NL8007018A - Golfvormanalysator. - Google Patents

Description

-1- * éf.'·'.

80.3^1U/Tx/AA/tL

Korte aanduiding: Golf vormanalysator

De uitvinding heeft betrekking op een golfvormanalysator en in het bijzonder op middelen voor het zodanig wijzigen van een zich herhalend ingangssignaal door middel van geprogrammeerde van verschuivings- en ver-sterkingsvariaties dat het dynamisch bereik van een golfvormanalysator 5 effectiever gebruikt kan worden.

De analysator volgens de uitvinding is in het bijzonder toepasbaar bij televisie-apparatuur, voor het analyseren van complexe videosignalen of videotestsignalen, doch kan eveneens toegepast worden bij het testen van bij voorbeeld geluidsapparatuur.

10 Gölfvormanalysators die geschikt zijn voor het nauwkeurig en her haaldelijk meten van complexe signalen zijn door instrumentatie-ontwerpers reeds lang gewenst geacht. Bekende golfvormanalysators omvatten voor bepaalde taken toegepaste ketens en voeren complexe filterbewerkingen uit.

Ook moeten meetopstellingen gewijzigd worden cm nauwkeurig verschillende 15 gedeelten van een complexe golfvorm te analyseren.

Volgens de uitvinding worden nominale verschuivings- en versterkings-waarden opgeslagen in een instructiegeheugen. Het te analyseren signaal wordt via een sommator zodanig toegevoerd dat het signaal plus de nominale verschuivingswaarde naar een digitaal programmeerbare versterker gevoerd 20 wordt. Het resulterend uitgangssignaal wordt geanalyseerd in een signaal-analysator waarin een lijst verschuivings- en versterkingswaarden, die benodigd zijn ter verkrijging van een optimale resolutie, tezamen met een lijst van tijdstippen waarop deze waarden werkzaam moeten zijn samengesteld. De versterkings- en verschuivingsdata worden opgeslagen in het in-25 structiegeheugen. De tijdinfornaatie wordt berekend door het tellen van klokpulsen ten opzichte van een puls met de herhalingssnelheid van het ingangssignaal.

De tijdinformatie wordt naar een stuureenheid gezonden die, door het tellen van klokpulsen ten opzichte van de triggerpuls, bepaalt wanneer 30 het adres van de optimale versterkings- en verschuivingsdata naar het instructiegeheugen gezonden moet worden. De geadresseerde data wordt vanuit het instructiegeheugen naar een digitaal-analoogcmzetter (DAC) gezonden ter verkrijging van het verschuivingssignaal en naar de digitaal program- . 8007018 » -2- meerbare versterker voor het veranderen van de versterking daarvan. Het resulterend uitgangssignaal geeft een nuttiger gebruik van het dynamische bereik van de signaalanalysator.

De uitvinding heeft daar cm ten doel een signaalanalysator te ver-5 schaffen waarin een aantal verschuivings- en versterkingswaarden aangewend worden voor het dynamisch voorbewerken van een analoog signaal.

De uitvinding beoogt verder een signaalanalysator te verschaffen waarmee gemakkelijk een complexe golfvorra. verwerkt kan worden.

De uitvinding beoogt tevens een signaalanalysator te verschaffen 10 waarvan het dynamisch werkgebied ten volle wordt benut.

De uitvinding wordt toegelieht aan de hand van de tekening;

Fig. 1 toont een blokdiagram van een golfvormanalysator volgens de uitvinding; fig. 2 toont de verwerking van een typisch videotestsignaal door 15 een golfvormanalysator volgens'de uitvinding; fig. 3 toont een blokdiagram van een uitvoeringsvorm van de signaalanalysator 30 van fig. 1; fig. ^ toont een blokdiagram van een uitvoeringsvorm van de stuur-eenheid 60 van de fig. 1 en 3.

20 In fig. 1 is een blokdiagram van een voorkeursuitvoeringsvorm van de golfvormanalysator volgens de uitvinding getoond.

Het te analyseren signaal wordt de golfvormanalysator binnengevoerd via de klem 5 die met een ingang van de sommator 10 verbonden is.

De sommator 10 kan elke geschikte optelketen zijn zoals een sanmeerver-25 sterker. Het uitgangssignaal van de scmmator 10 wordt gevoerd naar een digitaal programmeerbare versterker. Het versterkte uitgangssignaal wordt naar de signaalanalysator 30 gevoerd.

De signaalanalysator 30 kan elke bekende golfvormanalysator zijn met inbegrip van handbediende of ccmputerbediende analysators. Het kan 30 een oscilloscoop omvatten voor het het controleren of meekijken, waarbij een bedieningspersoon versterkings- en verschuivingsinfoxmatie naar het instructiegeheugen 50 en tijd- en besturingsinformatie naar de stuureen-heid 60 voert. De signaalanalysator 30 kan ook bestaan uit een op een rekenmachine gebaseerde golfvormdigitaliseereenheid waarmee het ingangs-35 signaal gedigitaliseerd wordt en de versterkings-, verschuivings- en tijd-informatie gebaseerd op door de rekenmachine uitgevoerde analyses van de gedigitaliseerde golfvoim levert. De signaalanalysator 30 ontvangt klok- 8 0 0,7 0 1 8 -3- pulsen k5 en triggerpulsen 55. De triggerpulsen 55 kunnen door een uitwendige bron worden opgewekt waarbij echter de frequentie daarvan een geheel onderveelvoud of gelijk aan de herhalingssnelheid van het ingangssignaal moet zijn. Na elke triggerpuls treedt een bekend aantal klokpulsen 5 op.

Het instructieregister 50 is bij voorkeur, een willekeurig toegankelijk geheugen (RAM) waarin de door de signaalanalysator 30 verkregen ver-sterkingsdata wordt opgeslagen voor het programmeren van.de digitaal programmeerbare versterker 20.

10 De stuureenheid 60 ontvangt tijd- en sturingsinformatie van de sig naalanalysator 30, en eveneens klokpulsen ^-5 en triggerpulsen 55 cm het te synchroniseren met de signaalanalysator 30. De stuureenheid 6θ. gebruikt deze informatie voor het kiezen van het adres van de verlangde, in het in-struetiegeheugen 50 opgeslagen, versterkings- en verschuivingsinformatie.

15 De geadresseerde versterkingsinformatie wordt naar de stuuringang van de versterker 20 gevoerd en de verschuivingsinformatie wordt naar de DAC ^0 gevoerd waar het wordt omgezet in een analoge waarde. De DAC ^0 kan elke geschikte omzetter zijn. In een voorkeursuitvoeringsvorm is de DAC Uo bijvoorbeeld een zeer nauwkeurige omzetter (0,01^ nauwkeurigheid). Het uit-20 gangssignaal van de DAC ^0 wordt naar een ingang van de scmmator 10 gevoerd waar het algebraïsch wordt gecombineerd met de volgende herhaling van het ingangssignaal.

Ter verduidelijking van de werking van het stelsel van fig. 1 moeten een aantal begin-werkvoorwaarden aangenomen worden. Namelijk dat de 25 versterker 20 geprogrammeerd is voor minimale versterking en de DAC ^0 in de middenstand geprogrammeerd is. Dit wordt bewerkstelligd met behulp van in het instructiegeheugen 50 opgeslagen ncminale versterkings- en ver-schuivingswaarden. De eerste herhaling van het signaal wordt opgeteld bij de nominale verschuivingswaarde en dan geanalyseerd door de signaalanaly-30 sator 30. De piek-pièkamplitude van het signaal kan bijvoorbeeld gemeten worden. Andere signaalparameters kunnen ook geanalyseerd worden teneinde de nieuwe verschuivings- en versterkingswaarden vast te stellen, In een typisch geval zal de piek-piekwaarde van het ingangssignaal zodanig zijn, dat het dynamisch bereik van de signaalanalysator niet ten volle benut 35 wordt. Het is ook goed mogelijk dat het ingangssignaal, een gelijkspannings-niveau (verschuiving) in zich heeft.

De signaalanalysator zal een lijst· verschuivings- en versterkings- 1 .8007018 -4- waarden uitvoeren die benodigd zijn cm een optimaal gebruik van het dynamisch werkgebied van de signaalanalysator te verkrijgen. De signaalanaly-sator 30 voert eveneens informatie uit, die de tijdstippen specificeert waarop de nieuwe verschuivings- en versterkingswaarden naar de DAC ko resp. 5 de versterker 20 gevoerd moeten worden. De tijdinformatie is te berekenen door het tellen van de klokpulsen it-5 ten opzichte van de triggerpulsen 55· Deze tijd- en besturing sinformatie wordt naar de stuur eenheid 60 gevoerd, - die, door het tellen van de klokpulsen ^5 ten opzichte van.de triggerpulsen 55s vaststelt wanneer de versterkings- en verschuivingsinformatie in 10 het instruetiegeheugen 50 geadresseerd moeten worden en of het geheugen in de lees- of schrijftoestand is. De gekozen versterkingsinformatie wordt naar de versterker 20 gevoerd om de versterking ervan aan te passen voor het compenseren van het gelijkspanningsniveau van het ingangssignaal. De gekozen verschuivingsinformatie wordt naar de DAC 40 gevoerd waar deze 15 wordt omgezet in analoge waarden voor optelling bij de volgende herhaling van het ingangssignaal. Het uitgangssignaal van de sanimator 10 is het oorspronkelijke ingangssignaal waaruit het gelijkspanningssignaal is verwijderd. Dit gecorrigeerde signaal wordt dan door de versterker 20, in over-eenstaaming met de versterkingsinformatie . vanuit ..het instruetiegeheugen 50, 20 versterkt. Het uitgangssignaal van de versterker 20 maakt nu een nuttiger gebruik van het dynamisch werkgebied van de signaalanalysator.

Het hierboven beschreven proces is grafisch weergegeven in fig. 2 waarin de verwerking van een typisch ingangssignaal is getoond. Het getoonde testsignaal is de bekende lineairiteitstrapgolfvorm. Deze golfvorm 25 is bedoeld cm de niet-lineaire verstoring van een videostelsel te meten.

De golfvorm bestaat in hoofdzaak uit een aantal hoog frequent sinusgolven die rekenkundig opgeteld zijn bij een met lagere frequentie variërend getrapt signaal.

Ter verkrijging van de golfvorm 320 wordt de ingangstestgolfvorm 30 300 in de scamaator 10 opgeteld bij het versehuivingssignaal 310 dat, uitgaande van het instruetiegeheugen 50 opgeslagen informatie, wordt geleverd door de DAC ko. Te zien is, dat hoewel de gelijkspanningsccmponent van het ingangssignaal verwijderd is het dynamisch bereik van de golfvorm 320 kleiner is dan die van de golfvorm 300. Dientengevolge kan de versterking 35 in het gebied van de onderdraaggolfpakketje (in golfvorm 300 aangegeven met A) vergroot worden met, in dit voorbeeld, een factor van ongeveer 3,5 zonder dat het dynamisch bereik van de signaalanalysator overschreden wordt.

8007018 -5-

Deze versterkingstoename wordt verkregen met de versterker 20 die met ver-sterkingsinformatie, afkomstig varihet instructiegeheugen, geprogrammeerd is. De resulterende golfvorm 330 kan nu door de signaalanalysator 30 met een grotere resolutie geanalyseerd worden.

5 Fig. 3 toont een uitvoeringsvorm van de signaalanalysator 30 die in het voornoem.de stelsel gebruikt kan worden. De signaalanalysator is uitgevoerd rondcm de analoog-digitaalcmzetter (ADC)- 410.. Een maximaal gebruik van het dynamische werkgebied van de ADC 410 wordt verkregen door het, voordat het. gedigitaliseerd wordt, uitvoeren van een dynamische versehui- 10. ving en dynamische versterking aan het ingangssignaal.

In deze uitvoeringsvorm wordt de verschuivingsinformatie opgewekt met een microcomputer 400 en wordt zij via de adres- en databus 405 in het instructiegeheugen (RAM) 50 gebracht. De mieroccmputer 400 kan uit commercieel verkrijgbare componenten zoals die uit de Motorola ,M(S800-serie be-15 staan. Een gedetailleerde bespreking van verbindingen, de werking, en de programmering van de microcomputer wordt hier niet gegeven, daar uitgebreide informatie daarvoor met inbegrip van tijddiagrammen, blokdiagrammen en dergelijke, details met betrekking tot het lezen of schrijven van informatie uit resp. in een geheugen, stroomdiagrammen en signaalcmschrij-20 vingen voorkomen in de handleiding "M6800 Microprocessor Applications Manual" 1975 van Motorola Ine.. Deze microprocessor is eveneens beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.962.682. Gebruikmakend van de voornoemde informatie kan een deskundige een mieroccmputer zoals getoond in de uitvoeringsvorm van fig. 3 construeren. De signaal RAM 420,. de ROM 1+30 en de 25 werkelijke tijdklok 440 zijn bekend en worden daarem hier niet verder toegelicht. De; geheugenstuureenheid 415 beheert de stroom gedigitaliseerde signalen door te bepalen welke signalen in de signaal RAM 420 zijn opgeslagen.

Een analoge verschuivingsgolfvorm wordt verkregen door de in de 30 RAM 50 opgeslagen verschuivingsinformatie naar de DAC 40 te voeren waar deze wordt omgezet in een analoog signaal. In de RAM 50 is eveneens de dynamische versterkingsinformatie voor het programmeren van de versterker 20 opgeslagen. De stuureenheid 60 bepaalt wanneer de versterkings- en verschuivingsinformatie uitgevoerd moet worden.

^ Een stuureenheid die geschikt is voor gebruik in een analysator vol gens de uitvinding is getoond in fig. 4. Zoals eerder gezegd ontvangt de stuureenheid tijdinformatie van de signaalanalysator 30. Deze informatie 8007018 -6- wordt opgeslagen in een tijdstapel 500 welke "bij voorkeur een eerste-in eerste-uit geheugen is. De opgeslagen tijdinformatie bestaat uit digitale woorden waarmee de tijd wordt aangegeven waarop toegang verkregen moet worden tot in het instruetiegeheugen 50 opgeslagen versterkings- en ver-5 schuivingsinformatie. De stuureenheid ontvangt eveneens ingangsklokpul-sen ^5 en triggerpulsen 55 voor synchronisatie met de andere élementen van golfvormanalysator.

Van de tempeeisbapëL 500 is een uitgang verbonden met een ingang van de digitale vergelijker 510 waarvan de andere ingang verbonden is met de 10 uitgang van de teller 520. De teller 520 wordt gestuurd door klokpulsen ^5 en teruggezet door triggerpulsen 55. De uitgangsklem van de vergelijker 510 stuurt de klok-(CK) ingang van de teller 530 en de pulsingang van de tem-peerstapel 500. De teller 530' wordt eveneens teruggezet door de triggerpulsen 55· De uitgang van de teller 530 geeft het adres van de versehui-15 vings- en versterkingsinformatie die vereist is voor het aanpassen van de ingangsg olfvorm.

Als voorbeeld wordt de aanvankelijke herhaling van het ingangssignaal geanalyseerd door de signaalanalysator 30 en wordt de versterkings-en verschuivingsinformatie opgeslagen in het instruetiegeheugen 50 en wordt 20 de tijdinformatie opgeslagen in de tijdstapel 500. De eerste tijdwaarde in de tijdstapel wordt geplaatst op een ingang van de vergelijker 510 terwijl het uitgangssignaal van de teller 520 naar de andere ingang van de vergelijker 510 gevoerd wordt. Indien de getèlde waarde van de teller 520 gelijk is aan de eerste tijdwaarde wordt een logische "een” door de verge-25 lijker 510 opgewekt. Deze logische "een” doet de teller 530 voorwaarts tellen naar het volgende adres in het instruetiegeheugen 50. De in de geadresseerde locatie opgeslagen versterkings- en verschuivingsinformatie wordt naar de programmeerbare versterker resp. naar de DAC gevoerd. De logische "een", afkomstig van de vergelijker 510\ pulseert eveneens de tijdstapel 30 en heeft tot gevolg dat de volgende tijdwaarde op haar uitgangsbus geplaatst wordt. De hier gegeven volgorde van gebeurtenissen herhaalt zich en de versterkings- en verschuivingswaarden worden overeenkomstig de informatie in het instruetiegeheugen 50 aangepast.

8007018

Claims (9)

1. Golfvormanalysator voor het analyseren van complexe golfvoimen, gekenmerkt door een scmmeerelement waarvan naar een ingang de te analyseren complexe golf-vorm gevoerd wordt, 5 een programmeerbare versterker die reageert op versterkingsinformatie voor het bestuurd versterken van het uitgangssignaal van het sommeerelement, een signaalanalysator die het uitgangssignaal van de programmeerbare versterker ontvangt ter verkrijging van versterkings-, versehuivings-, tijden besturingsinformatie, 10 middelen voor de ontvangst en het opslaan van de versterkings- en versehui-vingsinformatie, middelen voor de ontvangst van de tijd- en besturingsinfoimatie en het verkrijgen daarvan van een adres van de versterkings- en versehuivingsinformatie die in de ontvangst- en opslagmiddelen.zijn opgeslagen, waarbij de 15 geadresseerde versterkingsinformatie naar de programmeerbare versterker gevoerd wordt, en middelen voor het amzetten van de geadresseerde verschuivingsinformatie in een analoog verschuivingssignaal dat naar het scmmeerelement gevoerd wordt voor het combineren daarvan met de complexe ingangsgolfvorm.

2. Golfvormanalysator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het sanmeerelemènt gevormd wordt door een sommeerversterker.

3. Golfvormanalysator volgens conclusie 1,' met het kenmerk, dat de programmeerbare versterker reageert op digitale besturingssignalen. U. Golfvoimanalysator volgens conclusie 1,'met het kenmerk, dat de 25 signaalanalysator gevormd wordt door een gecomputeriseerde digitaliseer-eenheid welke de complexe golfvorm digitaliseert en gebaseerd op computeranalyses van de gedigitaliseerde golfvorm.de versehuivings-, versterkings-, tijd- en besturingsinformatie levert.

5. Golfvoimanalysator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 30 ontvangst- en opslagmiddelen gevormd worden door een willekeurig toegankelijk geheugen.

6. Golfvormanalysator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de om-zettingsmiddelen gevormd worden door een digitaal-analoogcanzetter.

7· Golfvormanalysator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ontvangende middelen voor de tijd- en besturingsinformatie een stuureenheid omvatten. 8907018 -8-

8. Golfvormanalysator volgens conclusie 79 met het kenmerk, dat de stuureenheid wordt gevormd door een eerste-in/eerste-uit willekeurig toegankelijk geheugen voor de opslag van digitale woorden, die de tijdstippen voorstellen waarop de verster-5 kings- en verschuivingsinformatie in de ontvangst- en opslagmiddelen opgeslagen worden, een eerste teller voor het leveren van een digitaal tempeersignaal, een digitale vergelijker die het uitgangssignaal van het eerste-in/eerste- uit willekeurig toegankelijk geheugen en van de eerste .teller ontvangt, 10 waarbij de digitale vergelijker een uitgangspuls levert als het digitale woord gelijk is aan het digiiaLe tempeersignaal, en een tweede teller die de uitgangspuls ontvangt en daarmee een adres levert.

9. Golfvormanalysator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de sig-naalanalysator een golfVormmonitor cmvat, waarbij een bedieningspersoon 15 zorgt voor terugkoppeling.

10. Golfvormanalysator volgens conclusie U, met het kenmerk, dat de gecomputeriseerde digitaliseereenheid gevormd wordt door rekenmiddelen voor het berekenen van de versterkings- en verschuivingsinformatie . en de tijd- en besturingsinfomatie uit een gedigitaliseerde golf-20 vorm afkomstig van een bidirectionele databus, een analoog-digitaalcmzetter voor de ontvangst van het uitgangssignaal van de programmeerbare versterker'en het daarvan cmzetten in. digitale woorden, en __ een geheugenstuureenheid voor.de ontvangst van de digitale woorden en de 25 besturing van het opslaan of het niet-opslaan daarvan. 8007018