устройства 13, Второй выход генератора 11 тактовых импульсов соединен со входом генератора 14 псевдослучайных чисел, а выход генератора 14 подключен ко входу цифроаналогового преобразователя 3 и к другому информационному входу арифметического устройства 13, Прямой выход коммутатора 9 и инверсный выход коммутатора 10 соединен соответственно со вкодом элемента 15 ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу арифметического устройства 13.Выход последнего соединен с регистрирующим устройством 16. Устройство работает следуюшим образом,Измеряемый сигнал хОЦ-фцентрируется,приводится к требуемому масштабу во входном устройстве 6 и поступает на первыевходы всех компараторов 7 и 8, Каждыйк.мпаратор 7 и 8 работает со своим, отличающимся от соседнего на величину(, опорным уровнем. Такая "шкалаопорных уровней создается подключениемисточников тока 1 и 4 через цепь последовательно соединенных резисторов 2 и 5к соответствующим выходам преобразователя 3. Направление тока в источниках752151 й 4 выбирается так, что группа из икомпараторов 7 работает с опорными чооа-,нями, перекрывающими диапазон изменениясигнала от О до + о,а группа икомпараторов 8 - с уровнями в диапазонеот О до -( . Шкалы опорных уровней модулируютсявыходными псевдослучайныминапряжениями цифроаналогового преобразователя 3. Модуляция опорных уровней длягруппы компараторов 7 происходит прямым 0выходным напряжением преобразователя 3,которое меняется в пределах от О до + ( 1модуляция опорных уровней группы компараторов 8 происходит инверсным выходным напряжением преобразователя 3, которое меняется в пределах от О до - оНапряжение на выходе цифроаналоговогопреобразователя 3 гопорционально псевдослучайному числу Й , код которого с вы 1 кхода генератора псевдослучайных чисел 1420подается на вход преобразователя 3,После каждого переключения генераторапсевдослучайных чисел 14, на выходе каждого компаратора 7 и 8 появляется результат сравнения измеряемого сигнала с опор 25ным уровнем данного компаратора.В каждом такте измерения для вычисления оценки средней мощности сигнала используется выходной сигнал только одногокомпаратора из каждой группы,Для выбора 30этого сигнала выходы всех компараторовкаждой группы подключены ко входам соответствующих коммутаторов 9 и 10, Спрямого выхода коммутатора 9 и с инверсного выхода коммутатора 10 выходной 55сигнал одного компаратора каждой группы7 и 8 через элемент ИЛИ 15 поступаетна управляющий вход арифметического устройства 13,Для осуществления псевдослучайногосчитывания информации с компараторов 7и 8 на управпяюшие входы коммутаторов9 и 10 подается код псевдослучайногочисла Г гс от генератора псевдослучайныхчисел 12, который тактируется частотойсо второго выхода генератора фгактовых импульсов 11. Этой же частотойстробируются все компараторы 7 и 8. Вкаждом такте измерения на арифметическоеустройство 13 поступает код псевдослу 50чайного числа, соответствующего опорномууровню, с которым в данном такте сравнивается измеряемый сигнал, В свою очередьопорный уровень на втором входе компара 55торов 7 и 8 зависит от псевдослучайногочислаи от места подключения компа 7 кратора к резисторному делителю, т. е. отномера компаратора в каждой группе 7 и 8. 70 6Номерам компараторов, которые в определенном такте измерения подключены к выходам коммутаторов 9 и 10, соответствует код на управляющем входе коммутаторов - псевдослучайное числогх,Таким образом, код числа Г , которыйхарактеризует опорный уровень в данномтакте измерения, составляется из кодовдвух чисел и гк е При атом числоЗанимает старшие разряды в коде числа и, а число Г - младшие разряды того же кода,Если на каком-го такте измерения науправляющий вход арифметического устройства 13 поступает логическая ф 1", арифметическое устройство суммирует псевдослучайное число, имеющееся на обоихинформационных входах с уже накопленнойсуммой чисел Ц к, После окончания всегоцикла измерения состоящего из п тактов, арифметическое устройство 13 накопленную сумму умножает на постоянный коэффициент 2 гй,извлекает квадратный кореньи код оценки эффективного значения сигналапередает в регистрирующее устройство 16.Частота тактирования генератора 14псевдослучайных чисел выбирается в л разменьше частоты тактирования генератора12 псевдослучайных чисел и стробированиякомпараторов 7 и 8. Таким образом, удается максимально использовать быстродействиекомпараторов и тем самым значительно сократить время измерения прибора при использовании цифроаналогового преобразователясреднего быстродействия. Кроме того, впредлагаемом устройстве выходной сигналцифроаналогового преобразователя изменяется только в пределах 1/и от диапазонаизменения ф измеряемого сигнала, атакже разрядность цифроаналогового преобразователя на число разрядов кода Цг меньшепо сравнению с известным устройством,что способствует увеличению быстродействия самого цифроаналогового преобразователя,При использовании в предлагаемом измерителе по 8 компараторов в каждойгруппе и цифроаналогового преобразователя с временем установления порядка 1 мкс,при одинаковой с прототипом точности, время измерения данного прибора почти на порядок меньше, чем у прототипа.формула изобр ет енияцифровой измеритель действующегозначения сигнала, содержащий входное7 752170 8 устройство, выход юторого подключен ккомпаратора, вводы стробирования компапервым входам 2 п юмпараторов, генера- раторов подключены ю второму выходу ге тор тактовых импульсов, первый выход ко- нератора тактовых импульсов, соединенному торого через первый генератор псевдослу- со входом генератора псевдослучайных чичайныхччсел подключен к цифроаналоговому сел, выход которого подключен ко второму преоб азоватешо и к пе вомр р и к первому информацион- информационному входу арифметического ному входу арифметического устройства, устройства и к управляющим входам обоих поспедовательно соединенного с регистри- коммутаторов, информационные входы котоРувщимустройством, о т л и ч а ющий- рых соединены с выходами юмпараторов, с я, тем, что, с целью повышениябысттюпей- о прямой выход первого юммутатора и инверствия измерителя в него введены два источни- сный выход второго подключены соответка тока, дваделителя из и -1 последова- ственно к входам элемента ИЛИ, выход тельно соединенных резисторов в каждой, два которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй генератор псевдослучай- арифметического устройства, ных чисел и элемент ИЛИ, при этом выход пер 15ваго источника тока и прямой выход цифро- Источники информации, аналогового преобразователя а также выФ принятые во внимание при экспертизе ход второго источника тока н инверсныйвыход цифроаналогового преобразователя 1. Авторское свидетельство СССР подключены к соответствующим выводам Ч 4 421011, кл, 6 061 15/34,27.03.74. первого и второго делигелей один из выво. Авторское свидетельство СССР дов каждого резистора обоих делителей сое- % 6000721, кл. Н.ОЗ К 13/02, динен со вторым входом соответствующего 13.08.77 (прототип).