Анализатор периодической последовательности сигналов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 855984(51)М. Кд,Н 03 К 5/22 Ваудератеввный квинтет СССР но даден ивааретеиий н атхрцтий;Т,1.В,В.Додонов, А.К.Осипов и А.И.Кфутов .,(72) Авторы изобретения Московское ордена Ленина и ордена Трудового КрасногоЗнамени высшее техническое училище им. Баумана(54) АНАЛИЗАТОР ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИСИГНАЛОВ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для автоматического контроля Функционирования радиотехнических устройств.Известно устройство для сравнения периода следования импульсов с заданной нормой, содержащее вентиль, первый вход которого соединен со входом всего устройства, а также со входами двух линий задержек, причем выход первой линии задержки через триггер подключен ко второму входу вентиля, а выход второй линии задержки через второй триггер подключен к первому входу схемы И, выход которой через третью линию задержки соединен с сбросовыми входами второго и третьего триггеров, вход третьего триггера подключен к выходу вентиля, первый выход третьего триггера соединен со вторым входомсхемы И, а второй выход через цепочку сопротивлений соединен с первым входом схемы И, средняя точка цепочки сопротивлений, с параллельновключенной к ней интегрирующей емкостью, является выходом всего устгройства, На выходе устройства форми-руется сигнал., амплитуда которогопрямо пропорциональна изменению периода входной последовательности 111.Однако зто устройство не реагирует на кратковременные изменения,происходящие во входном сигнале,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство контроля импульсных последовательностей, содержащее два 15счетчика, два триггера, четыре схемы И, схему НЕ и схему ИЛИ. На выходе устройства появляется сигнал,если число сбоев входной последовательности превышает заданную величину 2.Однако такое устройство не анализирует Форму сигнала. При его использовании невозможно произвести15 качественный анализ входной последовательности и достаточно точноустановитькакой сбой", произошелв сигнале, какие параметры изменились в конТролируемом сигнале. В5указанном устройстве анализ входной последовательности осуществляется недостаточно полно по объемуполучаемой информации. Кроме того,устройство является недостаточно10универсальным, его невозможно использовать для анализа аналоговыхпериодических сигналов таких как,например, гармонический сигнал,сигнал треугольной формы, линейно-изменяющийся сигнал и т.п,Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей.Поставленная цель достигается тем,что в анализатор периодической последовательности сигналов, содержащийпервый и второй счетчики, первыйтриггрр, выход которого соединен совходом второго триггера, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, второй и третий логическиеэлементы И, четвертый логический элемент И, выход которого соединен совходом второго счетчика инверторулогический элемент ИЛИ, введены дополнительные логические элементы Е, дополнительный триггер, ждущий мультивибратор, генератор одиночного импульса, опорный генератор импульсов,аналого-цифровые преобразователи, блоки памяти; блок сравнения и ключи,входы которых соединены со входомустройства, первый вход второго логического элемента И соединен с шинойтактовых импульсов, вшход первого логического элемента И подключен к счетному входу первого триггера, прямойвыход которого соединен со входомтретьего логическопо элемента И, а ин версный выход подключен ко второмувходу второго логического элементаИ, выход которого подключен к первымвходам двух дополнительных логических элементов И, второй вход первого дополнительного логического элемента И соединен с выходом блока сравнения, и через инвертор - со вторымвходом второго дополнительного логического элемента И, а выход подключенко входу установки единицы дополнительного триггера, прямой выход которого является выходом устройства,а инверсный выход соединен с первым входом четвертого логического элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу второго триггера, а третий вход - ко второмувходу третьего логического элементаИ и к выходу опорного генератора импульсов, выходы третьего и четвертого логических элементов И подключены соответственно к управляющимвходам первого и второго ключей, выход третьего .логического элемента Исоединен с входом первого счетчика,а выходы первого и второго ключейчерез аналого-циФровые преобразователи соединены соответственно с информационными входами первого и второго блоков памяти, управляющие входы которых подключены соответственнок выходам первого и второго счетчиков,а выходы соединены с первой и второйгруппами входов блока сравнения, причем входы установки нуля второго блокапамяти и второго счетчика подключенык выходу логического элемента ИЛИ,первый вход которого соединен с выходом второго дополнительного логического элемента И, а второй вход - со входами установки нуля дополнительноготриггера, первого блока памяти, первого счетчика, первого и второго триггеров, а также с выходом генератораодиночного импульса и входом ждущегомультивибратора, выход которого подключен ко второму входу первого логического элемента ИНа фиг. 1 приведена принципиальнаяэлектрическая схема анализатора периодической последовательности сигналов;на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. Анализатор периодической последова тельности сигналов содержит ключи 1 и 2, входы которых соединены со вхо- дом устройства, первый и второй логические элементы И 3 и 4, первые входы которых соединены с источником тактовых импульсов. Выход первого логического элемента И 3 подключен к счетному входу первого триггера 5, прямой выход которого соединен со счетным входом второго триггера 6 и со входом третьего логического элемента И 7, а инверсный выход подключен ко второму входу логического элемента И 4, выход которого подключен к первым входам первого и второго ,логических элементов И 8 и 9, Второй вход первого дополнительного ло855984 6где Г - частота вхОдной последоваэхтельпости;Г в , частота тактовых импульсов, е М - целое число 1,2,3,4 у 5 В момент запуска генератора 23одиночного импульса формируется короткий импульс (см. фиг. 2 в устананлинающий в нулевое положениетриггеры 5, 6, 12 счетчик 15, блок19 памяти, а также, пройдя черезэлемент ИЛИ 21, обнуляющий счетчик16 и блок 20 памяти, Кроме того,импульс с выхода генератора 23 одиночного импульса поступает на ждущий емульткнибратор 22, с выхода которогоснимается импульс (см. фиг. 2 г) длительностью ВХ ТОКТт 5гического элемента И 8 соединен свыходом блока 10 сравнения и черезинвертор 11 - со вторым входом второго дополнительного логического элмента И 9, а выход подключен ко входустановки единицы триггера 12, прямой выход которого является выходомустройства, а инверсный выход соединен с первым входпм четвертого логического элемента И 3, в порой входкоторого подключен к прямому выходувторого триггера 6, а третий входсоединен со вторым входом третьегологического элемента И 7 и с выходомопорного генератора 14. Выходы третьго и четвертого логических элементов И 7 и 13 подключены соответственно к управляющим входам кгпочей 1 и2 и к счетным входам первого и второго счетчиков 15 и 16. Выходы ключей 2 О1 и 2 через аналого-цифровые преобразователи 17 и 18 соединены соответственно с информационными входамипервого и второго блоков 19 и 20памяти, управляющие входы которых под ключены соответственно к выходам счетчиков 15 и 16, а выходы соединены спервыми и вторыми входами блока10 сра кения. Входы установки нуляблока 20 памяти и счетчика 16 подключены к выходу логического элемента ИЛИ 21, первый вход которогосоединен с выходом второго дополнительного логического элемента И 9,а второй вход подключен к входам установки нуля дополнительного триггера 12, блока 19 памяти, счетчика 15, триггеров 5 и 6, а также ковходу ждущего мультивибратора 22,выход которого подключен ко второмувходу первого логического элемента И 3, и выходу генератора 23 одиночного импульса.Анализатор периодической последовательности сигналон работает следующим образом,Анализируемая последовательность сигналов, например, прямоугольные импульсы (см. фиг. 2 а), поступает ю на входы ключей 1 и 2. На первые эхо" ды элементов И 3 и 4 поступают короткие импульсы (см. фиг. 2 б) от источника тактовых импульсов, которые являются синфазными со входной анали зируемой последовательностью, а их частоты связаны соотношением=2 Т =2 Т й,зь 1 х такт вхгде Т - период входной последовательВАности" - период тактовых импульсов. Импульс с ньхода ждущего мультивибратора 22 поступает на элемент И 3, разрешая прохождение тактовым импульсам на счетный вход триггера 5, Согласно выбранной длительносши импульса с выхода ждущего мультинибратора 22 на триггер 5 поступают только дна тактовых импульса (см, фиг, 2 д), Первый кмпуль перенодкт триггер 5 в/единичное состояние см, фкг, 2 е), Высокий уровень напряжения с прямого выхода триггера 5 поступает на элемент И 7, разнешая прохождение импульсам с выхода опорного генератора 14 чере элемент И 7 на управляющий вход ключа 1 и на счетный вход счетчика 15, Частота импульсов с опорного генератора 14 выбирается много больше частоты анализируемой последовательности. Первый импульс с выхода опорного генератора 14 открывает ключ 1 и мгновенное значение амплитуды входной последовательности, преобразованное из аналоговой величины н цифровую аналого-цифро-:1 вым преобразователем 17, поступает на информационный вход блока 19 памяти. Одновременно импульс с опорного генератора 14 поступает на счетный вход счетчкка 15. С выходов счетчика снимается двоичное число, соответствующее чкслу поступивших на счетчик импульсон. В данном случае единица. Двоичное число с выходов счетчика 15 поступает на управляющие входы блока 19 памяти и мгновен"85598ное значение амплитуды входной анализируемой последовательности записывается в первую ячейку блока 19 памяти, Второй импульс с опорного генератора 14 поступает на счетчик 15и открывает ключ 1, Мгновенное значение входной анализируемой последовательности преобразуется в,цифровуювеличину аналого-циФровым преобразователем 17 и записывается во вторую,ячейку блока.19 памяти согласно двоичному числу, поступающему на управляющие входы с выходов счетчика 15.Таким образом, осуществляется последовательная дискретизация, преобразова.1ние и запись в блок 19 памяти Й пери-одов входной анализируемой последовательности. С приходом второго тактового импульса (см. Фиг. 2 д) на триггер 5, триггер переходит в исходное щсостояние. Низким уровнем напряжения с прямого выхода триггера 5 (см,Фиг, 2 е) запрещается прохождение импульсов с опорного генератора 14 навыход элемента И 7, За интервал времени между двумя тактовыми импульсами см, фиг. 2 д) в блок 19 памятипроизводится дискретная запись Формы Й периодов входной последовательности. При переходе триггера 5 из.единичного состояния в нулевое,триггер 6 переходит из нулевого состояния в единичное (см, Фиг. 2 ж),Высоким уровнем напряжения, поступающим с прямого выхода триггера 6на вход элемента И 3, разрешаетсяпроход импульсам с опорного генератора 14 через элемент И 13 на управляющий вход ключа 2 и на счетный входсчетчика 16,4 О Аналогично с произведенной дискретизацией, преобразованием и записью предыдущих Й периодов входной последовательности в блок 19 памяти, осуществляется запись последующих периодов в блок 20 памяти. Информация, записанная в блоке 20 памяти, сравнивается с информацией, записанной в блоке 19 памяти блоком 10 сравнения. Если за время анализа последующих Й периодов не произошло обоев во входной последовательности, т.е. инФормация в блоке 29 памяти совпадает и информацией в блоке 19 памяти, то на выходе блока 10 сравнения устанавливается низкий уровень напряжения, поступающий на вход элемента И 8 и через 8инвертор 1 - на вход элемента И 9.Третий тактовый импульс, пройдячерез элемент И 4, на втором входекоторого установлен разрешающий высокий уровень напряжения от инверсного выхода триггера 5, поступает на элементы И 8 и 9. На выходе элемента И 8 устанавпивается высокий уровень напряжения, а на выходе элемента И 9 устанавливается низкий уровень напряжения, который пройдя через элемент ИЛИ 21 обнуляет счетчик 16 и блок 20 памяти. На входах элемента И. 13 сохраняются разрешающие уровни напряжения и импульсы с опорного генератора 14 поступают на ключ 2 и счетчик 16. Происходит дискретизация, преобразование и запись последующих Й периодов входной последовательности в блок 20 памяти и сравнение информации, записанной в блоке 20 памяти, с ранее записанной информацией в блоке 19 памяти.При возникновении искажений в анализируемой входной последовательности, форма сигнала, записанная в блок 20 памяти, не соответствует ранее записанной Форме сигнала в блоке 9 памяти. Б этом случае на выходе блока 10 сравнения устанавливается высокий уровень напряжения, При поступлении очередного импульса через элемент И 4 на вход элементов И 8 и И 9, на выходе элемента И 9 устанавливается высокий уровень напряжения, а на выходе элемента И 8 - низкий. Низким уровнем переводится в единичное состояние триггер 12, с инверсного выхода которого снимается низкий уровень напряжения, поступающий . на вход элемента И 13 и запрещающий прохождение импульсам с опорного генератора 14 на вход элемента И 13, Высокий уровень напряжения с прямого выхода триггера 12, поступающий на выход устройства, является сигналом того, что во входной анализируемой последовательности появились искажения,Таким образом, в блоке памяти 19 сохраняется информация о истинной Форме сигнала, а в блоке 20 памяти сохраняется информация о искажениях, появляющихся во входном сигнале. При генерации очередного импульса от генератора 23 блоки 19 и 20 памяти обнуляются, и начинается новый про9 85 Я 84цесс анализа входной последовательности до появления сбоев, которыебуцут записаны н блок 20 памяти.Наиболее эффективно использрваниепредлагаемого анализатора при появлении редких сбоев, например, один5раз в 10-15 мин когда обнаружить:сбои известными методами, напримеросциллографическим, невозможно. Кроме того, предлагаемый анализаторпозволяет не только обнаружить, нои запомнить искажения в сигнале,вызванные сбоем. В дальнейшем записанную информацию можно извлечь изпамяти и наблюдать, какие именноискажения произошли в сигнале, Знание вида искажений позволяет своевременно и точно обнаружить местопоявления сбоев и устранить причину возникновения искажений,го является выходом устройства, аинверсный выход соединен с первымвходом четвертого логического элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу второго триггера, а третий вход - ко второму входу третьего логического элемента И и к выходу апарнага генератора импульсов, выходы третьего и четвер- тога логических элементов И подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, выход третьего логического элемента И соединен с входом первого счетчика, а выходы первого и второго ключей через аналого-циФровые преобразователи соединены соответственно с информационными входами первого и второго блоков памяти, управляющие входы которых подключены соответственна к выходам первого и второго счетчиков, а выходы соединены с первой и второй группами входов блока сравнения, причем входы установки нуля второго блока памяти и второго счетчика подключены к выходу логическога элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго дополнительнага логического элемента И, а второй вход - са входами установки нуля дополнительного триггера, первого блока памяти, первого счетчика, первого и второго триггеров, а также с выходом генератора одиночного импульса и входом ждущего мультивибратара, выход которого подключен ко второму входу первого логическага элемента И. Формула изобретения 50 55 Анализатор периодической после-довательности сигналов, содержащийпервый и второй счетчики, первыйтриггер, выход которого соединенсо входом второго триггера, первыйлогический элемент И, первыи входкоторого соединен с шиной тактовыхимпульсов, второй и третий логические элементы И, четвертый логический элемент И, выход которого соединен с входом второго счетчика, инвертор, логический элемент ИЛИ,о т л и ч а ю щ и й с я тем , что,с целью расшчрения функциональныхвозможностей устройства, в него введены дополнительные логические элементы И, дополнительный триггер, ждущий мультинибратор, генератор одиночного импульса, опорный генератор импульсов, аналого-цифровые преобразователи, блоки памяти, блок сравнения и ключи, входы которых соединены со входом устройства, первый вход второго логического элемента И. соединен с шиной тактовых импульсов, выход первого логического элемента И подключен к счетному входу первого триггера, прямой выход которого соеди нен са входом третьего логического элемента И, а инверсный выход подключен ко второму входу второго логического элемента И, выход которо 15 20 25 30 35 40 45 го подключен к первым входам двухдополнительных логических элементовИ,. второй вход первого дополнительного логического элемента И соединен с выходом блока сравнения, ичерез ицнертар - са вторым входамвторого дополнительного логическогоэлемента И, а выход подключен ковходу установки единицы допалнительного триггера, прямой выход котороИсточники информации,принятые на внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 472447, кд. Н 03 К 5/20, 1974.2. Авторское свидетельство СССР11 544121, кл. Н 03 К 5/20, 1975,Тираносударственного коми елам изобретений и отМосква, Ж, Раушс Подптета СССРрытийая наб., д