Цифровой указатель экстремумов Советский патент 1985 года по МПК G01R19/04 

,1 изобретение .относится к цифровой вычислительной технике и устройствам регулирований и может быть использовано для ввода в ЦВМ экстр мальных значений аналоговых сигналов. Целью изобретения является по вьппение быстродействия устройства На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства Устройство содержит пороговое ус-Тройство 1, срабатьтающее при превышении сигналом порога, начал ное значение которого Ujвыбрано вблизи нуля,пороговое устройство 2 срабатывающее при превьппении порогом величины сигнала, начальное значение порога Uj выбрано вблизи нуля и соответствует мини мально возможному уровню сигна ла , причем и, U + uU Устройство также содержит порогово устройство 3, срабатыв ающее при превьвшении сигналом порога, равног Ьи uU ,пороговое устройство 4 срабатывающее при превышении порогом величины сигнала, при этом значение порога равно , триггер 5, представляющий собой RS - триггер с цепью установки нуля на выходе, реверсивные счетчики 6 и 7 одинакового объема , где и/ио1кс максимал ное значение входных сигналов фор мирователи 8 и 9 уравновешивающего напряжения с дискретами выходного напряжения, соответственно равными Аи и uV, представляющие собой ДАЛ, схемы 10 и 11 блокировки, выполненные, например, на основе инверторов, ал -ёбраический сумматор 12, вьшолненный, например, на опер ционном усилителе. Входы пороговых устройств 1 - 4 ,объединены и соединены с выходом алгебраического сумматора 12. Выходы пороговых устройств 1 и 2 соеди нены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 6 и соответственно через схемы 11 и 10 блокировки - с входами триггера 5, выход которог является выходом устройства. Выходы пороговых устройств 3 и 4 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 7, управляющими входами схем 10 и 11 блоки32ровки, обнуляющим и установочным входами реверсивного счетчика 6, выходы которого соединены с входами формирователя 8 уравновешивающего напряжения, выход которого соединен с опорными входами пороговых устройств 1 и 2, Выходы реверсивного счетчика 7 соединены с входами формирователя 9 уравновешивающего напряжения, выход которого соединен с вычитающим входом алгебраического сумматора 12, суммирующий вход которого соединен с входом устройства. Устройство работает следующим обipa.soM. Импульс обнуления по цепи обнуле,иия обнуляет реверсивные счетчики 6 и 7 и устанавливает триггер 5 в состояние О на выходе, при этом напряжение на выходе формирователей 8 и 9 уравновешивающего напряжения равно нулю. При появлении сигнала на входе устройства, уровень которого больше минимально возможного на величину uU , срабатывает пороговое устройство 1, и сигнал 1 с его выхода, поступад на триггер 5, через схему 11 блокировки устанавливает на его выходе сигнал 1 , подготавливая фиксацию максимума, а при поступлении на суммирующий вход реверсивного счетчика 6 фиксируется на его выходе в виде единицы младшего разряда , при этом с выхода формирователя 8 уравновешивающего напряжения на опорные входы пороговых устройств 1 и 2 подается дискрета уравновешивающего напряжения iU , которая возвращает пороговое устройство- 1 в исходное состояние. Схема 11 блокировки открыта для прохождения импульсов с выхода . порогового устройства 1, поскольку на ее управляющем входе и выходе порогового, устройства 4 сохраняется сигнал с разрешающим уровнем О. Дальнейшее повышение напряжений на входе линейно передается на выход алгебраического сумматора 12, приводя ;к очередным срабатываниям порогового устройства 1, накоплению импульсов реверсивным счетчиком 6, причем формирователь уравновешивающего напряжения 8 следит за возрастающим на входе 3 напряжением, а триггер 5, который сработал от iic-piioro импульса, не меняет своего состояния на выходе,Если сигнал на входе и выходе алгебраического сумматора 12, не превысив порога срабатывания порогового устройства 3дУ , уменьшается, то как только он станет меньше на одну дискрету ли установленного уравновешивающего напряжения, срабатывает пороговое устройство 2, и импульс 1 с его выхода перебрасывает триггер 5 в состояние О на его выходе, фиксируя максимум и подготавливая фиксацию минимума, а при поступлении на вычитающий вход реверсивного счетчика 6, уменьшает на единицу количество накопленных импульсов, тем самым уменьшая урав новешивающее напряжение с выхода устройства 8 на одну дискрету uU. При этом пороговое устройство 2 возвращается в исходное состояние с уровнем О на его выходе. При дальнейшем снижении напряжения очередные срабатывания порогового устройства 2 приводят к уменьшению числа накопленных импульсов реверсивного счетчика 6 и уравновешивающего напряжения с выхода устройства 8, которое следит |за уровнем уменьшающего сигнала. Если сигнал снова увеличивается то как только величина сигнала стане больше на одну дискрету Д U установившегося уравновешивающего напряжения, вновь срабатывает пороговое устройство 1, которое сигналом 1 перебрасывает триггер 5 в состояние с уровнем 1 на выходе фиксируя минимум сигнала и т.д. Если уровень сигнала с выхода алгебраического сумматора 12 превьшгает величину порога срабатывайия V порогового устройства 3, на его выходе появляется сигнал 1, который поступает на сум мирующий вход реверсивного счетчика 7, при этом с выхода формирователя 9 уравновешивающего напряжения подается на вычитающий вход алгебраического сумматора 12 дискретаuV уравновешивающего напряжения, которая уменьшает на одну ступень а V выходной сигнал алгебраического сумматора 12, который вновь становится меньше 334 порога срабатывания порогового устройства 3. Сформированный ,мпульс 1 с выхода порогового устройства 3 одновременно подается на управляющий вход схемы 10 блокировки, запрещая прохождение единичных импульсов с выхода порогового устройства 2, которые формируются при скачкообразном уменьшении сигнала на выходе алгебраического сумматора 12, при этом на выходе триггера 5 сохраняется сигнал 1,соответствующий возрастанию сигнала. Одновременно импульсом с выхода порогового устройства 3 обнуляется реверсивный счетчик 6, при этом напряжение на выходе формирователя 8 уравновешивающего напряжения становится равным нулю, и пороговое устройство 1, реверсивный счетчик 6 и формирователь 8 уравновешивающего напряжения вновь начинают отслеживать увеличивающийся от малых уровней сигнал с выхода алгебраического сумматора 12 в пределах новой дискреты напряжения Ь V , отмечая его экстремумы .на выходе триггера 5. Для того, чтобы не наступало переполнение реверсивного счетчика 6, объем счетчика N выбирается большим, . Таким образом, при сигнале большого уровня вследствие срабатываний порогового устройства 3 , накопления. импульсов реверсивным счетчиком 7 , напряжение с выхода формирователя 9 уравновешивающего напряжения с помощью алгебраического сумматора 12 компенсирует часть входного сигнала, оставляя на выходе алгебраического сумматора часть входного сигнала с изменением в пределах одной дискреты i V .При уменьшении входного сигнала больше, чем на величину U V ,напряжение на выходе алгебраического сумматора 12 становится несколько меньше порога устройства 4, вследствие чего последнее срабатывает, и сигнал 1 на его выходе уменьшает число накопленных реверсивным счетчиком 7 импульсов на единицу, при этом напряжение на выходе формирователя 9 уравновеШивающего напряжения уменьшается на величину дискреты А V , и увеличенное на А V напряжение на выходе алгебраического сумматора 12 .возвращает пороговое устройство 4 в исходное состояние. Сформированный таким образом импульс 1 с выхода порогового устройства 4, поступая на установочньй вход реверсивного счетчика 6, устанавливает единицы на его выходе, а поступая на управляющий вход схемы блокировки 11, запрещает прохождение импульсов с выхода порогового устройства 1 на вход триггера 5, и на его выходе сохраняется сигнал О, соответствующий уменьшению сигнала на входе. Реверсивный счетчик 6 и формирователь 8 уравновешивающего напряжения вновь начинают отслеживать уменьшающийся от больших уровней сигнал с выхода алгебраического сзпматора 12 в пределах новой дискреты напряжения и V . Таким образом, при уменьшении сигнала от больших уровней до малых вследствие срабатывания порогового устройства 4, вычитания импульсов в реверсивном счетчике 7 напряжение с выхода формирователя 9 уравновешивающего напряжения с помощью алгебраического сзгмматора 12 компенсирует часть уменьшающегося -входного сигнала, оставляя на выходе алгебраического сумматора 12 часть входного сигнала с изменением в пределах одной дискреты aV. .

Таким образом, первая часть ,схемы, состоящая из пороговых устройств 3 и 4, реверсивного счетчика 7, формирователя 9 уравновешивающего - напряжения и алгебраического сумматора 12, следит за большими изменениями входного сигнала, формируя на выходе алгебраического сумматора 12 сигнал в преде- & V . Другая часть

и

лах

С мин

схемы, состоящая из пороговых устройств 1 и 2, реврсивного счетчика 6, формирователя 6 уравновешивающего напряжения, отслеживает малые изменения сигнала в пределах указанного диапазона. Моменты переброса триггера 5 отмечают экстремумы входного сигнала, а схемы 10 и 11 блокировки устраняют возможность ложных срабатываний триггера 5 от логических сигналов, сформированных второй частью схемы в моменты скачков U V напряжения с выхода первой части схемы,При одной и той же точности фиксации экстремумов ли по сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство позволяет снизить разрядность применяемых формирователей уравновешивающего напряжения 8 и самым повышая технологичность изготовления устройства, или при одинаковой, разрядности - повысить точность фиксации экстремумов.

Для получения цифрового представления входного сигнала, можно использовать информацию с выходов реверсивных счетчиков 6 и 7, где текущий уровень входного сигнала записан в двоичном коде, при этом UB/ U,V. Nj +bU- N., где N j. , Ng- показания счетчиков.

ЦИФРОВОЙ УКАЗАТЕЛЬ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащий первое и второе пороговые устройства, входы которых объединены, первый реверсивный счетчик, первый вход которого соединен с выходом первого порогового устройства, второй вход упомянутого реверсивного счетчика- соединен с выходом второго порогового устройства, триггер и формирователь уравновешивающего напряжения, причем выходы реверсивного счетчика соединены с входами формирователя уравновешивающего напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого порогового устройства, выход тригггера является выходом всего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены алгебраический сумматор, второй формирователь уравновешивающего напряжения, второй реверсив} ый счетчик, третье и четвертое пороговые устройства, первая и вторая схемы блокировки, причем второй вход второго порогового устройства объединен с входом первого порогового устройства,первый вход алгебраического сумматора является входом устройства, второй вход алгебраического сумматора соединен с выходом второго Формирователя уравно вешивагощего устройства, выход алт гебраического сумматора соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого пороговых устройств, вторые входы третьего и четвертого пороговых устройств являются опорными, выход третьего порогового устройства соединен с первым входом второго реверсивного счетчика, выход четвертого порогового устройства соединен с (Л вторым входом второго реверсивного счетчика, выходы которого Соединены с соответствующими им входами второго формирователя уравновешивающего устройства, выход первого порогового устройства . соединен с первым входом первой схемы блокировки, выход второго порогового устройства соединен ч1 с первым входом второй схемы со со со блокировки, выход третьего порогового устройства подключен к второму входу второй схемы блокировки, к третьим входам первого реверсивного счетчика, выход четвертого порогового устройства подключен к второму входу первой схемы блокировки и четвертому iвходу реверсивного счетчика, выход (первой схемы блокировки соединен с первым входом триггера, а выход второй схемы блокировки соединен с вторым входом триггера.