Файл: Калинчук, Б. А. Анализаторы инфразвуковых случайных процессов.pdf

9в7654-

Р и с . 1-50. Блок-схема реверсивной декады счетного узла

этом под нулевым потенциалом, что обеспечивает пропуск инфор­ мации с левых плеч счетных триггеров через вентили В_. В процессе

последовательного вычитания положительных чисел от + 9 до + 1 вентиль В2 открыт, а В4 закрыт. Это осуществляется с помощью

Как следует из таблицы, отрицательные числа в двоичном коде записываются как дополйения соответствующих положительных чисел до 10; т. е. два числа, одно из которых (X) — положительное, а другое (К) — отрицательное, определяемые соотношением:

в двоичном коде записываются одинаково.

Это свойство используется для выбора схемы предварительного дешифратора. Предварительный дешифратор представляет собой диодную матрицу с десятью выходными шинами на 10 чисел в дво­ ичном коде. Появление высокого, отличного от нуля, отрицатель­ ного потенциала на одной из выходных шин матрицы может быть расшифровано в зависимости от состояния триггера знака 7 ЗН (ра­ бота которого будет рассмотрена ниже) двояким образом: либо в данный дискретный момент времени дешифруется записанное в де­

94

каде положительное число (значение которого совпадает с номером выходной шины дешифратора), либо отрицательное, абсолютное значение которого дополняет указанное положительное число до десяти.

Иными словами, каждой выходной шине матрицы соответствует пара чисел: + І и — 9, + 2 и — 8, + 3 и — 7 и т. д. Для оконча­ тельной дешифровки числа, записанного в декаде, требуется, оче­ видно, дополнительная информация о знаке. Блок-схема конечного дешифратора для одной пары взаимодополняющих друг друга до десяти цифр показана на рис. 1-52. Схема состоит из четырех схем совпадения И на 2 входа, двух схем сборки ИЛИ и триггера знака Тзи. Принцип работы схемы конечной дешифровки вполне очеви­ ден. На один вход каждой схемы поступает сигнал с одного плеча триггера знака, а на другой — сигнал с одной из двух шин дешиф­ ратора, с которых снимаются два дополняющих друг друга до 10 числа. В каждый дискретный момент времени высокий потенциал может появиться на выходе только одной из четырех схем совпаде­ ния. Этот потенциал подается на индикаторную лампу (например, типа ИН-2) и на табло зажигается соответствующая цифра. Одно­ временно сигнал с триггера знака подается на индикаторную лам­ почку, фиксирующую знак числа.

Рассмотрим принцип дискриминации знака числа, записанного в реверсивном счетчике. Триггер знака и схема фиксации знака

95

меняют свое состояние при переходе через нуль накопленного в про­ цессе реверсивного счета числа в счетчике. Схема дискриминации знака числа для трехразрядного счетчика показана на рис. 1-53. Очевидно, что схема дискриминации знака должна быть связана только с младшей декадой счетчика, так как отрицательные числа могут появиться только при вычитании от нуля. При этом нуль по­ нимается как нуль во всех декадах одновременно, следовательно в схему знака должен входить дешифратор нуля (схема И со столь­ кими входами, сколько декад в счетчике), на выходе которого при наличии нулей во всех декадах появляется отрицательный импульс.

Очевидно, что появление импульса на выходе дешифратора нуля обязательно характеризует переход схемы от «+ Ь> к «— 1» или от <<— 1» к « т‘ Ь> через нуль, т. е. в этот момент должен быть изме­ нен знак.

+/

триода появляется отрицательный потенциал. Тогда, если после нуля приходит «+ Ь> или «— 1» с матрицы младшей декады, на вы­ ходе схем совпадений — И1 или И2 соответственно, появляется отрицательный импульс, переключающий ТЗ в то или иное поло­ жение, соответствующее положительным числам, либо отрицатель­ ным. Одновременно импульс с выхода И1 или И2 сбрасывает ТО — приводит его в исходное состояние. Блокинг — генератор Бг слу­ жит для формирования импульса запуска триггера знака.

Счетчик выполнен на унифицированных триггерах типа П22.13.06. В качестве вентилей В1—В5 использованы импульсно­ потенциальные схемы совпадения, состоящие из диода (импульсный вход), сопротивления (потенциальный вход) и емкости. Вентили, обеспечивающие связь между триггерами в режимах сложения и вычитания, также представляют собой импульсно-потенциальные схемы и состоят из дифференцирующей цепочки, сопротивления, диода и емкости. В качестве вентиля ВЗ использована унифициро­ ванная схема совпадения типа П22.82.01. Инверторы выполнены по типовой схеме на триоде типа П 416. В качестве устройства ви­

96

зуальной индикации записанного в счетчике числа применены ин­ дикаторные лампы типа ИН-2.

Схема индикации каждой декады включает в себе 10 ключей, собранных на транзисторах 2Т 301Д. Через эти ключи катоды ламп ИН-2 подключены к соответствующим выходам схем индикации. На аноды индикаторных ламп подается напряжение + 200 в. В исход­ ном состоянии ключи закрыты и к катодам ИН-2 прикладывается напряжение питания ключей, равное -|- 30 в. Таким образом, в ис­ ходном состоянии разность потенциалов анод—катод составляет 170 в, что недостаточно для зажигания. При подаче на вход ключа импульса с дешифратора, ключ открывается, потенциал катода сни­ жается до нуля и напряжение промежутка анод—катод становится

удовлетворительные результаты. Счетчик использовался при анализе коррелометром инфразвуковых случайных процессов с частотным диапазоном в области 0,01—10 гц. Максимальная скорость счета (в режимах сложения и вычитания), определяемая частотой работы блока выборки весовых коэффициентов, составляла здесь 7,5 кгц, минимальная — 500 гц.

В многоканальном цифровом коррелометре [94], пригодном для обработки низкочастотных случайных сигналов, вместо боль­ шого числа накопителей (количество которых равно числу вычис­ ляемых точек корреляционной функции) применена магнитострикционная линия задержки (MCJJ3). Блок-схема узла накопления коррелометра показана на рис. 1-54. Не показанные на схеме вход­ ные цепи прибора содержат два аналого-цифровых преобразова­ теля, синхронизируемых блоком управления и синхронизации БУС. Кодирование случайных сигналов происходит в приборе с раз­ делением по времени на величину гАт, где і = 1, 2 . . . (і — число каналов). Сдвинутые по времени выборки перемножаются и в циф­ ровой форме (в последовательном коде) через сумматор У) заносятся на магнитострикционную линию задержки МСЛЗ.

Задержанная в МСЛЗ кодовая запись произведения через ком­ пенсирующий усилитель КУ поступает вновь на вход сумматора 2 - Если время задержки в МСЛЗ выбрать равным г'Дт, то к этому мо­ менту на другой вход поступит новое произведение выборок процессов, сдвинутых на тот же интервал і'Дт. Первое и второе про­

97

изведения суммируются в ^ н полученная сумма с выхода сумма­ тора вновь заносится в МСЛЗ. Эти циклы повторяются N раз. За N циклов осуществляется накопление одной точки корреляционной функции с задержкой г'Ат.

Для реализации многоканального коррелометра, т. е. для осу­ ществления параллельного накопления многих точек корреляцион­ ной функции время задержки в МСЛЗ т3 выбирается равным

т3 = nAt,

где A t — время, занимаемое кодом одной точки корреляционной функции, п — количество анализируемых точек корреляционной функции. Теперь блок управления и синхронизации за счет исполь­ зования цикличности обращения каждой кодовой записи в МСЛЗ обеспечивает последовательное занесение и накопление в МСЛЗ за N циклов п точек корреляционной функции.

Так как время задержки в МСЛЗ получается достаточно боль­ шим, то для компенсации температурного дрейфа времени задержки было предложено использовать блок автоматической подстройки задержки БАПЗ.

Применение МСЛЗ в качестве накопителя позволяет произво­ дить также масштабно-временные преобразования сигналов, т. е. изменение временных интервалов между соседними выборками. По окончании процесса накопления ординат функции корреляции по команде БУС результат выводится с МСЛЗ на внешние реги­ страторы через считывающее выходное устройство СВУ. По данным эксперимента погрешность определения Rxx (т) и Rxy (т) не пре­ вышает 5%.

В аналоговой и цифро-аналоговой корреляционной аппаратуре инфранизкочастотного диапазона в качестве накопительно-усредни- тельных устройств используются сглаживающие л?С-фнльтры ниж­ них частот. Применение ^С-фильтров позволяет производить не­ прерывное измерение среднего значения квадрата сигнала (при определении дисперсии) или мгновенных произведений выборок сиг­ налов (при определении функций корреляции). Результат, накоп­ ленный на фильтре к некоторому моменту t — t0 + ts (to — момент подключения /?С-фильтра), дает взвешенное среднее значение сигнала на входе фильтра за время ts .

Примером выполнения узла аналоговых накопителей на следя­ щих PC -фильтрах нижних частот может служить блок накопления ординат функции корреляции инфразвукового коррелометра-спек­ троанализатора. Прибор выполнен в виде стоканального устройства

98