Цифровой преобразователь импульсного напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров биполярных импульсных сигналов, осложненных случайными синфазными регулярными помехами. Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерения значений случайных импульсных сигналов произвольной формы в присутствии синфазных периодических помех, расширение области применения. Цифровой преобразователь импульсного напряжения состоит из первого формирователя 1 импульсов управления, аналого-цифрового преобразователя 2, элемента ИЛИ 3, счетчика числа накапливаемых импульсов 4, триггера 5, промежуточного регистра 6, второго формирователя 7 импульсов управления , элемента 8 задержки, накапливающего сумматора 9 и регистра 10 результата. Последовательность знакочередующихся импульсов подается на вход 11, цифровой результат фиксируется на выходе 12. Цифрами 13-21 обозначены соответствующие входы и выходы перечисленных блоков. 5 ил. а SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 R 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,. г. QPg „"

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4701467/21 (22) 18.04.89 (46) 23.03.91. Бюл. Р 11 (71) Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко (72) П.П, Драбич (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1250967, кл. С 01 R 19/04, 1985.

Федорив P.À.Ñòàòèñòè÷åñêàÿ раI диометрия. Киев: Наукова думка, 1979, с.141-142, рис.38. (54) ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯ)КЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров биполярных импульсных сигналов, осложненных случайными синфазными регулярными помехами. Целью изобретения является повьппение точности

„,80„„1636783 .А 1 и достоверности измерения значений случайных импульсных сигналов произвольной формы в присутствии синфазных периодических помех, расширение области применения. Цифровой преобразователь импульсного напряжения состоит из первого формирователя 1 импульсов управления, аналого-цифрового преобразователя 2, элемента ИЛИ 3, счетчика числа накапливаемых импульсов 4, триггера

5, промежуточного регистра 6, второго формирователя 7 импульсов управления, элемента 8 задержки, накапливающего сумматора 9 и регистра 10 результата. Последовательность знакочередующихся импульсов подается на вход 11, цифровой результат фиксируется на выходе 12.

Цифрами 13-21 обозначены соответствующие входы и выходы перечисленных блоков. 5 ил.

1636783

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения параметров биполярных импульсных сигналов, осложненных случайными и синфазными регулярными помехами, и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для газоэлектроразведки с использованием импульсных методов.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерений случайных импульсных сигналов произвольной формы в присутствии синфазных периодических помех и расширение области применения устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2— эпюры импульсов напряжения, поясняющие его работу; на фиг. 3 и 4— варианты технической реализации первого и второго формирователей импульсов управления на фиг. 5— структурная схема накапливающего сумматора.

Цифровой преобразователь импульсного напряжения состоит из первого формирователя 1 импульсов управления, аналого-цифрового преобразователя 2, элемента ИЛИ 3, счетчика 4 числа накапливаемых импульсов, триггера 5, промежуточного регистра 6, второго формирователя 7 импульсов управления, элемента 8 задержки, накапливающего сумматора 9 и регистр 15а

10 результата. Цифрами 11 и 12 обозначены вход и выход устройства, 1315 — первый, второй и третий выходы первого формирователя 1 импульсов управления; 16 и 17 — вход и выход второго формирователя 7 импульсов управления; 18 — вход установки в ноль накапливающего сумматора 9; 19—

его вход управления 20 — информационные входы сумматора 9; 21 — его цифровые выходы. Вход формирователя

1,импульсов управления объединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 2 и подключен к входу 11. К первому выходу первого Аормирователя 1 импульсов управления подсоединены объединенные тактовый вход счетчика 4 числа накапливаемых импульсов и один из входов элемента

ИЛИ 3. К второму и третьему выходам первого формирователя 1 импульсов управления подсоединены тактовый вход триггера 5 и вход запуска аналогоцифрового преобразователя ? со.ответственно. Знаковый выход ана-лого-цифрового преобразователя. 2 объединен с вторым входом элемента ИЛИ 3, к выходу которого подключен вход установки в единицу триггера 5. К цифровым выходам аналого-цифрового преобразователя 2 подсоединены информационные входы промежуточного регистра 6, вход синхронизации которого объединен с входом второго формирователя 7 импульсов управления и выходом конца преобразования аналогоцифрового преобразователя 2. К выходу счетчика 4 числа накапливаемых импульсов подключены вход элемента 8 задержки и вход синхронизации регист- . ра 10 результата. Выход элемента 8 задержки соединен с входом установки в ноль накапливающего сумматора 9.

Выход триггера 5 объединен с входом управления сумматора 9, информационные входы которого подключены к выходам регистра 6. Выход второго формирователя 7 импульсов управления объединен с входом установки в ноль регистра 10 результата, информационные входы которого присоединены к выходам накапливающего сумматора 9, а выходы регистра 10 подключены к клеммам 11, Г

Цифровой преобразователь импульсного напряжения производит измерение в фиксированные моменты времени значений знакочередующейся последовательности импульсов напряжения на фоне случайных и синхронных аддитивных помех и работает следующим образом.

Пусть на вход 11 устройства посту- пает знакочередующаяся последовательность экспоненциальных импульсов напряжения, представленная на диаграм-, ме q фиг.2.

Под действием входной последовательности на первом 13, в-.îðîì 14 и третьм 15 выходах формирователя 1 импульсов управления образуются импульсные последовательности, представленные на диаграммах Г, 6и g соответственно, причем импульсы на диаграмме ф соответствуют времени задержки 2 (диаграмму g на фиг.2), на котором производится измерение значения U входного сигнала. Импульсы на выходе 13 Аормирователя 1

16367 появляются в момент поступления положительных информационных импульсов напряжения. Триггер 5 управляется по тактовому входу положительным фронтом импульсов напряжения с

5 второго выхода 14 формирователя 1, а по входу установки в единицу— положительным потенциалом. Учитывая тот факт, что длительность То импульсов на выходе 13 больше времени нарастания фронта импульса на выходе

14 формирователя 1, -,n при одновременном поступлении импульсов с выходов 13 и 14 формирователя 1 на соответствующие входы триггера 5, последний всегда будет переведен н состояние логической единицы. Сигнал с выхода триггера 5 подается на вход управления накапливающего сумматора 20

9, который при потенциале логической единицы находится в режиме суммирования двоичных чисел, поступающих на

его информационные входы 20, а по- тенциалом логического нуля перево- 25 дится в режим вычитания.

Положительными импульсами напряжения с выхода 15 формирователя 1 запускается аналого-цифровой преобразователь 2 и на его цифровых выходах 30 образуются в двоичном коде значения входных сигналов, соответствующие л моментам времени с . При поступлении положительного информационного импульса на знаковом выходе аналогоцифрового преобразователя 2 устанавливается потенциал логического нуля, в противном случае — логической единицы. На выходе конца преобразования аналого-цифрового преобразователя 2 40 каждый раз в момент окончания преобразования аналогового сигнала в двоичный код образуется короткий положительный импульс, используемый для записи цифрового значения сиг- 45 нала в регистр 6.

Поскольку на выходе триггера 5 при положительном информационном импульсе имеется потенциал логической единицы, то сумматор 9 находит- 50 ся в режиме суммирования и полученное в двоичном коде значение входного сигнала складывается с предыдущим значением двоичного числа на выходе последнего. 55

В момент появления отрицательного информационного импульса триггер 5 переводится по тактовому входу в нулевое состояние (пиаграмма р на фиг.2), 83 о

Однако в момент окончания преобразования значения отрицательного информационного импульса на знаковом выходе аналого-цифрового преобразователя вырабатывается короткий положительный импульс, который поступает через элемент ИЛИ на вход установки в единицу триггера 5 и возвращает последний в состояние логической единицы (диаграмма е на фиг. 2) .

Следовательно, полученное в двоичном коде значение отрицательного информационного импульса складывается в сумматоре 9 со значением положительного информационного импульса. Описанный процесс многократно повторяется. После регистрации заданного числа N0 пар разнополярных информационных импульсов на выходе счетчика

4 импульсов накопления появляется короткий положительный импульс, поступающий на вход синхронизации регистра 10 результата. Под действием этого импульса результат суммирования переписывается в регистр 10 и на его выходе появляется число

29о и = Ы3с 21сМ Пс

q— - f где k = const — коэффициент преобразования значений Ь в дво1 ичный код.

Задержанным с помощью элемента 8 задержки импульсом с выхода счетчика

4 обнуляется сумматор 9. Далее процесс накопления значений М пар разо нополярных информационных импульсов непрерывно повторяется. Суммирование 2МО значений входного сигнала обеспечивает подавление случайных помех в - Г2МО раз.

Если же на информационный сигнал наложена синфаэная регулярная помеI ха (диаграмма ж на AHr.2), причем

Ппсмехи ) l3 с, на выходе триггера появляется последовательность импульсов, показанная на диаграмме у фиг.2 и после действия одной пары разнополярных информационных имттульсов двоичное число на выходе сумматора 9 изменится на величину.

Qn; = kf(U„+ U, — <и„- Е,>) = 2kU ст

) т.е. обеспечивается подавление регулЯРных помех. В слУчае, когДа Б т(Бс2

1636783 сумматор 9 работает в режиме суммирования и

An; = 1< ((Цп + U )+(Ñ вЂ” U.„)) = 2kU

Р— )T

45 где Й вЂ” частота следования импульо сов с выхода генератора 30, Т вЂ” период следования знакочередующихся информационных импульсов.

При наличии на входе 11 устройства информационного сигнала делитель 32 сбрасывается в нуль импульсами, поступающими на R-вход с выхода элемента задержки, и на его выходе все время поддерживается потенциал логи— ческого нуля. Во время отсутствия

Следовательно, в заявляемом устройстве наряду со статистической обработкой информационных сигналов осуществляется подавление синфазных регулярных помех.

Для обеспечения начального условия п(0) = О устройство содержит второй формирователь 7 импульсов управления, вырабатывающий на своем выходе короткий положитепьный импульс во время i. отсутствия информационных импульсов на входе 11 заявляемого устройства.

Первый формирователь 1 импульсов управления (фиг.3) состоит из дифференцирующего элемента 22, соединенного через усилитель-нормализатор амплитуды 23 с катодом диода 24 и входом выпрямителя 25. Анод диода 24 через резистор 26 соединен с общим проводом. Одновибратор 27 соединен с входом выпрямителя 25.

Второй формирователь импульсов управления (Ьиг.4) содержит два триггера 28 и 29, генератор 30 тактовых импульсов; соединенный выходом с входом триггера 29, выход которого через элемент 31 задержки и делитель 32 частоты, соединен с входом формирователя импульсов управления. 3

В нормальном состоянии на выходе триггера 29 и, следовательно, элемента 31 задержки имеется потенциал логического нуля, при котором делитель производит деление частоты им- 40 пульсов с инверсного выхода генератора 30 в Р раз. Коэффициент P выбирается из условия входных импульсов на выходе делителя появляются короткие положительные

-( импульсы с частотой Р и, предназначенные для установки в нуль регистра

10 результата, т.е. для автоматичекой установки нуля на выходе заявляемого устройства. Накапливающий сумматор 9 (фиг.5) состоит из элемента 33 задержки, арифметического устройства 34 и регистра 35.

Устройство обеспечивает обработку последовательностей знакочередующихся импульсов напряжения произвольной формы, в частности, синусоидальной и экспоненциальной. Кроме того, в нем осуществляются подавление аддитивных регулярных синфазных помех и автоматическая установка нуля на выходе при отсутствии.

Формула из о бр ет ения

Цифровой преобразователь импульсного напряжения, содержащий входную клемму, соединенную с входом аналогоцифрвого преобразователя, счетчик числа накапливаемых импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации регистра результата, выходы которого соединены с выходными клеммами устройства, накапливающий сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения -,î÷íîñòè и достоверности измерений случайных импульсных сигналов произвольной формы в присутствии синфазных периодических помех и расширения области применения устройства, в него введены два формирователя импульсов управления, элемент ИЛИ, промежуточный регистр, триггер и элемент задержки, причем вход первого формирователя импульсов управления соединен с входной клеммой, к ðàoìó входу первого формирователя импульсов управления подключены объединенные тактовый вход счетчика чис11а накапливаемых импульсов и первый вход элемента ИЛИ, второй выход первого формирователя импульсов управления соединен с тактовым входом триггера, третий выход первого формирователя импульсов управления соединен с входом запуска аналого-цифрового преобI разователя, выход знака которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом предустановки триггера в состояние

1636783

l0 логической единицы, цифровые выходы аналого-цифрового преобразова-.еля соединены с входами промежуточного регистра, вход синхронизации которого соединен с входом второго формирователя импульсов управления и подключен к выходу завершения преобразования аналого-цифрового преобразователя, выход триггера соединен с входом управления накапливающего сумматора, информационные входы которого подключены к выходам промежуточного регистра, вход предуста нонки в состояние логического нуля накапливающего сумматора через эле.мент задержки подключен к выходу счетчика числа накапливаемыхимпульсов, выход второго формирователя импульсов управления соединен с входом предустановки в состояние логического нуля регистра результата, информационные входы которого соединены с выходами накапливающего сумматора.

1636783

Фиест

Составитель В. Степанкин

Техред С,Мигунова Корректор M.Шароши

Редактор Л.Гратилло

Заказ 813 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101