Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик в 976385(23) ПриоритетОпубликовано 2313 82. Бюллетень Мо 43Дата опубликования описания 251182 Р 1 М. Кл. С 01 й 13/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения Ю.Н. Самарцев 1Киевский ордена Ленина политехнический институтим.50-летия Великой Октябрьской социалистическойреводюции(54) ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в стробоскопических осциллографах.Известен цифровой стробоскопический преобразователь, содержащий генератор строб-импульсов, блок автосдвига импульсов, смеситель, аналого-цифровой преобразователь, блок управления и реверсивный счетчик11Недостатком этого устройства является большая погрешность преобразования сигналов при воздействии случайной помехи.Наиболее близким к изобретению по.технической сущности является цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор строб-импульсов, вход запуска которого соединен с выходом блока автосдвига импульсов, а выход - с первым входом смесителя, второй вход которого подключен к шине исследуемого сигнала и входу синхронизации блока автосдвига импульсов, выход - к сигнальному входу аналого-цифрового преобразователя и входу блока управления, а третий вход - к выходу первого цифтзоаналогового преобразователя, входами связанного с выходами реверсивного счетчика, управляющий входкоторого соединен с первым выходомблока управления, причем управляющий вход элемента И подключен к тре-тьему .выходу блока управления, выход - к счетному входу реверсивногосчетчика, а сигнальный вход - к счетному входу счетчика импульсов и выходу аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого связанс выходом блока автосдвига импульсов, а вход эталонного напряжения -с выходом второго цифроаналоговогопреобразователя, вход знакового разряда которого соединен,с первым выходом блока управления, а кодовыевходы - с выходами регистра памяти,управляющий вход которого подключенк пятому выходу, блока управления,/а кодовые входы - к выходам счетчика импульсов, установочным входомсвязанного с четвертым выходом блокауправления, второй выход которогосоединен со счетным входом декадыреверсивного счетчика, а шестой выход - с управляющим входом блокаавтосдвига импульсов Г 2.Недостатком этого устройства явЗ 0 ляется низкая точность преобразова 3 97 б 385 4На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.Устройство состоит из компаратора1, цифроаналогового преобразователя(ЦАП) 2, генератора 3 случайных сигналов, управляемого делителя .4 частоты,генератора 5 строб-импульсов, блока6 управления и блока 7 автосдвигаимпульсов,Устройство работает следующим образом.Генератор 3 случайных сигналоввырабатывает случайный сигнал х(1)с равномерным симметричным относительно нуля законом распределения плотности вероятности в пределах значенийслучайного сигнала, задаваемых командами из блока б управления и вероятностью появления значений случайного 6 Осигнала вне этих пределов, равнойнулю. Причем случайный сигнал хсл (С)отвечает свойству эргодичности.Исследуемый сигнал х(Л) поступаетна первый сигнальный вход компарато Через интервалы времени, кратные периоду Т исследуемого сигнала (например напряжение синусоидальной Формы), блок 7 автосдвига импульсов формирует импульсы, по которым генератор 5 строб-импульсов вырабатывает строб-импульсы, поступающие на стробирующий вход компаратора 1, Генератор 3 случайных сигналов вырабатывает к приходу очередного строб- импульса с генератора 5 строб-импульсов новое значение случайного сигнания сигналов низкого уровня, когда определяющей является случайная погрешность преобразования, обусловленная собственными шумами узлов преобразователя, а также при воздействии на исследуемый сигнал слу чайной помЕхи.Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости преобразования.Эта цель достигается благодаря 10 тому, что цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор строб- импульсов, входом запуска соединенный с выходом блока автосдвига импульсов, вход синхронизации которого подключен к шине исследуемого сигнала, а управляющий вход - к первому выходу блока управления, и цифроаналоговый преобразователь снабжен компаратором, генератором случайных сигналов и управляемым делителем частоты, выход которого связан с тактирующими входами блока автосдвига импульсов и цифроаналогового преобразователя, управляющий вход - с третьим выходом блока управления, а вход синхронизации - с входом синхронизации цифро-аналогового преобразоватеЛя, выходом генератора строб-импульсов и стробирующим входом компаратора, первый сигнальный вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а второй сигнальный вход - с выходом генератора случайных сигналов, управляю щий вход которого подключен к второму внхойу блока управления, четвертым выходом связанного с управляющим входом цифроаналогового преобразователя, установочный вход которого сое 4 О динен с выходом компаратора. ра и на вход синхронизации блока 7автосдвига импульсов.На второй сигнальный вход компаратора 1 поступает случайный сигналХсл(С), По приходу исследуемого сигнала х(й) на вход синхронизацииблока 7 автосдвига импульсов, последний вырабатывает импульс, по которому генератор 5 строб-импульсов формирует строб-импульс, который поступает на стробирующий вход компарато-ра 1.Если в момент й стробированиязначение х(г) случайного сигналахс (1) на входе компаратора 1 меньше или равно значению х(С;) исследуе.мого сигнала х(г), то компаратор 1вырабатывает импульс, который поступает на установочный вход цифроаналогового преобразователя 2. В противном случае импульс на выходе компаратора не вырабатывается.Блок б управления формирует команды, по которым в генераторе 3 случайных сигналов устанавливаютсяпределы + х симметричного относительно нуля равномерного законараспределения плотности вероятности случайного сигнала х(1), причем значение хн больше максимально возможного мгновенного значенияисследуемого сигпала но модулю,т.е.х( 1)/л с х. При этом вероят.ность Р(х ) появления значения исследуемого сигнала в пределах +ходинакова и равна величине, Р("сл)= р.В блоке 7 автосдвига импульсовкомандами из блока б управленияустанавливается требуемый коэффициент преобразования частоты К исследуемого сигнала определяющийкратность периодов исследуемогосигнала, в которыхпроизводитсястробирование, в цифроаналоговомпреобразователе 2 - коэффициент преобразования нормирующего усилителя, входящего в состав цифроаналогового преобразователя 2, в управлявмом делителе 4 частоты - коэффициентделения частоты, определяющем объемвыборки И статистического определения мгновенного значения х(1 ) в момент стробирования,ла х, (С 4 + С). Импульсы с выходакомпаратора -1 поступают на установочный вход цифроаналогового преобразователя 2, а с выхода генератора 5строб-импульсов - на входы синхронизации циФроаналогового преобразователя 2 и управляемого делителя 4 частоты. После прохождения Я импульсовс выхода генератора 5 строб-импульсовуправляемый делитель 4 частоты всоответствии со значением коэффициента деления частоты, установленногопо командам блока б управления,вырабатывает импульс, поступающийна тактирующие входы цифроаналоговогопреобразователя 2 и блока 7 автосднига импульсовПо приходу импульса на тактирующий вход цифроаналоговый преобразователь 2 вырабатываетна своем выходе расширенный импульс,амплитуда которого хз. (С ) пропорциональна отношению колйчества п импульсов, поступивших с выхода компаратора 3 на установочный вход, к количеству И импульсов, поступившихна вход синхронизации цифроаналогового преобразователя 2, определяемомукоэффициентом деления частоты управ. ,ляемого делителя 4 частоты, и равна Х 5(С)АХИ Хк Х ЧХб(Ь) =ГАХН-Хн=Хн(Й н -ф), 30 Формула изобретения Цифровой стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий генератор строб-импульсов входом запуска соединенный с ныходом блока антосднига импульсов;вход синхронизации которого подключен к шине исследуемого сигнала, а управляющий вход - к первому выходу блока управления, и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью понышения точности и помехоустойчивости преобразования, он снабжен компаратором, генератором случайных сигналов и управляемым делителем частоты, выход которого связан с тактирующими нходами блока антосднига импульсов и цифроаналогового преобразователя, управляющий вход - с третьим выходом блока управления, а вход синхронизации - с входом синхронизации цифроаналогового преобразователя, выходом генератора строб-импульсов и стробирующим входом компаратора, первый сигнальный вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а второй сигнальный вход - с выходом,Х (1+аС,)=,2.Х-Х=Х 2. -ВГ- )После прохождения третьей серии, амплитуда сигнала хна (С) = х (Е; + 2 аС)50 на выходе цифроаналогового преобразователя 2 будет равна И 1+й ( иХ(112 дф)щ И 1 Х-Хц Хц 2 у) 55 и тедТаким образом, исследуемый сигнал х(С) стробируется И раз н одной и той же точке х(С ) исследуемого сигнала, затем сдвигается во времени на интервал дС и стробируется И раэ в следующей точке х(С + а С), затем,н третьей точке х(С + 2 аС) и т.д, и в конце каждой серии иэ И импульсов при стробировании И раз н одной 65 По приходу импульса на тактирующий вход блока 7 автосднига импульсов, последний вырабатывает синхронно с поступающим на его вход синхронизации исследуемым сигналом новую серию из И импульсов, но сдвинутую во времени относительно предыдущей серии на интервал времени аС. По окончании новой серии иэ И .импульсов, по импульсу, поступившему из управ ляемого делителя 4 частоты, цифроаналоговый преобразователь 2 вырабатывает новое значение амплитуды расширенного импульса на своем выходе, равное 45 и той же точке исследуемого сигналах(С) цифроаналоговым преобразователем 2 подсчитывается число и равноеколичеству случаев, когда во времястробирования значение сдучайногосигнала х(С ) было меньше или ран -но мгновейному значению х(С ) исследуемого сигнала х(С) и вырыбатываетсяамплитуда выходного сигнала хб. (С )равная величине которая сохраняется до окончанияновой серии из И импульсов и строби"ронания исследуемого сигнала в следующей точке и выработки нового значения амплитуды. Приэтом амплитудах (С ) нырабатынаемых цифроаналоговйм преобразователем 2 расширенныхимпульсов при стробиронании в 1-йточке будет рйвна мгновенным значениям х(С ) исследуемого сигнала вэтих же точках,Предлагаемое устройство производит стохастическое стробоскопическоепреобразование исследуемого сигнала.Это позволяет значительно уменьшитьслучайную составляющую погрешностьпреобразования, что существенно прималых уровнях преобразуемых сигналов,когда определяющее значение в погрешности преобразования оказывают внут-ренние шумы узловустройстна, а также повысить помехоустойчивость пре.образования от ноздейстния случайной,помехи, так как она в предлагаемомпреобразователе усредняется.976385 Составитель В. ЛившицРЕдактор В. Иванова Техред Т,фанта Коррект Бур ПодписноСССР з Тираж еВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий,113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул, Проектная а генератора случайных сигналов, управляющий вход которого подключен квторому выходу блока управления,четвертым выходом связанного с управляецим входом цифроаналогового преобразователя, установочный вход которого соединен с выходом компаратора. Источники информации,принятые во внимание при эксиертизе