УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА В ЦИФРОВОЙ КОД И ДЕМОНСТРАЦИИ ДИСКРЕТИЗАЦИИ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА

Устройство относится к области преобразования сигналов и может быть использовано для демонстрации процессов дискретизации и кодирования аналоговой информации.
Известно большое количество аналого-цифровых преобразователей, предназначенных для обработки сигналов. Однако с их помощью невозможно показать влияние дискретизации и квантования на точность описания полученного цифрового кода начального аналогового сигнала.
Известно также электронное устройство предсказывающего управления на модели для управления оборудованием (RU 97108169 А). В данном устройстве имеются: входной сигнал и выходной сигнал, зависящий от входного сигнала, включающее: первую память, содержащую вектор элементов данных, полученный в результате псевдоинверсии матричной модели реакции оборудования на импульсное возмущение, вторую память, содержащую данные, характеризующие будущие изменения входного сигнала оборудования, вычисленные в течение предшествующих циклов управления, третью память, содержащую вектор прошлых изменений входного сигнала оборудования, четвертую память, содержащую элементы данных, с помощью которых из вектора прошлых изменений входного сигнала оборудования может быть получено будущее изменение выходного сигнала оборудования, обусловленное прошлыми изменениями входного сигнала оборудования, электронный процессор, предназначенный для: получения выборки выходного сигнала оборудования, вычисления ожидаемого будущего выходного сигнала оборудования по данным, которые характеризуют будущие изменения входного сигнала оборудования, вычисленные в течение предшествующих циклов управления, по коэффициенту передачи оборудования в установившемся режиме, по будущему изменению выходного сигнала оборудования, обусловленному прошлыми изменениями входного сигнала оборудования, и по выборке выходного сигнала оборудования, вычисления сигнала ошибки по сигналу уставки и ожидаемому будущему выходному сигналу оборудования, вычисления изменения входного сигнала оборудования по сигналу ошибки, вектору элементов данных, полученному в результате псевдоинверсии, и данным, характеризующим будущие изменения входного сигнала оборудования, вычисленные в течение предшествующих циклов управления, при этом изменение входного сигнала оборудования подается на вход оборудования для управления выходным сигналом оборудования.
Наиболее близким, принятым за прототип является аппаратно-программное устройство для многоканального преобразования и регистрации аналоговых сигналов (патент RU 2250494 С1) содержащее преобразователь сигнала, блок задания частоты дискретизации преобразования, блок регулирования уровня преобразования, блок перевода электрических сигналов в физические величины, блок наблюдения за преобразованными сигналами, блок точности преобразования сигнала, блок продолжительности преобразования сигнала, блок отключения неиспользуемых каналов, блок синхронизации аналоговых сигналов, блок визуализации, блок регистрации преобразованного сигнала, которое может быть использовано, например, для исследования структуры потока в компрессорах, имеющих высокую частоту вращения и высокую частоту следования лопаток.
Однако, вышеперечисленные устройства предназначены для выполнения функций управления и преобразования, и не позволяют демонстрировать процессы преобразования аналогового сигнала в цифровой, а также изучать влияние параметров преобразования на вид цифрового сигнала.
Предлагаемое устройство позволяет продемонстрировать процессы преобразования аналогового сигнала в цифровой код и влияния частоты дискретизации аналогового сигнала на точность полученного сигнала. При этом в качестве индикатора используется двулучевой двухканальный осциллограф.
Задача решается следующим образом. Устройство для демонстрации процесса преобразования аналогового сигнала в цифровой код и демонстрации дискретизации аналогового сигнала состоит из следующих блоков (фиг.1): согласующий усилитель (1), контроллер (2), индикаторы (3) для отражения результатов преобразования и режимов работы устройства, и управляющие элементы (переключатели) (4) для выбора режимов работы контроллера, соответствующих разным уровням дискретизации аналогового сигнала и цифро-аналогового преобразователя (5) для демонстрации результата цифровой обработки с помощью электронного осциллографа. Блоки предлагаемого устройства соединены следующим образом. На вход 6 согласующего усилителя подается сигнал от электретного микрофона, его выход 7 соединен со входом контроллера 8, управление работой контроллера 2 осуществляется с помощью управляющих элементов 4, выход 11 которых соединен со входом управления 10 контроллера. Для визуализации работы устройства используются индикаторы 3, вход 12 которых соединен с выходом контроллера 13 цифро-аналогового преобразователя, сигнал с которого через выход 14 подается на электронный осциллограф.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Входным сигналом в данном устройстве является сигнал от электретного микрофона, который для согласования уровня входного сигнала с рабочим напряжением преобразователя поступает на вход согласующего усилителя (6), затем обрабатывается контроллером, формирующим сигналы для индикаторов соответствующих цифровому представлению входного уровня и дискретный сигнал для демонстрации результата цифровой обработки с помощью электронного осциллографа.
Внешний вид передней панели устройства для изучения преобразования аналогового сигнала в цифровой показан на фиг.2.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять демонстрацию процессов преобразования аналогового сигнала в цифровой, а также изучать влияние параметров преобразования на вид цифрового сигнала.