Устройство для идентификации характеристик четырехполюсников

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ННЫИ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД АРСПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Н ук, А. А. ДоХалилуллов,СССР976.СР566206(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее генератор тактовых импульсов, сумматор и генератор псевдослучайных чисел, эталонный четырехполюсник, первый блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом эталонного четырехполюсника, а другой - с первой клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника, последовательно соединенные блоки умножения, накопления и индикации, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений, в него введены аналого-цифровой п реобразователь, счетчик, дешифратор, два регистра, второй блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь и блок эталонных уровней, при этом одни выходы счетчика соединены с входами дешифратора, сумматора и блока накопления, тактовый вход которого подключен к выходу дешифратора и к тактовым входам первого регистра, аналого-цифрового преобразователя и блока индикации, а другие выходы счетчика соединены с вторым входом сумматора и с адресным входом блока эталонных уровней, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом блока накопления, а выход - с входом блока индикации, выход генератора тактовых импульсов соединен со стробирующим входом дешифратора, входом счетчика и тактовым входом второго регистра, выход сумматора через генератор псевдослучайных чисел соединен с входами первого и второго регистров, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход блока умножения через аналого-цифровой преобразователь подключен к выходу первого блока сравнения, выход первого регистра через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом эталонного четырехполюсникз и с второй клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника.Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для идентификации характеристик линейных четырехполюсников. Целью изобретения является сокращение времени измерений.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2, сумматор 3, генератор 4 псевдослучайных чисел, первый 5 и второй 6 регистры, цифроаналоговый преобразователь 7, исследуемый 8 и эталонный 9 четырехполюсники, первый 10 и второй 11 блоки сравнения, блок 12 умножения, блок 13 эталонных уровней, дешифратор 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 накопления, блок 17 индикации и первую 18 и вторую 19 клеммы устройства для подключения исследуемого четырехполюсника. Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входам счетчика 2, дешифратора 14, входу синхронизации второго регистра 6. Выходы счетчика 2 с номерами Р, где Р принимает значения О - (гп - 1), гп - число младших разрядов счетчика, соединены с первыми входами сумматора 3, блока 16 накопления и через дешифратор 14 с входами синхронизации первого регистра 5, блока 16 накопления, блока 17 индикации, аналогоцифрового преобразователя 15. Выход блока 16 накопления через второй блок 11 сравнения подключен к входу блока 17 индикации и непосредственно к его цифровому входу. Выходы счетчика 2 с номерами (с)+п), где с 1 принимает значение О - (п - 1), ив число старших разрядов счетчика, подключены к второму входу сумматора 3 и входу блока 13 эталонных уровней, выход которого подключен к второму входу второго блока 11 сравнения. Выход сумматора 3 через генератор 4 псевдослучайных чисел соединен с входами первого 5 и второго 6 регистров, выход последнего через первый вход блока 12 умножения соединен с вторым входом блока 16 накопления. Второй вход блока 12 умножения через аналого-цифровой преобразователь 15 соединен с выходом первого блока 1 О сравнения, входы которого соединены соответственно с выходом эталонного четырехполюсника 9 и первой клеммой 18 устройства для подключения исследуемого четырехполюсника 8, вторая 19 клемма которого соединена с входом эталонного четырехполюсника 9, вход последнего через цифроаналоговый преобразователь 7 подключен к выходу первого регистра 5.Устройство идентификации характеристик четырехполюсников определяет М=2" ординат функции неидентичности сравниваемых передаточных функций %. (для исследуемого четырехполюсника 8) и %э (для эталонного четырехполюсника 9) . Мерой неидентичности сравниваемых передаточных функций %. и % является их разность Я(1 с/1) в каждой ординате1/1) = . (/1) - %з (/1), (1)где 1 с принимает значение О - (М - 1), 1 - частота следования импульсов генераторатактовых импульсов.Генератор 4 псевдослучайных чисел формирует единичный белый шум х, например, в виде последовательности 8-разрядных двоичных чисел, который через первый регистр 5 и цифроаналоговый преобразователь 7 поступает на входы линейных четырехполюсников 8 и 9, поэтому за оценку функции неидентичности можно принять суммул л иЯ(1/1) = Йу - г(1/1) =(ч е)х.к, (2)где х;+=х (М;+) /Д (3) - выходной сигналцифроаналогового преобразователя 7;20 у;=у М;/1, к, (у, - к;) (4) соответственновыходные сигналы исследуемого8, эталонного 9четырехполюсников и первогоблока 10 сравнения;й - оценка взаимнойкорреляционнойфункции;М = 2" - количество усреднени й.На гп младших и и старших выходахразрядов счетчика 2 формируются соответственно, например, числа А и В, представленные, например, в двоичном коде: А =(аюа, ,35 а - ) ь В = (ЬоЬ, ", Ьл ) , где ао,а,- гп младших разрядов счетчика 2,а Ьо, ", Ь- п старших разрядов счетчика 2. В сумматоре 3 происходит сложениеэтих чисел. Генератор 4 псевдослучайныхчисел представляет собой постоянное запо 40 минающее устройство, содержащее 1 М многоразрядных ячеек памяти, в которых хранятсякоды чисел х,. Адрес ячейки памяти, из которой требуется вывести код числа хзадается, например, двоичным кодом С, поступающим на вход генератора 4 псевдослучайныхчисел с выхода сумматора 3.Блок 16 накопления содержит последовательно соединенные сумматор и блок памяти или группу сумматоров. Номер обновляемой суммы задается кодом числа А, поступаюц 1 им на первый вход блока 16 с выхода гп младших разрядов счетчика 2.Работу устройства рассмотрим на примере 5-разрядного двоичного счетчика 2при гп=2 и п=3. В этом случае определяется число ординат функции неидентичности55 сравниваемых передаточных функций М==2"=4 по числу значений выходного сигнала четырехполюсника 8 и о, равному Х=(6) 40 45 50 55 После прохождения положительного фронта тактового импульса с выхода генератора 1 в счетчик 2 добавляется единица, в сумматоре 3 формируется код числа С=А+В, в генераторе 4 выводится код числа х а в блоке накопления выбирается сумма, представленная, например, в виде двоичного кода числа 5 х. Отрицательный фронт импульса генератора 1 производит запись информации в регистры 5 и 6, причем запись в регистр 5 возможна только при нулевом коде числа А, равном нулю, т. е. А=(0 0 О, ", 0)г, на входе дешифратора 14 управление записью осуществляется с выхода дешифратора 4.Вычисление функции неидентичности производится за Х циклов. Номер каждого из И циклов можно представить в виде двоичного кода числа В. Причем каждый из М циклов состоит из М тактов. Номер каждого из М тактов можно представить в виде двоичного кода числа А. В нашем примере (при гп=2 и п=3) значения кодов чисел А, В и С в каждом такте внутри одного цикла представлены в табл. 1. Значения кодов чисел А, В и С за Мциклов приведены в табл. 2 (для нашего примера Я=8). В начальный момент вычисления А=В= =С=О. В регистры 5 и 6 записывается с выхода генератора 4 код псевдослучайных чисел х который преобразуется в аналоговый сигнал цифроаналоговым преобразователем 7. Выходные сигналы у 0 и г,четырехполюсников 8 и 9 поступают на входы первого блока 10 сравнения, выходной сигнал которого (у 0 - г 0), преобразованный в двоичный код в АЦП 15, умножается в блоке 12 умножения на двоичный код числа х 0. Сформированный в блоке 10 сравнения сигнал (у 0 - г 0) фиксируется после преобразования в двоичный код на выходе АЦП 15 на время цикла вычисления. В блоке 16 накопления записывается код числа Во=хо(уо - г 0). Положительный фронт первого импульса генератора 1 тактовых импульсов записывает единицу в счетчик 2, код числа х выбираетсяиз генератора 4 псевдослучайных чисел и записывается отрицательным фронтом первого импульса генератора 1 тактовых импульсов во второй регистр 6. В блок 16 накопления записывается код числа 5 = = х (у 0 - г 0). Во втором и третьем такте нулевого цикла вычисления в блок 16 накопления записываются коды чисел 5 г = = хг(уо - ко) и -з = хз(у 0 - к 0). Нулевой такт первого цикла начинается формированием кодов чисел А = 0; В = С = 1. В регистры 5 и 6 отрицательным фронтом импульса с генератора 1 записывается код числа хь на выходе первого блока 10 сравнения формируется сигнал (у 1 - г) и после преобразования в двоичный код и фиксации на выходе АЦП 15 код числа (у - г 1) умно 15 20 25 Зо 35 жается на код числа х в блоке 2. За четыре такта первого цикла вычисления в блоке 16 формируются суммы Ью=50+х 1(у 1 - г); Ь 1= Я 1+хг(у - г,); 5 г = 5 г+хз(у - г) и 8 з = з+х 4(у - у 1). В конце (М - 1) -го цикла вычисления суммыИ 8 =(у; - е;) х;+ (5)=онакопленные в блоке 16, умножаются на коэффициент 1/М (сдвиг вправо на и разрядов) и оценки ординат функции неиден- тичности подаются на первые входы второго блока1 сравнения, на вторые входы которого поступают сигналы в виде двоичных кодов чисел, соответствующим -уровням, эквивалентные допуску на разброс оценок функции неидентичности, поступающие с выхода блока 13 эталонных уровней. Последний, как один из возможных вариантов, выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, в ячейки памяти которого предварительно записаны цифровые коды чисел, соответствуюшие эталонным уровням ".Выборка соответствующего эталонного уровня из заданной ячейки памяти в виде цифрового кода осуществляется по адресу, поступающему в виде цифрового кода с разрядностью и на адресный вход блока 13 эталонныхуровней, Результат сравнения 6 = 1 - Я(1/ (7) в виде двоичного числа о подается на вход блока 17 индикации, позволяюшего установить соответствие параметров исследуемого четырехполюсника заданным техническим условиям. На блок 17 индикации последовательно поступают ординаты функции неидентичности Я(М/) и значения б. В качестве блока индикации может быть использован осциллограф, цифровые индикаторы, самописец, дисплей и светодиод. Значения 51 дпб могут индицироваться светодиодом (например АЛ 307). При 6)0 светодиод включен и параметры исследуемого четырехполюсника соответствуют техническим условиям, что соответствуют идентичности передаточных характеристик, при 6(0 четырехполюсник отбраковывается.В случае использования в качестве блока 17 сегментных индикаторов, например АЛС 324, работу блоков 16, 17, АЦП 15 и регистра 5 осуществляет дешифратор 4. Алгоритм работы дешифратора 14 состоит в следующем.Тактовый импульс с выхода генератора 1 проходит через дешифратор 14 только при нулевом коде (А = 0) на его входе. На дешифратор 14 поступают гп-разрядный двоичный код А = (а,а 0)г с младших188676 Дешифратор 14 может быть выполнен, например, на двух микросхемах 133 ЛН 1 (6 инверторов) и 133 ЛА 2 (элемент И).Отрицательный фронт импульса ТИ 1 фиксирует входную информацию первого регистра 5, блока 16 накопления, блока 17 индикации и входную информацию АЦП 15.При отключенном эталонном четырехполюснике 9 в устройстве определяется оценка передаточной функции исследуемого линейного четырехполюсника 8л л и%, ( 1/1) - Йхд - и" ,у х+ выходов счетчика 2 и тактовые импульсы (ТИО) с выхода генератора 1. На выходе дешифратора 14 формируются тактовые импульсы,ТЬ = ТЗОЛа 0 ЛаЛ " Ла где / - знак логического умножения. Структурная схема дешифратора 14 представляет собой элемент И, на прямой вход которого поступают импульсы ТИО, а на инверсные входы соответственно сигналы а 0, аь ,а Таблица 1 Номер цикла Номер такта 1 2 3 41 Число Код Число Код Число Код Число Код Число Код 0 00 1 10 2 01 3 11 0 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 1 00,. 1000 1 1000 2 0100 3 1100 1 1000 0 0000 Т а б л и ц а 2 23 56 7В А 0123 0123 0123 0123 0123 0123 0123 0123 В 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 С 0123 1234 2345 3456 4567 5670 6701 7012ель Л. Мрес ниик д. 4/5роектна Редактор А. ГулькЗаказ 674 1/48 Состав о Текред И. Тираж 747 ВНИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва, Ж -лиал ППП Патентз, твенного ретений 35, Рау г. Уж го урановКорректор В.Подписноекомитета СССРн открытийшская наб.од, ул. П