Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рн 866483 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл.з О 01 й 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 230981(54) ЦИФРОВОЙ СТРОВОСКОПИЧЕ КИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВИзоб измерит использ венных налов в чесстробных повышение быстсущ циф ват дер етение относится к электро льной технике и может быть вано в преобра-.ователях мг начений широкополюсных си цифровой код. Известен цифровой стробоскопи .кий преобразователь, содержащий генератор, дискриминатор мгновен значений, коммутаторы, элементы совладения, вентили, реверсивные счетчики, предназначенные для хранения цифровой информации о первой и второй точке преобразованного сигнала, выходы которых через коммутатор соединены 1 со входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и декадный счетчик 11.Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, что связано с дополнительным преобразовани ем информации реверсивных счетчиков, представленной в параллельном виде, в последовательный код, необходимый при усреднении результатов измерения посредством декадного счетчика.Наиболее близким по техническойности к предлагаемому являетсяровойстробоскопический преобраэоель электрических сигналов, сожащий генератор стробимпулъсов, 3 О вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход - совторым входом смесителя, первый входкоторого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход - к входуусилителя-расширителя, а третий вход -к шине выходного сигнала и выходуциФроаналогового преобразователя,вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усили-теля-расширителя соединен с входомкомпаратора 1,2 .Недостатком известного устройстваявляется низкое быстродействие, чтообусловлено длительным временем об"работки результатов цифровых преобразований, Такая обработка используется для уменьшения влияния шумовстробпреобраэователя на результат преобразования и заключается в усреднении результатов.по 1, 16, 32, б 4, 128 замерам при измерении мгновенного значения сигнала в один и тот же момент времени.Цель изобретенияродействия.Поставленная цель достигается тем, что цифровой стробоскопический пре эбразователь электрических сигналов, 866483Устро";.Тнс состоит пз генератора1 стробим,ульсов, смесителя 2, усилителя-ра 1;.ирителя 3, компаратора 4,первого и н;-.орого реверсивных счетчихов 5 и , элемента И-НЕ 7, элемента ИПИ ЧЕ 8, блока 9 отработкикомпенсационного напряжения, цифроаналогоно.о преобразователя 10 (ЦАП)и блока 11 управления.устройство работает следующим образом,Стробимпульсы с выхода генератора 1 открывают диоды смесителя 2, врезультате чего на его выходе формируется импульс, амплитуда которогопропорциональна разности мгновенного значения входного сигнала и выходного напряжения ЦАП 10.В зависимости от того достигнетнли нет выходной сигнал усилителярасширителя 3 порога компаратора 4,последний вырабатывает сигналы "0",или "1", которые подаются на входпрямого счета (+) реверсивного счетчика 5 и;зход обратного счета (-)с;етчлка б, Срабатывание счетчикапроисходит по отрицательному фронтусигнала "0", Одновременно по этомуже сигналу элемент И-НЕ 7 блокируетпрохождение импульсов с блока 11 405060 содержащий генератор стробимпульсов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход - со вторым входом смесителя, первый вход которого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход " к входу усилителя-расширителя, а третий вход к шине выходного сигнала и выходу цифроаналогового преобразователя, ,вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационного напряжения, причем выход усилителя- расширителя соединен с входом компаратора, снабжен двумя ренерсивными счетчиками, элементом И-НЕ и элементом ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к первому входу блока отработ ки компенсационного напряжения и выходу переноса первого реверсивного счетчика, второй нход - ко второму входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса щ второго реверсивного счетчика, а выход - к установочным входам первого и второго ренерсинных счетчиков, причем вход прямого счета первого и вход обратного счета второго реверсивных счетчиков связаны с выходом компаратора и первым входом элемента И-НЕ, а вход обратного счета первого и вход прямого счета второго ренерс 11.=.:ных счетчиков соединены с выходом элемента И-НЕ, второй вход ко торс с;:сдхлючсн хо второму выходу блока упранле:.я.На чер-.ел:е представлена структурная электрическая ема редлааемого устрсйстна 35 управления на входы "-" счетчика 5 и "р." счетчика б.Если напряжение. на входе компаратора 4 значительно больше порога, то в результате многократного стробирования одной и той же точки исследуемого сигнала на выходе его формируется последовательность отрицатель" ных импульсов "0". Так как при этом элемент И-НЕ 7: блокирован, то импульс "перенос" появится на выходе счетчика 5 через 2 стробированный входной сигнал.При напряжении на входе компаратора 4 значительно меньшем порога, на выходе его сохраняется высокий уровень напряжения "1"р который разблокирует элемент И-НЕ 7. Блок 11 управления формирует положительные импульсы с небольшой задержкой относительно стробимпульсов, которые через разблокированный элемент И-НЕ 7 поступают на вход "-"счетчика 5 и вход "+" счетчика б. В этом случае импульс "перенос" появится на выходе реверсивного счетчика б.Выходные импульсы счетчиков 5 и б поступают на выход элемента 8 ИПИ-НЕр на выходе которого через время, равное его внутренней задержке формируется положительный импульс сброса, устанавливающий счетчики 5 и б в начальное состояние.В зависимости от того, на выходе которого счетчика появляется импульс "переноса", происходит увеличение или уменьшение двоичного кода блока 9 отработки компенсационного напряжения, что вызывает соответствующие изменения выходного напряжения ЦАП 10. Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь, которая приводит к тому, что абсолютная величина напряжения на выходе ЦАП 10 стремится к значению входного сигнала н момент стробированиярпри этом ампли,туда выходного сигнала усилителя- расширителя 3 стремится к величинепорога компаратора.Если ее величина близка к порогу, то в результате воздействия шумов стробпреобразователя иа расширенный импульс, выход или сигнал компаратора прижимает значения "0" или "1". Так как вероятности их появления не равны друг другу, то количество сигналон "0" и "1" на выходе компаратора будет различно. Сигйал "перенос" на выходах ренерсивных счетчиков не появится до тех пор, пока для одного из счетчиков не ныполнится условие.й+-й ъ 2"где И+и М числа импульсов, поступающих соответственно на .1 нходы прямого и обратного счета реверсивного счет-чика,п - количество раэрядон счетчика,гашение о сигнале "больше" или "меньше" принимается за большое число стробирований сигнала, чем для случая отсутствия шумов. Однако, для одной и той же случайной погрешности преобразования, среднее число стробирований на одну ступень уравновешивания в предлагаемом. устройстве меньше, чем при усреднении результатов преобразования в известном устройстве.тот результат является следствием того, что при аналого-цифровом преобразовании имеются ступени, на которых влияние шумов не существенно.На таких ступенях решение с сигнала "больше" или "меньше" выносится за значительно меньшее число стробирований, чем в известном, что и определя% ет меньшее число стробирований, необходимое для преобразования мгновенного значения сигнала. Следователь но, при одной и "гой же погрешности предлагаемое устройство не обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с известными.Формула изобретенияЦифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор стробимпульсов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход - со вторым входом смесителя, первый вход которого подключен к шине преобразуемого сигнала, выход - к входу усилителя-расширителя, а третий вход - кдине выходного сигнала и выходуцифроаналогового преобразователя,вход которого связан с кодовым выходом блока отработки компенсационногонапряжения, причем выход усилителярасширителя соединен с входом компаратора, отличающийсятем, что, с целью повышения быстро.действия, он снабжен двумя Реверсивными счетчиками, элементом И-НЕ иэлементом ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к первому входу блокаотработки компенсационного напряжения и выходу переноса первого ревер-.сивного счетчика, второй вход - ковторому входу блока отработки компенсационного напряжения и выходу переноса второго реверсивного счетчика, а выход - к установочным входампервого и второго реверсивных счетчиков, причем вход прямого счета первого и вход обратного счета второгореверсивных счетчиков связаны с выходом компаратора и первым входомэлемента И-НЕ, а вход обратного счетапервого и вход прямого счета второгореверсивных счетчиков соединены свыходом элемента И-НЕ, второй входкоторого подключен ко второму выходублока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 565391, кл. Н 03 К 13/17, 1977.2. Авторское свидетельство СССРФ 292172, кл. С 063/00, 1971прототип).