Цифровой регистратор повторяющихся сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХсаиЛВПйВЫРЕСПУБЛИК 1 09/00 9 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дных и ющихсяиапазо В 44 итехниеский инс ов, С.В. .А.Рубцо 88,8) убицк видетельство СССР.01 Р 9/02, 1979.ГИСТРАТОР ПОВТОРЯЮя к области ыгь испольотноси може време ли ля и ер ения аметровшироком д сигнаовторяющихс апазоне час ния - повыш лов в ние т Цель изобрет ности измеренияповторяющихся сигнаГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) ЦИФРОВОЙ РЩИХСЯ СИГНАЛОВ(57) Изобретенйприборостроения Изобретение относится к приборо оению и может быть использовано лов.На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового регистратора; на фиг. 2 - блок-схема устройства управления; на фиг. 3 - генератор. формирования быстрого пилообразного напряжения; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу цифрового р егистратора,Структурная схема регистратора приведена (фиг.1) содержит аттенюатар 1, устройство выборки и хранения 2, аналого-цифровой преобразователь 3, регистр хранения 4, запоминающее устройство 5, счетчик адреса 6, конт,80, 1610279 А 1 зовано для измерения амплитувременных параметров повторясигналов в широком частотном дне. Поставленная цель - повышениеточности измерения - достигаетсявведением в состав устройства компараторов, генератора "быстрого" пилообразного напряжения, источников опорного напряжения, истокового повторителя, мультиплексора, счетчиков,усилителя, триггера, цифроаналогового преобразователя, элементов ИЛИи ИЛИ-НЕ, усилителя, а также соответствующих связей. 4 ил,рольный цифроаналоговый преобразо- Сфватель 7, устройство управления 8,первый компаратор 9, счетчик 10, генератор быстрого пилообразного напряжения 11, триггер 12, элемент ИЛИ 13мультиплексор 14, счетчик кода цифроаналогового преобразователя 15, цифроаналоговый преобразователь 16, усилитель 17, второй компаратор 18,шину "Аналоговый вход" 19, шину сигнала "Пуск" 20, шину сигнала "Чтение"21, шину сигнала "Сброс" 22, циф=ровой информационный выход регистратора 23, аналоговый информационныйвыход 24, шину сигнала "Готов" 25и шину сигнала "Уровень синхронизации" 26, причем вход аттенюатора 1соединен с шиной 19 "Аналоговыйвход", а выход с входом устройствавыборки и хранения 2 и с неинвертирующим входом первого компаратора 9,выход устройства выборки и хранения2 подключен к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя 3, управляющий вход устройства выборки и хранения 2 соединен с выходом 2 устройства управления 8, управляющий вход аналого"цифрового преобразователя 3 подключен к выходу 3 устройства управления 8, информационный выход аналого-цифрового преобразователя 3 заводится на вход данных регистра хранения 4, а управляющий вход последнего соединен с выходом "Готовность данных" аналого-цифрового преобразователя 3 и одновременно с входом 3 устройства управления 8, а информационный выход регистра хранения 4 подключен к входу данных запоминающего устройства.5, адресный вход запоминающего устройства 5 соединен с выходом счетчика адреса 6 и с входом 4 устройства управления 8, счетный вход и вход установки в , ноль счетчика адреса 6 соединены с , выходами 2 и 5 соответственно устрой ства управления 8, информационный выход запоминающего устройства 5 соединен одновременно с цифровым входом контрольного циФроаналогового прЕобразователя 7 и с шиной 23 "Цифровой выход" регистратора, выход цифроаналогового преобразователя 7 соединен с шиной 24 "Аналоговый выход" регистратора, вход управления записью/чтением запоминающего устройства 5 соецинен с выходом 4 уст 35 ройства управления 8, инвертирующнй вход первого компаратора 9 соединен с шиной 26 "Уровень синхронизации", а его управляющий вход подкт.ючен к выходу 1 устройства управления 8, выход компаратора 9 заведен на счетный вход счетчика 10, а управляющий вход последнего соединен с выходом мультиплексора 14, выход счетчика 10 подключен к входу 1 устройства . управления 8 и к входу 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, а вход 2 последнего соединен с выходом триггера 12 и одновременно этот же выход триггера:12 соединен со счетным входом счетчика кода цифроаналогового преобразователя 15, с первым информационным и управляющим входами мультиплексора 14, входы установки в единичное и нулевое состоя ние триггера 12 соединены, соответственно с выходами 2 и 3 генератора "быстрого" пилообразного напряжения 11 и одновременно выход 3 последнего соединен с вторым информащонным входом мультиплексора 14, а выйод 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 заведен на неинвертирующий вход второго компаратора 18, инвертирующий вход последнего подключен к выходу усилителя 17, а вход последнего соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 16, цифровой вход которого скоммутирован с выходом счетчика кода цифроаналогового преобразователя 15, а управляющий вход последнего соединен с выходом элемента ИЛИ 13, входы элемента ИЛИ 13 подключены - один к выходу 5 устройства управления 8, а другой к выходу переполнения счетчика кода цифроаналогового преобразователя 15, выход второго компаратора 18 соединен с входом 2 устройства управления 8 и, наконец, входы 5, 6 и 7 устройства управления 8 соединены соответственно с шинами "Чтение" 21, "Пуск" , 20 и "Сброс" 22, а выход 6 устройства управления 8 подключен к шине "Готов" 25.Устройство управления 8 (Фиг.1) может быть реализовано по схеме изображенной на фиг. 2, и включает в себя триггер 27, элемент ИЛИ-НЕ 28, формирователь импульса записи 29;, элемент ИЛИ 30, формирователь счет" ного импульса 31, элемент задержки 32, формирователь импульса "Сброс" 33, формирователь импульса конца записи 34, регистр конечного адреса 35, элемент сравнения 36, причем вход установки в единичное состояние триггера 27 является входом 6 устройства управления и соединен с шиной 20 "Пуск", а вход сброса триггера 27 подключен к выходу формирователя импульса "Сброс" 33, одновременно выход последнего является выходом 5 устройства управления 8, инверсный выход триггера 27 соединен с входом элемента ИЛИ-НЕ 28, а другой входпоследнего является входом 1 устройства управления 8, прямой выход триггера 27 соединен с входами формирователей импульсов записи 29 н конца записи 34, выход элемента ИЛИ-НЕ 28 есть выход 1 устройства управления, . а второй вход формирователя импульса записи 29 является входом 3 устройства управления 8, выход данного формирователя 29 является выходом 410 15 20 25 30 35 40 45 55 5 16устройства управления 8, входы элемента ИЛИ 30 соединены с входами 2и 5 устройства управления 8, а выход с входом формирователя счетногоимпульса 31, а выход последнегосоединен с выходом 2 устройства управления 8 и с входом элемента задержки 32, а выход посЛеднего естьвыход 3 устройства управления 8,один из входов формирователя импульса "Сброс" 33 есть седьмой входустройства управления 8, а другойсоединен с выходом формирователя импульса конца записи 34, выход последнего является выходом 6 устройствауправления 8, вход 4 устройствауправления 8 подключен к входу элемента сравнения 36, а другой входпоследнего - к выходу регистра конечного адреса 35 и, наконец, выходэлемента сравнения 36 соединяетсяс входом формирователя импульса конца записи 34,Генератор быстрого пилообразногонапряжения 11 (фиг.1) может бытьреализован по схеме, изображеннойна фиг. 3, и включает в себя источник разряда 37 емкости С 1, источникопорного напряжения "-ЗВ" 38, источник опорного напряжения "+ЗВ" 39,источник заряда 40 емкости С 1, ключи 4 1, инверторы 42 и 43, истоковыйповторитель 44, а также третий 45и четвертый 46 компараторы, причемвыход источника разряда 37 соединенчерез ключи 81 и 82 блока ключей 41с выходом источника опорного напряжения "-ЗВ" 38 и с емкостью С 1 соответственно, одновременно выход источника опорного напряжения -ЗВ" 38подключен к инвертирующему входутретьего компаратора 45, выход источника опорного напряжения "+ЗВ" 39соединен одновременно через ключ 83блока ключей 41 с выходом источниказаряда емкости 40 й с инвертирующимвходом четвертого компаратора 46,кроме того, выход источника заряда40 через ключ 84 блока ключей 41 соединен с емкостью С 1 и с входом истокового повторителя 44, выход истокового повторителя 44 соединен снеинвертирующими входами третьего45 и четвертого 46 компараторов и одновременно является выходом 1 гене"ратора быстрого пилообразного напряжения 11, выходы данных компараторов45 и 46 являются соответственно вы 10279 6 ходами 3 и 2 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, вход 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 является управляющим для ключей 84 и 83, блока ключей 4 1, последний управляется через инвертор 42, соответственно вход 2 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, управляющий для ключей 82 и через инвертор 43 для 81 блока ключей 41.Регистратор работает следующим образомм.После включения напряжения пита-. ния и подачи сигнала "Сброс" по шине 22 на вход 7 устройства управления 8 (фиг.1) и соответственно на формирователь импульса "Сброс" 33 (фиг.2) последний формирует импульс заданной длительности, который устанавливает в исходное состояниетриггер 27 (фиг.2), и, поступая с выхода 5 устройства управления 8 (фиг,1) на вход установки в ноль счетчика адреса 6 и через элемент ИЛИ 13 на вход счетчика цифроаналогового преобразователя 15, устанавливает их в исходное (нулевое) состояние, Поступающий затем по шине 20 "Пуск" на вход 6 устройства управления 8 сигнал "Пуск" взводит триггер 27 (фиг,2), инициируя тем самым работу регистратора в режиме записи. На прямом выходе триггера 27 устанавливается логичес;ая единица, разрешающая работу формирователей импульсов записи 29 и конца записи 34. На инверсном выходе триггера 27 устанавливается логический ноль, который, поступая на один из входов элемента ИЛИ-НЕ 28, устанавливает на выходе 1 устройства управления 8(фиг.1) .уровень логической единицы, которая, поступая. на управляющий вход первого компаратора 9, разрешает его работу, т,е. формирования строб-импульсов в моменты перехода сигнала через уровень опорного напряжения, задаваемого по шине 26 "Уровень синхронизации". 50На фиг. 4 а показан входной аналоговый сигнал, поступающий на неинвертирующий вход. первого компаратора9, где он сравнивается с напряжениемуровня синхронизации и выделяются моменты перехода его через заданныйуровень, как показано на фиг,4 б. По и-му сигналу, приходящему с выходакомпаратора 9 на вход счетчика 10,на выходе последнего формируется сиг 161027940 45 5055 нал логической единицы, который подается на вход 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 и на вход 1 устройства управления 8, где этот сигнал поступает на один из входов элементов ИЛИ-. НЕ 28 (фиг.2), при этом на выходе элемента ИЛИ-НЕ 28 и соответственно на выходе. 1 устройства управления 8 (фиг.1) появляется уровень логического нуля, запрещающий работу первого компаратора 9. Одновременно сигнал, поступивший с выхода счетчика 10 на вход 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11, управляет ключами Б 4 и БЗ- блока ключей 41 (фиг,З). В момент "посгупления уровня логической единицы ключ Я 4 замыкается и от источника заряда 40 начинается линейный .заряд емкости С 1 (фиг,4 г),ключ БЗ управляется этим же сигналом, но через инвертор 42, и, следовательно,он размыкается. Линейный сигнал, снимаемый с емкости С 1, через истоковый повторитель 44, поступаетна неинвертирующие вход компаратора 45 и 46, а также на выход 1 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 (фиг.1), а с него на неинвертирующий вход второго компаратора 18, В момент, когда сигнал на выходе истокового повторителя 44(Фиг,З) достигнет значания +ЗВ, сработает четвертый компаратор 46, и соответственно на его выходе и на выходе 2 генератора быстрого пило- " образного напряжения 11 появится уровень логической единицы (фиг,4 д), этот сигнал поступает на вход установки в единичное состояние триггера 12 (фиг,2), возводит его и тут же с его выхода поступает на вход 2 генератора быстрого пилообразного напряжения 11 и переключает ключи Я 2 и Я 1 блока ключей 41 (фиг.З), причем уровень логической единицы замыкает ключ 2 и через инвертор 43 размыкает ключ Б 1, происходит быстрый разрядемкости С 1 через источник разряда . емкости 37. Сигнал с выхода триггера 12 (Фиг.1) еще поступает и на мультиплексор 14, формируя сигнал управления для счетчика 10, который сбрасывает его в нулевое состояние, а там как сигнал с выхода счетчика 10 управляет ключами ЯЗ и Б 4 (фиг.З) генератора быстрого пилообразного напряжения 11, то следовательно, ключ БЗ будет замкнут, а ключ Я 4 разомкнут, т, е, схема формированиястроб-импульса будет готова к приходу.нового импульса запуска.Кроме того, в момент срабатываниятриггера 12 (фиг.1) каждый раз навход счетчика 15 поступает импульс,который увеличивает его выходной кодна единицу, увеличение кода счетчикацифроаналогового преобразователя 15приводит к формированию цифроаналоговым преобразователем 16 новой ступени на выходе и этот сигнал усиливается усилителем 17, каждый раз увеличивая опорное напряжение на инвертирующем входе компаратора 18. Такимобразом, в следующем цикле момент - формирования строб-импульса оудетсдвинут на Дс (фиг,4 ж), С.выходакомпаратора 18 строб-импульс поступает на вход 2 устройства управления8, где ч ер ез эл емент ИЛИ 30 (фиг, 3)поступает на формирователь счетногоимпульса 31, импульс с выхода последнего поступает на выход 2 устройствауправления 8, с выхода 2 устройствауправления 8 (фиг,1) этот импульспоступает на вход управления устройства выборки н хранеы:я 2 и яа счет- э 0ный вход сч етчика адр еса 6 а чер е",Фэлемент задержки 32 поступает навход запуска аналого-цифрового преобразователя 3, При этом происходитформирование очерепного кода адресаячейки запоминающего устройства 5, 35 который устанавливается на его адресном входе, По сигналу "Конец преобразования" с аналого-цифровогопреобразователя 3, поступающему навход управления регистром хранения 4, код результата преобразования заносится в последний и по окончании.этого сигнала устанавливается на информационном входе запоминающего устройства 5.Формула и зо бр ет енияЦифровой регистратор повторяющихся сигналов, содержащий последовательно соединенные аттенюатор, устройство выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь, информационный выход которого соединен с информационным входом регистра хранения, а выход последнего с информационным входом запоминающего устройства, счетчик адреса, соединенный с адресным входом запоминающего устройства выход которого является циф 1610279ровым информационным выходом регистратора и одновременно подключен квходу контрольного цифроаналоговогопреобразователя, выход которогоаналоговый информационный выход регистратора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения повторяющихся сигналов, внегб введены два комларатора, устрой"ство управления, счетчик, элементИЛИ, генератор быстрого пилообразного напряжения, мультиплексор, триггер, счетчик кода цифроаналоговогопреобразователя, цифроаналоговыйпреобразователь и усилитель, причемнеинвертирующий вход первого компаратора подключен к выходу аттенюато-.ра, а инвертирующий вход первогокомларатора соединен с шиной сигнала"Уровень. синхронизации", а его выход подключен к счетному входу счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом мультиплексора, авыход счетчика подключен к первомууправляющему входу генератора быстрого пилообразного напряжения и кпервому входу устройства управления,первьп 1 выход генератора быстрогопилообразного налряжения соединенс неинвертирующим входом второго компаратора, причем к иннертирующемувходу второго компаратора подключенвыход усилителя, а выход второгокомларатора соединен с вторым входомустройства управления, второй выходгенератора быстрого пилообразногонапряжения соединен с входом установки н единичное. состояние триггера,выход которого подключен к второмууправляющему входу генератора быстрого пилообразного напряжения, к первому информационному и управляющемувходам мультиплексора, а также ксчетному входу счетчика кода цифроаналогового преобразонателя, второйинформационный выход мультиплексори вход установки н нулевое состояниетриггера подключены к третьему выходугенератора быстрого пилообразногонапряжения, вход установки в нулевоесостояние счетчика кода цифроаналогового преобразователя подключен квыходу элемента ИЛИ, один вход которого соединен с выходом переполнениясчетчика кода цифроаналогового преобразователя, а другой вход - с пятымвыходом устройства управления, инфор мационныи выход сч тчика кода цифроаналогового преобразователя соединенс информационным входом цифроаналогового преобразователя, выход которогосоединен с входом усилителя, лервьпЗвыход устройства управления подключен к управляющему входу первого комларатора, второй выход устройствауправления. соединен со счетным входом счетчика адреса и управляющимвходом устройства ныборки и хранениятретий выход устройства управленияподключен к входу запуска аналогоциФрового преобразователя, выход"Готовность данных" которого соединенс управляющим входом регистра хранения и с третьим входом устройстнауправления, а четвертый вход последнего соединен с информационной шинойсчетчика адреса, четвертый выходустройства управления соединен с входом управления записью/чтением запоминающего устройства, пятьп выход свходом установки в "О" счетчика адреса, а шестой выход соединен с шинойсигнала Готов", шестой нход устрой-ства управления соединен с шиной"Пуск",пятый с шиной "Чтение" и седьмой вход устройства управления - сшиной "Сброс",45Гагарина, 10 1Производственно-издательский комбинат Патент , г, Ужгор ахНИИПИ 729Государствен113 Тираж 465 го комитета по 5, Москва, Жбрет аушс Подписноем и открытиям при ГКНТ ССС наб., д, 4/5