Устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов Советский патент 1983 года по МПК G08C15/06 

Устройство относится к информационно-измерительной технике и может быть испЬльзовано в измерительных системах с сжатием данных, а также в случаях, когда требуется сокращение избыточной информации.

По основному авт. св. № 886030 известно устройство для адаптивной временной дискретизации.сигналов, содержащее первый ключевой элуемент, информационный вхбд которого объеди нен с информационным входом первого элемента задержки и подключен к входной шине, выход первого ключевого элемента соединен с информационным входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с первым входом блока разности, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, управляемый генератор импульсов , выход которого соединен с управляющитли входами первого ключевого элемента, фильтра нижних частот и первого элемента задержки, а также дифференцирующий блок, блок управле-; ния, второй ключевой элемент и второй элемент задержки, выход первого элемента задержки соединен через второй элемент задержки с информационным входом второго ключевого элемента и

через дифференцирующий блок - с первым входом блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом блока разности и шиной управления, выход блока управления соединен со входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с управляю1дам

10 входом второго ключевого элемента, выход которого подключен к выходной шине С.

Это устройствр, в котором основным элементом является управлякадий фильтр нижних частот ФНЧ), обеспе15чивает точную дискретизацию измерительных сигналов при изменении частоты в широких пределах и переходных процессов при переходе от одной частоты к другой.

20

Однако использование такого устройства в многоканальных вариантах приводит к неоправданному росту частоты дискретизации в моменты переключения каналов за счет инерционности

25 ФНЧ, что резко снижает Эффективность работы всего устройства. Переходные процессы на выходе(ФНЧ происходя при значительных изр1ерениях постоянных составляющих коммутируемых сигна30 лов. В результате за счет изменения разностного сигнала в момент перехо ного процесса частота дискретизации увеличивается независимо от частоты регистрируемого сигнала. В многоканальных вариантах с час тым переключением каналов это может привести к такому росту избыточных дискретных сигналов, при котором эффективность использования известного устройства окажется крайне низ кой, что сужает область его примене ния . Целью изобретения является расши рение области применения устройства Эта цель достигается тем, что в устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов введены коммутатор, формирователь импульсов, усилитель мощности, блок ключевых элементов и дополнительные входные шины, информационные входы коммутатора подключены к входн лм ши нам, первый выход коммутатора соеди нен с информационным входом первого ключевого элемента/и через усилител мощности с информационным входом блока ключевых элементов, второй выход коммутатора через форг шровател соединен с управляющим входом блока ключевых элементов, выход которого соединен со вторым управляющим вхо,дом фильтра нижних частот. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная схемы фильтр ,нижних частот и блока ключевых элементов, на фиг. 3 - эпюры напряжени поясняющие работу устройства. Устройство содержит (фиг. I) клю чевой элемент 1. фильтр 2 нижних ча тот (ФНЧ), блок 3 разности, первый .элемент 4 задержки, дифференцирующий блок 5, управляемый генератор 6 импульсов, блок 7 управления, второй элемент 8 задержки, второй ключевой элемент 9, коммутатор 10, формирователь 11.импульсов, усилитель 12 мощности, блок 13 ключевых элементов входные шины 14) - 14ц, выходную шину 15 и шину 16 управления, Фильтр нижних частот (фиг. 2) содержит детектор 17, информационный вход 18, управляющий вход 19, выход 20 (выходная эпюра 20) , кроме того, показаны управляющий вход 21 я информационный вход 22 блока 13. Устройство работает следующим образом. Информационные сигналы от источников информации через шины 14 14 поступают на коммутатор l6, с выхода которого сигналы (фиг. 3, эпюра 20) поступает на ключевой элемент 1, элемент 4 задержки и усилитель 12 мощности. После дискретизации с частотой импульсов, поступающих с выхода генератора 6 импульсов сигнал поступает на фильтр 2 (выход 18, который осуществляет операцию восстановления входного сигнала по его дискретным значениям, т. .е. на выходе 20 фильтра 2 напряжение пропорционально модели входного сигнала. По управляемому входу 19 .фильтра 2.с помощью детектора 17 (фиг. 2} производится настройка полосы пропускания фильтра в соответствии с максимальной частотой спектра сигнала в каждый момент времени. Применение фильтра 2 эквивалентно применению аппроксимирующего полинома высокого порядка, что позволяет получить высокие коэффициенты сжатия. При этом ширину полосы пропускания фильтра 2 пропорциональна частоте импульсов генератора 6. Частота им;пульсов определяется величиной погрешности аппроксимации входного сигнала, которая задается через шину 16, в блоке 7 управления. G элемента 4 задержки и фильтра 2 сигналы поступают на блок 3 разности, который формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный разности этих сигналов. Элемент 4 задержки служит для учета задержки, вносимой филБтром 2. Задержка фильтра 2 меняется в зависимости от полосы частот, поэтому время задержки , элемента 4 должно изменяться в соответствии с частотой генератора 6. С выхода блока 3 сигналы проходят в блок 7 управления. Блок 7 управления состоит (на фиг. 1 не показаны) из последовательно включенных сумматоров сигналов, поступающих с блоков 3,5 и шины 16, и ячейки памяти сигнала управления генератором б, а также подключенного к ячейки памяти-генератора, периодически понижающего уровень сигнала управления, поступающего на генератор б импульсов (который является функцией сиг-, налов блока 3, дифференцирующего блока 5 и заданного сигнала ошибки с шины 16). При отсутствии сигнала с блока 3 и 5 выходной сигнал с блока 7 управления автоматически уменьшается до.появления разрешенного сигнала разности, что ведет к пропорциональному снижению частоты импульсов дискретизации генератора 6 и уменьшению избыточности в сообщениях. Дифференцирующий блок 5 повышает быстродействие блока 3 разности и расширяет его динамический диапазон в области малых сигналов (так как при малых уровнях сигналов с фильтра 2 и элемента 4 затруднено получение эффективного разностного сигнала с выхода блока 3).. Информационный сигнал после временного сдвига элементами 4 и 8 задержки еще раз дискретизируется с помощью, ключа 9 импульсами , которые вырабатывает генератор 6 VB результате обработки сообщений

фильтром 2 и блоками 3, 5 и Т), и поступает на выходную шину 15. Элемент 8 необходим для сдвига информационного сигнала на время, необходимое для обработки сообщений в блоках 3, 5 и 7,

В результате при резком изменении сигнала на входе 14 с. помощью ключевого элемента 1, фильтра 2 блоков 3, 5 и 7 и элемента 4 .задержки изменяется частота дискретизации и так как входной сигнал задерживается на время их реакции, новый устанавливающийся сигнал дискретизации попадает в требуемую зону и дискретизация входного сигнала производится с заданной точностью (фиг. 3).

Со второго выхода коммутатора 10 в моменты переключения информационных каналов поступают тактовые импульсы на формирователь 11, с выхода которого сформированные по длительности импульсы поступают на вкод 21 блока 13 ключевых элементов ,фиг. 1, 2). В результате усиленный по мощности информационный сигнал через вход 22 и ключи блока 13 быстро перезаряжает конденсаторы ФНЧ дс необходимого уровня эпюры 20,23) :И устройство вырабатывает сигнал управления на генератор 6, который, в свою очередь, формирует импульсы дискретизации требуемой частоты (фиг. 3, эпюра 19) в момент переходного процесса (фиг, 3, эпюра 24.

Введение в устройство дополнительной схемы йЬдавления переходных процессов ФНЧ сокращает число дискретных выборок до Нормы. Таким образом, предлагаемое устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов позволяет производить оптимальную дискретизацию и в многоканальном варианте, что равширяет область его применения.

Формула изобретения

10

Устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов по авт. св. № 886030, отличайте ес я тем, что, с целью расширения

области применения устройства, в него введены коммутатор, формирователь импульсов, усилитель мощности, блок ключевых элементов и дополнительною входные шины, информационные входы коммутатора подключены к входным

шинам, первый выход коммутатора

соединен с информационным входом первого ключевого элемента и через усилитель мснаности - с информационным входом блока ключевых элементов(

второй выход коммутатора через форма роваталь импульсов соединен с управ- ляющим входом блока ключевых элементов, выход которого соединен с вторым управляющим входом фильтра нижних

частот.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 886030; кл. G 08 С 15/06, 1980 (прототип).

.

с-с

ч

Г7

20

.JC

I