Стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов

Ьсударствсииый кеиитет СССР по делам изабрвтеиий н открытийДата опубликования описания 30,12,81 ксеев, М. М. Ге(7) Заявите СКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СПНОКРАТНЫХРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 54) СТРОБОСКОПИЧ ЭЛЕКТнии зад сгается тем,реобразовательсигналов соИзобретение относится к эпектроизмерительной технике и предназначено дпя использования при осуществлении дискретного представления и кодирования коротких электрических сигналов с преобразованием их временного масштаба.Известно устройство дпя контроля однократных электрических сигналов, содержащее входной согласующий блок, установленный перед рециркупятором, а также стробоскопический преобразователь, под 10 ключенный к рециркупятору и выполненный на основе преобразователя временногомасштаба11Недостаток известного устройства за 15 ключается в весьма низкой точности контроля, обусловленной методическим накоплением ошибок уже при сравнительно небольшом числе рециркупяций.Наиболее близким к предлагаемому явМ ляется стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов, содержащий линию задержки, вход которой подключен к выходу входного согласующего блока, блоки выборки, сигнальныевходы которых соединены с отводами лиержки, управляющие входы - с выходом генератора стробимпупьсов, а выходы - со входами соответствующих раширителей сигналов, компаратор, входыкоторого подключены к выходам генератора пилообразного и ступенчатого напряжений, аналого-цифровой преобразовательуправляющий вход, которого связан с выходными цепями компаратора, а выходсоединен со входом блока регистрации иобработки2 3,Недостаток указанного устройства также связан с невысокой точностью преобразования, и как следствие, с низкой точкостью контроля сигналов, причем значительные погрешности имеют место прибольшом числе отводов линии задержки,Бель изобретения - повышение точности преобразования,Поставленная цель достичто в стробоекопический поднократных электрических894576 10 15 20 50 55 держащий блоки виборки, выходы которыхсоединены со входами соответствующихрасширителей сигналов, а управляющиевходы - с выходом генератора стробимпульсов, компаратор, входы которого под-.кпючены к выходу генератора пилообраз. ного напряжения и к первому выходугенератора ступенчатого напряжения, блокрегистрации и обработки, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, входной блок согпасования, введены рециркулятор с отводами синхронизаторы, регистр кода адресса, кпюч, блок временной задержки и логический элемент ИЛИ, причем вход рециркупятора подключен к выходу входного блока согласования, а отводы соединены с сигнальными входами соответствующих блоков выборки и входами синхронизаторов, выходы которых подключеныко входам регистра кода адреса ичерез логический элемент ИЛИ - ко входу генератора пилообразного напряжения,выход регистра кода адреса соединен совторым входом блока регистрации и обработки, третий вход которого подключенк второму выходу генератора ступенчатого напряжения, а выход - к первому управпяюшему входу ключа, второй управляющий вход и выход ключа соединены со входами блока временной задержки и генератора стробимпупьсов, а сигнальный входс выходом компаратора, сигнальные входы аналого-цифрового преобразователяподключены к выходам расширителей сигналов, а управляющий вход - к выходублока временной задержки,На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стробоскопического преобразователя однократных электрических сигналов,В состав устройства входят входнойсогласующий блок 1, рециркупятор 2 сотводами, блоки 3 выборки, расширители4 сигналов, синхронизаторы 5, логический элемент ИЛИ 6, регистр 7 кода адреса генератор 8 пилообразного напряжения, компаратор 9, генератор 10 ступенчатого напряжения, ключ 11, генератор12 стробимпупьсов, блок 13 временнойзадержки, аналого-цифровой преобразователь (АПП) 14, блок 15 регистрации иобработки.Устройство работает следующим образом,Преобразуемый сигнал через входнойблок 1 согласования поступает на входрециркупятора 2 с отводами. Испопьзование подобной динамической памяти по 4сравнению с обычным рециркупятором поз- вопяет уменьшить число рециркупяций дпя получения одного и того же числа дискрет-, ных значений преобразуемого сигнала. Так, при числе отводов Р и требуемом количестве дискретных отсчетов ичиспо ре циркуляций составпяет МР вместо 4 ю в обычном рециркуляторе, Уменьшение числа рециркупяций и количества отводов способствует уменьшению искажений амппитуды и спектра преобразуемого сигнапа по сравнению с известными устройствами,Преобразуемый сигнал в отводах рециркупятора появляется с опредепенным временным сдвигом, С началом изменения уровня преобразуемого сигнала в данном от воде рециркупятора 2 в соответствии с заданным нулевым опорным уровнем синхрони.затором 5 в цепи данного отвода формируечсся синхросигнап, который через элемент ИЛИ 6 запускает генератор 8 пилообразного напряжения, Генератор 8 пилообразного напряжения совместно с компаратором 9 образуют узел регулируемой временной задержки. При каждом запуске синхросигнапом пилообразного напряжения в компараторе 9 формируется сигнал сравнения, задерживаемый на определенный шаг относитепьно момента появления синхросигнала в соответствии с установленным уровнем ступенчатого напряжения.По мере передачи преобразуемого сигнала в рециркупяторе 2 формируются синхросигнапы, поступающие на вход запуска генератора 8 пилообразного напряжения.35Б исходном состоянии устройства ключ11 открыт, а ступенчатое напряжение генератора 10 устанавливается на уровне, при котором сигнал сравнения компаратора 9 задержан на минимальный (нупевой) шаг относительно синхросигнапа, Сигнал сравнения, переданный через открытый ключ 11, запускает генератор 12 строб- импульсов переключает напряжение генератора 10 ступенчатого напряжения на 45следующую ступень, с небопьшой постоянной временной задержкой в блоке 13 запускает АЦП 14 и одновременно блокирует ключ 11, формируемый стробимпульс поступает параллельно во все бпоки 3, и при наличии преобразуемого сигнала втом ини ином отводе рециркулятора 2 выполняется считывание опредепенного дискретного значения преобразуемого сигнала. Считанное дискретное значение расширяется, кодируется АЦП 14 код передается в блок 15 регистрации и обработки. Одновременно в бпок 15 из регистра7 считывается код адреса отвода, сиг894576 дующим образом,ае 5нал синхронизатора в цепи которого вызвал запуск генератора 8 пилообразногонапряжения, а также код с соответствующего выхода генератора 10 ступенчатого напряжения. Код генератора 10 указывает установленный уровень ступенча-.того напряжения и тем самым позволяетопределить временную задержку стробимпульса относительно синхросигнала, которым был запущен генератор 8.Задержка зайуска АЦП 14 блоком 13временной задержки необходима для установления уровней напряжения в расширителях 4 сигналов, АЦП 14 является многоканальным и его быстродействие выбирают исходя из временных соотношенийпреобразуемого сигнала и рециркулятора2 с отводами.После регистрации кодов блоком 15сигналом конца регистрации этого блокадеблокируется ключ 11 и процесс повторяется аналогично описанному выше, ностробимпульс при этом оказывается теперь сдвинутым по времени на один шаготносительно инициировавшего его синхросигнала, а следовательно, и относительноначального уровня преобразуемого сигна,ла, Количество точек стробирования преобразуемого сигнала, т.е. число дискретных значений, необходимое дпя последующего восстановления сигнала, задают числом уровней генератора 10 ступенчатогонапряжения. Это число может указываться в программе функционирования блока15 регистрации и обработки,Благодаря асинхронному режиму работы устройства, при котором считываниеочередного дискретного значения разрешается только после регистрации предыдущего значения, обеспечивается последовательная дискретизация преобразуемогосигнала с шагом по времени, определяемым параметрами узла регулируемойвременной задержки,В процессе преобразования в каждый момент времени может появиться только один синхросигнал, так как отводы рециркулятора 2 сдвинуты на определенный шаг, соответствующий определенной временной задержке момента появления нулевого опорного уровня преобразуемого сигнала на том или ином отводе в процессе его передачи в рециркуляторе. Однако в момент считывания преобразуемый сигнал может присутствовать как на одном отводе (и тогда считывается только одно дискретное значение), так и на нескольких отводах одновременно (и тогда считывается несколько дискретных значений).При считывании только одного дискретного значения шаг считывания по 3 времени относительно появления начального уровня преобразуемого сигнала, т.е.появления синхросигнала, определяется 1 по соответствующему номеру уровня сту: пенчатого напряжения генератора 10. При считывании нескольких дискретных значений шаги считывания определяются слеИсходя из позиции блока 3 выборки код,которой считывается иэ регистра 7и указываем одновременно номер канала, где был сформирован синхросигнал, а также исходя иэ соответствующего номера уровчя ступенчатого напряжения вычисляется шаг считывания по времени дискречного значения относительно синхросигнала в канале, где он был сформирован. Шаги считывания по времени дискретныхзначений в соседних каналах вычисляют исходя иэ номеров каналов считывания в АЦП 14, коды которых также передают ся из АЦП 14 в блок 15 регистрации и обработки. При этом номер канала АЦП 14 однозначно указывает сдвиг по времени, вносимый данным отводом в репириуляторе 2,По известному номеру канала, в котором был сформирован синхросигнал, и известным номерам каналов, в которых также были считаны дискретные значения преобразуемого сигнала, вычисляются соответствующие шаги считывания по времени, При этом, если номер канала считы вания без синхросигнала меньше номераканала с синхросигналом, то к шагу считывания по времени для канала с синхросигналом прибавляется время задержкисчитывания в соответствующем соседнемотводе, равное сдвигу по времени этого отвода относительно канала с синхросигналом, Если номер канала без синхросигнала превышает номер канала с синхросигналом, то из шага считывания для канала с синхросигналом вычитается время сдвига (задержки) соответствующего соЗо седнего канала,При кратном соотношении времени эадержки стробимпульсов и интервалов задержки, вносимых отводами рециркулятора 2, часть отсчетов с равными шагами считывания, определяемыми предварительным анализом в блоке 15, можно не регистрировать, что увеличивает скорость измерений. В общем случае при некратности со 894576отношения указанных временных задержек достигается эффект увеличения числа считываемых дискретных значений, что приводит к дополнительному повышению точности восстановления преобразованного сигнала,Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности дискретного представления и восстановления кратковременных импульсных 1 о сигналов благодаря уменьшению требуемого числа рециркуляций и количества отводов в линии задержки, что позволяет уменьшить амплитудные и частотные искажения преобразуемого сигнала. Кроме того, снижаются требования к метрологи - ческим характеристикам динамической памяти- рециркулятору с отводами и упрощается изготовление рециркулятора, а также обеспечивается возможность строить адаптивные по быстродействию системы благодаря воэможности анализа и прогноза шагов считывания преобразуемого сигнала по времени и подключения иэ обработки части избыточных отсчетов с рав ными или близкими шагами считывания. формула изобретения30Стробоскопический преобразователь однократных электрических сигналов, содержащий блоки выборки, выходы которых соединены со входами соответствующих расширителей сигналов, а управляющие35входы - с выходом генератора стробимцульсов, компаратор, входы которого под, ключены к выходу генератора пилообраз ного напряжения и к первому выходу генератора ступенчатого напряжения, блокрегистрации и обработки, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, входной блок согласования, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности преобразования, в него введены рециркуляторс отводами синхронизаторы, регистр кода адреса, ключ, блок временной задержки и логический элемент ИЛИ, причемвход рециркулятора подключен к выходувходного блока согласования, а отводысоединены с сигнальными входами сооъветствуюших блоков выборки и входамисивхронизаторов, выходы которых подключены ко входам регистра кода адреса ичерез логический элемент ИЛИ - ко входу генератора пилообразного напряжения,выход регистра кода адреса соединен совторым входом блока регистрации и обработки, третий вход которого подключенко второму выходу генератора ступенчатого напряжения, а выход - к первомууправляющему входу ключа, второй управляющий вход и выход ключа соединенысо входами блока временной задержки игенератора стробимпульсов, а сигнальныйвход - с выходом компаратора, сигнальные входы аналого-цифрового преобразователя подключены .к выходам расширителей сигналов, а управляющий вход -;квыходу блока временной задержки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии31064,кл. 98(5)В 2, опублик, 1969,2. Патент США3278846,кл. 324-77, опубпик, 1966 (прототип),Составитель Л, МорозовРедактор И, Михеева Техред Т.Маточка Корректор С. ШомакЗаказ 11478/72 Тираж 735 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская набд, 4/5 Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, уп. Проектная, 4