Аналого-цифровой стробоскопический преобразователь

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению периодически менякяцихся сигналов ,и может быть использовано в осциллографических устройствах. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности путем измерения экстремальных значений исследуемого сигнала на произвольно выбранном временном промежутке; Это достигается тем, что в устройство, содержащее стробируемый компаратор 1, источник 10 входного напряжения, цифроаналоговый преобразователь 4, регистр 3, регистр 5 сдвига, генератор 2 стробимпульсов, триггеры 7,8, декадный реверсивный счетчик 9, блок 6 управления , введены формирователь 11 управляемого строб-импульса и переключатель 12 рода работ. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Н 03 М 1/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А STOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4231843/24-24 (22) 27. 02.87 (46) 15,,01.89. Бюл. У 2 (72) М.И. Мандельберг (53) 681 . 325 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 565391, кл. Н 03 М 1/46, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 959274, кл. Н 03 M 1/46, ) 980. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕС КИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению периодически меняющихся сигналов,и может. быть использовано в осциллографических устройствах. Изоб„„Я0„„1451859 А1 ретение позволяет расширить функциональные возможности путем измерения . экстремальных значений исследуемого сигнала на произвольно выбранном временном промежутке: Это достигается тем, что в устройство, содержащее стробируемый компаратор 1, источник

10 входного напряжения, цифроаналоговый преобразователь 4, регистр 3, регистр 5 сдвига, генератор 2 стробимпульсов, триггеры 7,8, декадный реверсивный счетчик 9, блок 6 управления, введены формирователь 11 управляемого строб-импульса и переключатель 12 рода работ. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1451859

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению периодически меняющихся сигналов,и может быть использовано в осциллографических устройствах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения экстремальных значений исследуемого сигнала на произвольно выбранном временном интервале.

На фиг, 1 приведена функциональная схема описываемого преобразователя; на фиг. 2 — функциональная схема формирователя управляемого строб-импуль-f5 са; на фиг. 3 — функциональная схема блока управления; на фиг. 4 — временные диаграммы работы преобразователя.

Аналого-цифровой стробоскопический преобразователь состоит иэ стро- 2р бируемого компаратора 1, генератора

2 строб-импульсов, регистра 3, цифроаналогового преобразователя 4 (ЦАП), регистра 5 сдвига, блока 6 управления, триггеров 7, 8, декадного ревер-25 сивного счетчика 9, источника 10 входного напряжения, формирователя 11 управляемого строб-импульса (ФУС), переключателя 12 рода работ.

Формирователь управляемого строб- 3Q импульса (фиг.2) содержит элементы, ИЛИ-НЕ 13, элементы И-НЕ 14, 15 и .элемент 4И вЂ И-НЕ 1 6. .Блок управления (фиг.3) содержит стробируемые компараторы 17, 18, триггер 19, элемент И 20, инверторы 21-24, элементы ИЛИ-НЕ 25, 26, элементы 2И-ИЛИ-НЕ 27, 28, токоограничивающие элементы, выполненные на потенциометрах 29,30, токограничиваю-4О щие элементы, выполненные на резисторах 31-37, накопительные элементы, выполненные на конденсаторах 38-42.

Преобразователь работает следующим образом. 45

Пусть переключатель 12 находится в первом положении (соответствует положению нафиг.1), когда с общей шиной питания соединен шестой вход ФУС

1 1 что эквивалентно подаче на них 5О

"1 ". В этом случае на первом выходе

ФУС 11 формируется нулевой стробирующий импульс, поступающий на третий . вход компаратора 1 и разрешающий сравнение напряжения входного сигнала на его втором входе с напряжением

ЦАП 4 на первом входе компаратора 1.

Длительность этого строб-импульса равна длительности строб-импульса на выходе генератора 2 и не зависит от состояний на выходах компаратора 1.

На втором выходе ФУС 11 согласно строб-импульсам формируются тактовые импульсы для управления регистром 5, регистром 3 и триггером 7. На выходах компаратора 1 фиксируется результат сравнения входного сигнала с напряжением на выходе ЦАП 4 в конце строб-импульса. С каждым тактовым импульсом результаты сравнения зайисываются в соответствующие разряды регистра 3 в течение всего процесса поразрядного уравновешивания. Заканчивается этот процесс через и тактов, где и - число разрядов преобразователя. В регистре 3 к этому моменту уже сформирован двоичный код, соответствующий мгновенному значению входного сигнала.в момент t=t . В режиме об) работки с третьего выхода блока 6 управления на вход "Сложение" декадного реверсивного счетчика поступают импульсы, число которых соответствует мгновенному значению входного сигнала в момент t=t, Bo втором цик-! ле в режиме поразрядного уравновешивания происходит формирование двоичного кода мгновенного значения входного сигнала в момент t=t, а в режиме обработки с второго выхода блока 6 на вход ""Вычитание" реверсивного декадного счетчика 9 поступает число импульсов, соответствующее мгновенному значению входного сигнала в момент =t, принятому за нулевой. Таким образом, в реверсивном декадном счетчике 9 за два цикла измерения формируется результат измерения мгновенного значения сигнала в точке относительно значения в точке

При этом в первом цикле измерения с седьмого выхода блока 6 управления на четвертый вход ФУС 11 поступает уровень О, а во втором цик-ле — уровень ."1". С восьмого выхода блока 6 на пятый вход ФУС 11 поступает широкий строб-импульс, начало которого определяется ранним из моментов t» t>, а конец — поздним из этих моментов. Пусть теперь переключатель 12 переведен во второе положение, при котором с общей шиной соединяется седьмой вход ФУС 11,а шестой и восьмой входы остаются свободными.

При этом в первом цикле измерения, когда на четвертый вход ФУС 11 поступает уровень"0", на первом выходе

145!859

35 формируется широкий строб-импульс длительностью,t> ) (фиг.4а), если на втором входе ФУС 11 будет уровень

"1". При появлении на инверсном выхо5 де компаратора 1, а значит, и на вто- ром входе ФУС 1,, нулевого уровня действие строб-импульса на первом выходе ФУС 11 прекращается и полученные состояния на выходах компаратора 1 10 фиксируются до прихода нового стробимпульса в следующем периоде. Таким образом, если напряжение на выходе

ЦАП 4 в данном периоде больше минимального значения входного сигнала 15 на промежутке (t,,t ), то хотя бы раз р Ф Э напряжение сигнала станет меньше напряжения на выходе ЦАП 4 (фиг.4б), на инверсном выходе компарато ра 1 появится уровень 0" (фиг,4в), дей- . 20 ствие строб-импульса на первом выходе ФУС 11 прекратится (фиг.4r) и на инверсном выходе компаратора 1 эафиксируется нулевой уровень до следующего строб-импульса. Если напряжение на выходе ЦАП 4 в данном периоде меньше минимального значения входного сигнала на данном промежутке (фиг.4д), то по окончании действия строб-импульса на инверсном выходе 30 компаратора 1 зафиксируется уровень

"1" (фиг.4е), а на прямом- уровень

"0". Поэтому, как и в случае измерения мгновенного значения напряжения, за и тактовых импульсов первого цикле на регистре 3 формируется двоичный код минимального значения входного сигнала на промежутке (t

t")..,,В режиме обработки с третьего выхода блока 6 управления на вход "Сложение" 40 декадного реверсивного счетчика поступают импульсы, число которых соответствует минимальному значению входного сигнала на промежутке (С,t ° ), Во втором цикле измерения на четвер- 45 тый вход ФУС 11 поступает единичный уровень, на первом выходе формируется короткий строб-импульс, определяемый строб-импульсом генератора 2 и не зависящий от уровней на выходах компа- 5О ратора 1. При этом в режиме поразрядного уравновешивания в регистре 3 формируется двоичный код мгновенного значения входного сигнала в момент а в режиме обработки на выходе декадного реверсивного счетчика 2 формируется двоично-десятичный код минимального значения входного сигнала на промежутке (t<,t ) относительно мгновенного значения входного сигнала в момент t=to .

Пусть теперь переключатель 12 переведен в третье положение, при котором с общей шиной соединяется восьмой вход ФУС 11,а шестой и седьмой входы остаются свободными. При этом в первом цикле измерения, когда на четвертый вход ФУС 11 поступает уровень

0", на первом выходе формируется широкий строб-импульс длительностью (t. -t,) если на третьем входе ФУС 11 е !! !! будет уровень 1". При появлении !! на прямом выходе компаратора 1, а значйт, и на третьем входе ФУС 1! уровня "0" действие строб-импульса на первом входе ФУС 11 прекращается и полученные состояния на выходах компаратора 1 фиксируются до прихода нового строб-импульса- в следующем периоде. Таким образом, если напряжение на выходе ЦАП 4 в данном периоде больше максимального значения входного сигнала на промежутке (t, t ) (фиг. 4ж), то по окончании действия строб-импульса на прямом выходе компаратора l эафиксируется уровень

"1", а на инверсном — уровень "0" °

Если же напряжение на выходе ЦАП 4 в данном периоде меньше макси!ального значения входного сигнала на промежутке (t,,t„ ), то хотя бы раз напряжение сигнала станет больше напряжения на выходе ЦАП 4 (фиг. 4з), на прямом выходе компаратора l и третьем входе ФУС 11 появится уровень "0" (фиг. 4и), действие строб-импульса на первом выходе ФУС 11 прекратится (фиг. 4к) и на прямом выходе компаратора 1 зафиксируется нулевой уровень до следующего строб-импульса.

Как и в случае измерения минималь— ных значений входного сигнала, в конце второго цикла измерения на выходе декадного реверсивного счетчика 9 . формируется двоично-десятичный код максимального значения входного сигнала на промежутке (t,,t ) относительно мгновенного значения входного сигнала в момент

В режиме измерения экстремальных значений входного сигнала в начале широкого строб-импульса на первом выходе ФУС 11 формируется короткий разблокировочный импульс независимо от состояний на прямом и инверсном выходах компаратора 1 для разблокировки системы компаратор 1 — ФУС 11.

1451859

20 г < 2, В формирователе 11 на элементе 16 реализован коммутатор строб-импульса в зависимости от положения переключателя рода работы.

Элементы 13,16 служат для формирования короткого разблокировочного импульса положительным перепадом начала широкого строб-импульса. Цлительность разблокировочного импульса определяется временем задержки элемента 13. Элемент 5 формирует тактовые импульсы инвертированием и задержкой управляемых строб-импульсов.

Блок 6 работает следующим образом.

Моменты измерения t u t задаются сравнением линейно спадающего напряжения синхронизации, поступающего на Вх. 1 с постоянными уровнями Uq

1 и U g снимаемыми с по тенциоме тров о

29 и 30 с помощью стробируемых компараторов 17, 18, прямые и инверсные выходы которых соединены с входами элемента 27, icoторый осуществляет следующую функцию:

B -ре зуль тате выраб атывае тся сиг-. нал, равный нулю вне промежутка (t

) и единице — внутри .него, который подается на выход 8. Триггер 19 служит для разделения циклов измерения на первый и второй, для чего на его синхронизирующий вход подается импульс режима обработки сигнала. Смена состояния происходит по срезу сигнала. С прямого выхода триггера 19 подается импульс цикла, равный нулю в первом цикле и единице — во втором.

Импульс установки образуется дифференцированием среза импульса режима обработки цепочкой из конденсатора 42 г и резистора 36 и формируется инвертором 23. Этот импульс подается на

Вых.б. Импульс сброса образуется дифференцированием среза импульса, инверсного импульсу цикла, цепочкой из конденсатора 41 и резистора 35 и формируется инвертором 22. Этот импульс подается на Вых. 1. Во время действит импульса режима обработки включается генератор, собранный на элементах 20, 21. Счетные импульсы с выхода генератора подаются либо через инвертор 24 на Вых. 5, либо через элемент 25 на Вых.3 в первом цикле, либо через

55 элемент 26 на Вых. 2 во втором цикле.

На Вых, 4 через элемент 28 подается либо инвертированный срез момента в первом цикле, либо инвертированный срез момента во втором цикле, который служит для запуска генератора 2.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Аналого-цифровой стробоскопический преобразователь, содержащий стробируемый компаратор, первый вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, второй вход соединен с первым выходом источника входного напряжения, второй выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с, входом сброса декадного реверсивного счетчика, второй . выход соединен с входом вычитания декадного реверсивного счетчика, третий выход соединен с входом сложения декадного реверсивного счетчика, четвертый выход соединен с входом генератора строб-импульсов, регистр, прямые выходы всех разрядов которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, инверсный выход младшего разряда ре— гистра соединен с синхронизирующим входом первого триггера, первый вход регистра соединен с прямым выходом стробируемого компаратора, второй вход регистра объединен с синхронизирующим входом регистра сдвига, третьи входы регистра соединены с соответствующими прямыми выходами разрядов регистра сдвига, прямой выход старшего разряда которого соединен с первым информационным входом второго триггера, второй информационный вход которого соединен с инверсным выходом старшего разряда регистра сдви— га, четвертый вход регистра объединен с вторым входом блока управления и соединен с выходом первого триггера, пятый вход регистра объединен с входом установки в "0" второго триггера и соединен с пятым выходом блока управления, шестой вход регистра соединен с вторым входом регистра сдвига и соединен с шестым выходом блока управления, выход второго триггера соединен с информационным входом и входом установки в "0" первого триггера, отличающийся

1451859 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения дополнительной функции определения. экстремальных значений исследуемого сигнала на произвольно выбранном временном интервале, введены переключатель рода работ и формирователь управляемого строб-импульса, первый выход которого соединен с третьим входом стробируемого компаратора, первый вход соединен с выходом генератора строб-импульсов, второй вход — с инверсным выходом стробируемого компаратора, третий вход соединен с прямым выходом стробируемого компаратора, второй выход соединен с первым входом регистра сдвига, четвертый вход соединен с седьмым выходом блока управления, пятый вход соединен с восьмым выходом блока управления, шестой, седьмой и восьмой входы формирователя управляемого строб-импульса соединены с соответст— вующими выходами переключателя рода работ, вход которого является шиной нулевого потенциала.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю щ и Й с я тем, что формирователь управляемого строб-импульса выполнен на элементе 4И-ИЛИ-НЕ, трех элементах ИЛИ-НЕ и двух элементах ИНЕ, первый вход первого элемента ИЛИНЕ является восьмым входом формирователя, второй вход первого элемента

ИЛИ-НЕ и первый вход второго элемента ИЛИ-НЕ объединены с первым входом первого элемента И-НЕ и являются четвертым входом формирователя, седьмым входом которого является второй вход второго элемента ИЛИ-НЕ, первый вход третьего элемента ИЛИ-НЕ, объединен с первым входом элемента 4И-ИЛИ-НЕ,и . соединен с выходом первого элемента И-НЕ, второй вход третьего элемента ИЛИ-НЕ объединен с вторым, третьим и.четвертым входами элемента 4И-ИЛИ-НЕ и является пятым входом формирователя, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с пятым и шес-: тым входами элемента 4И-ИЛИ-НЕ, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с седьмым входом элемента 4И-ИЛИ-НЕ, восьмой вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ-НЕ, де" вятый, десятый и одиннадцатый входы

4И-ИПИ-НЕ являются соответственно первым, третьим и вторым входами формирователя, шестым входом которого является второй вход первого элемента И-НЕ, выход элемента 4И-ИЛИ-HE соединен с первым и вторым входами

5 второго элемента ИЛИ-HE и является первым выходом формирователя, вторым вьмодом которого является выход второго элемента И-НЕ.

3. Преобразователь по п. 1, о т

10 личающийс я тем, что блок управления выполнен на четырех инверторах, двух элементах 2И вЂ” ИЛИ-HF, двух элементах ИЛИ вЂ” НЕ, элементе И, триггере, двух стробируемых компараторах, 15 двух токоограничиваощих элементах, выполненных на потенциоме трах, семи токоограничивающих элементах, выполненных на резисторах, пяти накопительных элементах, выполненных на ур конденсаторах, первые и вторые выводы первого и второго потенциометров соединены соо тве тс твенно с шинами источников положительной и отрицательной полярности, средний вывод

25 первого потенциометра через первый резистор соединен с прямым входом первого стробируемого компаратора и первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с

gp первым входом первого элемента 2И-ИЛИ-HE и прямым выходом первого стробируемого компаратора, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2И-ИЛИ-НЕ и пер35 вым входом второго элемента 2И-ИЛИНЕ, инверсный вход первого стробируемого компаратора через второй резистор соединен с первым выводом третьего резистора, который является первым

4р входом блока, вторым входом которого является стробирующий вход стробируемого компаратора, инверсный вход которого соединен с вторым выводом третьего резистора, прямой вход соеди45 нен с первыми выводами второго конденсатора и четвертого резистора, второЙ вывод которого соединен со средним выводом второго потенциометра, стробирующий вход первого стробируемого компаратора объединен с синхронизирующим входом триггера, первым входом элемента И и первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с первым

55 выводом пятого резистора и входом первого инвертора, выход которого является шестым выходом блока, второй вывод пятого резистора соединен с шиной источника положительной полярнос9 14 ти и через шестой резистор — с первым выводом четвертого конденсатора и входом второго инвертора, выход которого является первым выходом блока, второй вывод четвертого конденсатора объединен с вторым входом второго элемента 2И-ИЛИ-НЕ, первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и соединен с прямым выходом триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, третьим входом второго элемента 2И-ИЛИНЕ и является седьмым выходом блока, четвертым и восьмым выходами которого являются соответственно выходы второго и первого элементов 2И-ИЛИНЕ, третий вход которого объединен с -.етвертым входом второго элемента

2Н-Б11Н-НЕ и соединен с инверсным выход и второго стробируемого компара51859 тора, прямой выход которого соединен с вторым выводом второго конденсатора и четвертым входом первого элемента

5 2И-ИЛИ-НЕ второй вход второго эле1 мента ИЛИ-HE объединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, входом третьего инвертора, первым выводом седьмого резистора и соединен с вы10 ходом четвертого инвертора, вход которого соединен с выходом элемента

И и первым выводом пятого конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым входом второго элемента И

15 и вторым выводом седьмого резистора, третьим, вторым и пятым выходами блока являются соответственно выходы второго и первого элементов ИЛИ-НЕ и выходы второго и первого элементов

20 и третьего инвертора.

1451859

1451859

Составитель А. Титов

Техред М.Ходанич

Редактор А, Маковская

Корректор Н. Король

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. (1роектная, 4

Заказ 7091/55 Тираж 879 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5.