Устройство для измерения параметров флуктуирующих видеоимпульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматики с импульсными датчиками сигналов рассогласования. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и расширение динамического диапазона входных сигналов путем снижения допустимого отношения сигнал/шум. Устройство для измерения параметров флуктуирующих видеоимпульсов содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, блок 10 измерения максимума, регистры хранения 13, счетчик 11, генератор импульсов 9, блок управления 8, разделительную 1 и сглаживающую 2 цепи, первый и второй компараторы 4 и 6, интегратор 5, источник 7 напряжения порога, третий регистр 15 хранения и узел задания константы 12. За счет введения разделительной 1 и сглаживающей 2 цепей, компараторов 4 и 6, интегратора 5, источника напряжения порога 7, третьего регистра хранения 15 и узла задания константы 12 повышается помехоустойчивость в присутствии шума и снижается допустимое отношение сигнал/шум путем применения интегрального признака обнаружения и плавающего порога, а также благодаря сглаживанию смеси сигнала с шумом. 4 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и найдет применение в системах автоматики с импульсными датчиками сигналов рассогласования.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и расширение динамического диапазона входных сигналов путем снижения допустимого отношения сигнал/шум.

На фиг. 1 функциональная схема устройства для измерения параметров флуктуирующих видеоимпульсов; на фиг. 2 - принципиальная схема интегратора; на фиг. 3 - функциональная схема блока управления; на фиг. 4 - функциональная схема блока измерения максимума.

Устройство для измерения параметров флуктуирующих видеоимпульсов (см. фиг. 1) содержит разделительную RC-цепь 1, выход которой связан через сглаживающую RC-цепь 2 с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3 и непосредственно подключен к первому входу компаратора 4, а также к сигнальному входу интегратора 5. Второй вход компаратора 4 соединен с шиной нулевого потенциала. Выход компаратора 4 подключен к входу сброса интегратора 5, выход которого соединен с первым входом компаратора 6. Второй вход компаратора 6 связан с выходом источника 7 напряжения порога, вход которого соединен с выходом разделительной цепи 1. Выход источника 7 подключен к входу запуска блока управления 8. Тактовые входы АЦП 3 и блока управления 8 связаны с выходом генератора импульсов 9. Числовой выход АЦП 3 и его выход готовности соединены соответственно с числовым и тактовым входами блока измерения максимума 10. Вход опорного сигнала U_o подключен к установочному входу счетчика 11, числовой вход которого соединен с цепью задания константы 12, а тактовый вход - с выходом генератора 9. Выход счетчика 11 подключен к числовому входу регистра хранения 13, у которого тактовый вход соединен с управляющим выходом блока 10, а выход - с числовым входом регистра хранения 14. Числовой выход блока 10 подключен к числовому входу регистра хранения 15. Первый выход блока управления 8 соединен с входом сброса блока 10, второй выход - с тактовыми входами регистров 14 и 15, а третий служит выходом сигнала готовности результатов измерений.

Интегратор 5 (фиг. 1 и 2) выполнен на операционном усилителе 16. Конденсатор в цепи обратной связи зашунтирован ключом 17. Сигнальный вход 18 интегратора 5 подключен к выходу разделительной цепи 1, а вход управления ключом 19 служит входом сброса интегратора 5 и соединен с выходом компаратора 4. Выход 20 интегратора 5 подключен к входу компаратора 6.

Источник напряжения порога 7 выполнен в виде детектора напряжения шума, например, по схеме двухполупериодного выпрямителя на двух операционных усилителях.

Блок управления 8 (фиг. 1 и 3) содержит счетчик 21, у которого вход сброса соединен с инвертирующим выходом триггера 22, а выход - с входом дешифратора 23. Первый выход дешифратора 23 подключен к первому входу элемента ИЛИ 24, а четвертый - к входу R триггера 22 и к второму входу элемента 24. Тактовый вход счетчика 21 соединен с выходом генератора 9 проводником 25. Вход S триггера 22 подключен проводником 26 к выходу компаратора 6. Выход 27 элемента 24 соединен с входом сброса блока измерения максимума 10. Второй выход дешифратора 23 соединен проводником 28 с тактовыми входами регистров 14 и 15, а третий выход служит выходом 29 сигнала W готовности результатов измерений. Емкость счетчика 21 выбирается по максимальной длительности видеоимпульса и составляет, например, 511 тактовых импульсов с периодом повторения 5 мкс. Уровень "логической единицы" на первом выходе дешифратора 23 соответствует количеству импульсов в счетчике 21 n₁ = 1, на втором выходе - количеству n₂ = 400, на третьем - n₃ = 401 и на четвертом - n₄ = 402.

Блок измерения максимума 10 (фиг. 1 и 4) содержит регистр хранения 30, компаратор 31 и вентиль 32. Числовой вход регистра 30 и первый вход компаратора 31 соединены шиной 33 с числовым выходом АЦП 3. Вход сброса регистра 30 соединен проводником 27 с выходом блока управления 8. Первый вход вентиля 32 подключен к выходу компаратора 31, второй вход соединен проводником 34 с выходом сигнала готовности АЦП 3. Выход регистра 30 подключен к второму входу компаратора 32 и соединен шиной 35 с числовым входом регистра 15.

Устройство для измерения параметров флуктуирующих видеоимпульсов работает следующим образом.

Смесь видеоимпульса с шумом проходит через разделительную цепь 1 (фиг. 1) и ее переменная составляющая поступает на сигнальный вход компаратора 5, на вход компаратора 4 и на вход источника напряжения порога 7. Если мгновенное напряжение смеси отрицательное, то на выходе компаратора 4 появляется логический уровень "1", который обеспечивает замыкание ключа 17 в интеграторе 5 (фиг. 2) и разряд интегрирующего конденсатора. При положительном напряжении на входе компаратора 4 ключ 17 размыкается и происходит интегрирование напряжения смеси согласно выражению S = N= (t_max-)/T_пU_см⁺(t)dt (1). Когда напряжение на выходе интегратора 5 достигает уровня порога, пропорционального среднеквадратичному напряжению шума, на выходе компаратора 6 появляется уровень логической "1". При этом компаратор 6 запускает блок управления 8 (фиг. 1 и 3) путем установки триггера в состояние "1". С этого момента триггер 22 снимает сигнал сброса счетчика 21, в котором начинается накопление тактовых импульсов. В процессе накопления на выходах дешифратора 23 появляются импульсы в моменты времени t₁ . . . t₄. При появлении четвертого импульса триггер 22 возвращается в нулевое состояние и сбрасывает содержимое счетчика 21.

Смесь сигнала с шумом проходит через сглаживающую цепь 2 и повторяется в цифровом виде на выходе АЦП 3, причем отрицательные мгновенные значения смеси заменяются нулями. Наибольшее мгновенное значение смеси, наблюдаемой между моментами t₁ и t₄, запоминается в регистре 30 блока измерения максимума (фиг. 1 и 4), так как содержимое регистра 30 обновляется, если компаратор 31 выявляет, что текущее значение на входе регистра 30 больше, чем на его выходе. При этом компаратор 31 открывает вентиль 32 и пропускает тактовый импульс на тактовый вход регистра 30. После вершины видеоимпульса в регистре 30 запоминается до момента t₄ код максимума А. При каждом обновлении содержимого регистра 30 импульсом с выхода вентиля 32 одновременно обновляется и содержимое регистра 13, в который переписывается текущий код n(k) = n_o + k. Последнее обновление регистра 13 в интервале между моментами t₁ и t₄ происходит на вершине видеоимпульса и поэтому в регистре 13 оказывается код положения максимума N = (t_макс - )/Т_п. Поправка n_o на задержку видеоимпульса в сглаживающей цепи вносится в счетчик 11 в момент прихода опорного сигнала U_о. Поправка имеет вид константы, поскольку запаздывание в сглаживающей цепи 2 остается неизменным для видеоимпульсов, длительность которых изменяется в пределах 0,8-2,0 мс. Числа А и N переписываются в момент t₂ соответственно в регистры 15 и 14 из регистров 30 и 13. В момент t₃ блок управления 8 выдает во внешнее устройство сигнал готовности результатов измерения, а в следующем такте приводит блок измерения максимума 10 в исходное состояние. При этом информация в регистрах 14 и 15 сохраняется до обнаружения очередного видеоимпульса. Таким образом, устройство регистрирует единственные для данного видеоимпульса коды амплитуды и временного положения с требуемой точностью. (56) Авторское свидетельство СССР N 1322442, кл. H 03 K 5/153, 1987.

Авторское свидетельство СССР N 1437979, кл. H 03 K 5/153, 1988.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФЛУКТУИРУЮЩИХ ВИДЕОИМПУЛЬСОВ, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), у которого числовой выход и выход сигнала готовности соединены соответственно с числовым и тактовым входами блока измерения максимума, первый и второй регистры хранения, счетчик и генератор импульсов, выход которого подключен к тактовым входам АЦП, блока управления и счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и расширения динамического диапазона входных сигналов путем снижения допустимого отношения сигнал/шум, в него введены разделительная и сглаживающая цепи, первый и второй компараторы, интегратор, источник напряжения порога, третий регистр хранения и узел задания константы, причем сигнальный вход устройства связан через последовательно включенные разделительную и сглаживающую цепи с сигнальным входом АЦП, а выход разделительной цепи подключен к первому входу первого компаратора и к сигнальным входам интегратора и источника напряжения порога, второй вход первого компаратора соединен с шиной нулевого потенциала, а его выход - с входом сброса интегратора, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, второй вход второго компаратора соединен с выходом источника напряжения порога, а выход этого компаратора - с входом запуска блока управления, числовой вход счетчика соединен с узлом задания константы, а выход - с числовым входом третьего регистра хранения, тактовый вход которого связан с управляющим выходом блока измерения максимума, первый выход блока управления соединен с входом сброса блока измерения максимума, второй выход - с тактовыми входами первого и второго регистров хранения, а третий служит выходом сигнала готовности результатов измерений, числовой вход первого регистра хранения связан с числовым выходом блока измерения максимума, а числовой вход второго регистра хранения - с выходом третьего регистра хранения, установочный вход счетчика является входом опорного сигнала, выход первого регистра служит выходом кода амплитуды, а выход второго регистра - выходом кода временного положения максимума видеоимпульса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4