Устройство для определения средней мощности случайных сигналов

ОЮЭ СОВ 1043667 СПУБЛИК Р 15/ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И РТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ блок рого ка ц го-ц со в ло не с(21) 3451202/18-24(56) 1. Патент ВеликобританииУ 1127442, кп,С 06 Г 15/36, 1972. Авторское свидетельство ССпо заявке У 3228339/18-24,кл.6 06 Р 15/36, 1980 (прототип)(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ,содержащее генератор линейно изменяющихся опорных напряжений, выходкоторого подключен к первому входупервого блока компараторов, второйвход которого является входом устройства, первый блок ключей, выход которого через первый блок масштабиро"вания соединен со входам блока анало-гового усреднения, выход которогоподключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй входкоторого соединен с первым выходом а управления, второй выход котоподключен к первому входу блоифрового усреднения, выход ана ифрового преобразователя соеди н торым входом блока цифрового у реднения, выход которого подключен к первому входу блока индикации, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, в него введены второй блок компараторов, второй блок ключей, блок нелинейно изменяющихся опорных напряжений, второй блок масш". табирования, при этом выход блока нелинейно изменяющихся опорных напе ряжений подключен к первому входу второго блока компараторов, второй вход которого объединен со вторым входом первого блока компараторов и является входом устройства, выход второго блока компараторов через второй блок ключей соединен с входом второго блока масштабирования, вы" ход которого подключен к входу бло" ффф ка аналогового усреднения.СДключен к первому входу первого блока компараторов, второй вход которого является входам устройства,первый блок ключей, выход которогочерез первый блок масштабирования соединен со входом блока аналоговогоусреднения, выход которого подключен н первому входу аналогоцифрового преобразователя, второйО вход которого соединен с первымвыходом блока управления, второйвыход которого подключен к первомувходу блока цифрового усреднениявыход аналого-цифрового преобразова 1 теля соединен со вторым входом блокацифрового усреднения, выход которого подключен к первому входу блока1 индикации, второй вход которогосоединен с третьим выходом блокаупрввления, введены второй блок компараторов, второй блок ключей, блокнелинейно изменяющихся опорных напряжений, второй блок масштабирования, при этом выход блока нелинейно изменяющихся опорных напряженийподключен к первому входу второгоблока компараторов, второй вход которого объединен со вторым входомпервого блока компараторов и является входом устройства, выход второго блока компараторов через второй блок ключей соединен с входомвторого блока масштабирования, выход которого подключен ко входу блока.аналогового усреднения .На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2- блоксхема блока управления.Устройство содержит входной блок.1 управления, первый блок 2 компараторов, первый блок 3 ключей, первый блок 1 масштабирования, блок 5нелинейно изменяющихся опорных напряжений, второй блок 6 компараторов,второй блок 7 ключей, второй блок 8масштабирования, блоки 9 линейноизменяющихся опорных напряжений,блок 1 О аналогового усреднения,аналого-цифровой преобразователь 11,блок 12 цифрового усреднения, блок13 индикации,Блок 1 управления состоит из делителя 11 частоты, генератора 15,инвертора 16. По каждому тактовомуимпульсу от генератора 15 (х раз вединицу времени) напряжение с выхода блока ч, пропорциональное среднему квадрату напряжения входногослучайного сигнала, преобразуется с 1 03667 1Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначеннымдля аппаратурного определения характеристик случайных процессов,и может быть использовано для измерения средней мощнос 1 и случайныхэлектрических сигналов.Известно устройство для определения средней мощности случайныхсигналов, которое содержит блок сог"ласования, блок аналогового возведения в квадрат, сглаживающий фильтр,аналого-цифровой преобразователь,блокциФрового усреднения1 1,Однако это устройство обладаетзначительной погрешностью измере/ния и невысокой метрологической на"дежностью, определяемыми, в основном, блоком аналогового возведенияв квадрат.Наиболее близким по техническомурешению к предлагаемому являетсяустройство для определения среднеймощности случайных сигналов, котороесодержит последовательно соединенные входной блок, аналого-цифровойпреобразователь параллельного типа,составленный из последовательно соединенных блока компараторов и дешифратора, блока линейно изменяющихся опорных напряжений, выход которого подключен к управляющему входублока компараторов, цифроаналоговыйквадратор, составленный иэ последовательно соединенных дешифратораблока ключей, блока, резисторов, инерционное звено, аналого-цифровойпреобразователь, блок цифровогоусреднения, блок индикации, а также блок управления, выходы которого подключенй к управляющим входаманалого-циФрового преобразователя,блока цифрового усреднения и блока индикацииГ 2 1.Недостаток известного устройства заключается в необходимости выполнения двойного преобразованиячислового эквивалента значений входного напряжения с помощью двух дешифраторов, что требует значительного объема оборудования,Целью, изобретения является упрощение устройства.С этой целью в устройство дляопределения средней мощности случайных сигналов, содержащее генератор линейно изменяющихся опорных напряжений, выход которого под3 10436помощью блока 11 в число. Это числопо тактовому импульсу о выхода инвертора 16 переписывается в блок 12усреднения,Делитель 14 частоты вырабатывает импульсы, следующие через секунду, через, минуту и через час.Онизадают продолжительность усреднения .и управляют работой блока индикации.Устройство работает следующим об" 10разом.Напряжение реализации,х(с) поступает на входы каналов измерения больших и малых значений средней мощности. Блок 5 нелинейно изменяющихся 15опорных напряжений вырабатывает рядопорных напряжений, отстоящих другот друга по закону корня квадратногоОоф)2 Оо ЯОф.ф 2 Оо. . . Этинапряжения подаются на управляющий 20вход блока 2 компараторов канала измерения больших значений средней мощности, При достижении значением вход"ного напряжения х единичного уров-няО 1 срабатывает первый компара" 25тор блока 2, При этом на выходе блока компараторов имеется число "1",представленное в унитарном коде.Увеличение значения входного напряжения в 2 раз приводит к срабатыва"нию и второго компаратора блока 2.На выходе блока 2 имеется число "2",состоящее из двух единиц, что соответствует квадрату значения входно"го напряжения, возросшего при этомтолько в У 2 раз. Дальнейшее увеличение входного сигнала приводит к последовательному срабатыванию компараторов .с опорными напряжениями 3 Оо,20 о,ЙО , Тем самым осуществляется:аналого-цифровое квадрирование напряжения реализации х(1). Сигналы с выхода блока 2 компара" торов управляют непосредственно ключами блока 3, которые коммутируют соответствующие взвешивающие резисторы блока 4 масштабирования. Причем, все резисторы имеют один номинал сопротивления. Суммирование токов,протекающих через выравнивающие резис" торы, осуществляется в блоке 10, на выходе которого вырабатывается сглаженное напряжение, значения которого пропорциональны значению сред" ней мощности входного сигнала. 55Одновременно напряжение реализации х(т) обрабатывается в канале измерения малых значений средней мощности. 67 4Причемблок 6 компараторов этой цепи содержити"1 компараторов,а блок 9 линейно изменяющихся напряжений вырабатывает ряд опорных напряжений О(,и) Оипоступающих на управляющии вход блока 6 компараторов. Последовательное срабатывание компараторов этого канала измерения приводит к образованию на выходе блока 6 компараторов числового эквивалента, представленного в унитарном коде и пропорционального значению преобразуемого входного напряжения, Тем самым осуществляется линейное аналого"цифровое преобразование малых значений входного напряжения.Сигналы с выхода блока 6 компараторов управляют непосредственно ключами блока 7, которые коммутиру" ют соответствующие взвешивающие рези" стары блока 8. Причем коэффициент ,взвешивания резисторов этого блока выби 2 рают по закону нечетных чиселк,= -1, и 1,2,3п. Здесь ис" пользуется известное в математи" ке свойство квадрата любого целого числа, который может быть представз лен в виде суммы ряда нечвтных чи" сел, количество членов которого равно возводимому в квадрат числу, Например, 32 9 1+3+5. Суммирование то ф, ков, протекающих через взвешивающие резисторы блока 8, осуществляется в блоке 10. Тем самым осуществляется цифроаналоговое преобразование чи-. сел, поступающих с выхода блока 6 компараторов, по квадратичному закону при измерении малых значений сред. ней мощности.Сглаженное напряжение с выхода блока 10 поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 11, который в момент выборки, задаваемой блоком 1 управления, преобразует это напряжениев число Ь, поступающее в блок 12. За М выборок в блоке 12 накапливается среднеарифметическое значение 6, пропорциональное оценке средней мощности входного сигнала (выделенной на резисторе сопротивлением 10 м) При надлежащем выборе коэффициентов преобразования устройство получается прямопоказывающим.Введение в предлагаемое устройство блока нелинейных опорных напряже"667 5 1043 ний позволяет выполнить аналого-цифровое квадрярование входного напряжения непосредственно в блоке компараторов. Числовой эквивалент,пропорциональный квадрату значения входного напряжения, преобразуется в напряжение без двойного дешифрирования по сравнению с известным уст" ройством. Это позволяет исключить сложные Аешифраторы и тем самым зна" 10 чительно упростить устройство. Дополнительное упрощение устройства достигается и эа счет упрощения блока масштабирования, так как все резисторы канала измерения больших значений средней мощности имеютодин и тот же номинал сопротивления (в известном устройстве 2(п) номиналов, где и - число двоичных раэ рядов преобразуемого числа). Такоетехническое рещение применяют дляканала измерения больших значенийсредней мощности. При этом точностьизмерения определяется величиной на чального уровня квантования входногосигнала, соответствующего величинепорогового напряжения Оо. Сохранениеточности измерения малых значенийсредней мощности достигается использованием части блока компараторов сопорными напряжениями, равноотстоящих друг от друга. Причем, цифроанало"говое преобразование по квадратичному закону осуществляется путем непосредственной подачи чисел, представленных в унитарном коде, с выходаблока компараторов на вход блокаключей, что приводит к исключениюдешифраторов,1043667 тенцоррек Редакто горо ва Тираж 706енного комитета СССРретений и открытий-35, Раушская наб д одписно лиал ППП "Патент", г. Ужгоро Проектна Заказ 7340/53 ВНИИПИ Государст по делам изо 113035, Москва, оставитель Л.Григорьянехред, В,Далекорей