Устройство для определения временного положения абсолютного максимума в реализации сигнала Советский патент 1987 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости пото- га жидкости и газов, в статистической радиотехнике при определении вре- менного положения импульсов и т.д.

Цель изобретения - повышение точности определения временного положения абсолютного максимума в реализации сигнала за счет исключения влияния неидентичности опорного и сигнального каналов, амплитуды сигнала, смещения .нуля и конечной величины усиления компаратора и более точного

фиксирования временного положения аб- 15 ходом элемента И 2, а S-вход - с вы- солютного максимума сигнала. Наиболь- ходом элемента И 18 и входом синхро- ший выигрыш достигается при медленно изменяющихся сигналах.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - эпюры, поясняю- 20 щие его работу.

Устройство содержит триггер 1,элемент И 2 и счетчик 3, вход сброса которого соединен с S-входом триггера 1 и шиной Пуск, а выход - с разом.

R-входом триггера 1, генератор 4 так- По сигналу Пуск производится товых импульсов, прямой выход которо- сброс счетчика 3 и регистры 9 и взводится триггер 1. Счетные импульсы (фиг.2г) с прямого выхода генератора 30 4 тактовых импульсов через элемент И 2 поступают на счетный вход счетчика 3, который после переполнения вырабатывает сигнал Стоп. Сбрасынизации регистра 9, вход синхрониза- дии регистра 21 соединен с выходом счетчика 3, счетчик 24, счетный вход которого соединен с выходом элемента И 16, вход сброса - с выходом эле мента И 17, а выход - с вторым входом блока 20 вычитания кодов.

Устройство работает следующим обго соединен с вторым входом элемента И 2, компаратор 5, сигнальный вход которого соединен с шиной Вход, триггер 6) D-вход которого соединен с выходом компаратора 5, а С-вход - с инверсным выходом генератора 4 тактовых импульсов, реверсивный счет- чИк 7, счетный вход которого соединен с прямым выходом генератора 4 тактовых импульсов, вход управления реверсом - с инверсным выходом триггера 6, а выход через цифроаналоговает триггер 1, в результате чего 35 формируется измерительный интервал (фиг.2а) времени Т t -t . Компаратор 5, триггер 6, реверсивный, счетчик 7 и ЦАП 8 образуют аналого-цифровой преобразователь (АЦП) следящевый преобразователь (ЦАП) 8 - с опор- 40 го типа.

ным входом компаратора 5, причем к опорному входу ЦАП 8 подключена шина опорного напряжения Ц, последовательно соединенные с выходом счетчика 7 регистр 9 и блок 10 сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом счетчика 7, а вход сброса регистра 9 - с шиной Пуск, элементы И 11 и 12, первые входы которых соединены с прямым выходом генератора 4 тактовых импульсов, а вторые - соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 6, счетчики 13 и 14, счетные входы которых соединены соответственно с выходами элементов И 11 и 12, а входы сброса соответственно с инверсным и прямым выходами триггера 6, триггер 15, S и R-входы которого соединены соответственно с

5

970032

выходами счетчиков 13 и 14, элементы 16, 17 и 18 И, вторые входы элементов И 17 и 18 и третий вход элемента 16 соединен с выходом блока 10 сравнения кодов, первые входы элементов И 17 и 18 - соответственно с выходами счетчиков 13 и 14, первый вход элемента И 16 - с инверсным выходом триггера 6, а второй вход - с выходом триггера 15,- последовательно соединенные счетчик 19, блок 20 вычитания кодов, регистр 21, дешифратор 22 и индикатор 23, причем счетный вход счетчика 19 соединен с выШ

ходом элемента И 2, а S-вход - с вы- ходом элемента И 18 и входом синхро-

разом.

низации регистра 9, вход синхрониза- дии регистра 21 соединен с выходом счетчика 3, счетчик 24, счетный вход которого соединен с выходом элемента И 16, вход сброса - с выходом элемента И 17, а выход - с вторым входом блока 20 вычитания кодов.

Устройство работает следующим обвает триггер 1, в результате чего формируется измерительный интервал (фиг.2а) времени Т t -t . Компаратор 5, триггер 6, реверсивный, счетчик 7 и ЦАП 8 образуют аналого-цифровой преобразователь (АЦП) следящеВеличина опорного напряжения U ЦАП 8, частота f генератора 4 и число двоичных разрядов п реверсивного счетчика 7 и ЦАП 8 выбираются из ловий

и

X макс

п 1о§2 К;

dU

dt

2L I t

макс

50

f - 2

где и ,

5

- наибольшее значение

входного сигнала, К - коэффициент усиления

компаратора 5.

При поступлении сигнала U на вход следящего АЦП на выходе компаратора 5 и на прямом и инверсном выходах триггера 6 образуются соответствен31

но последовательности имлульсов (фиг,2в,д,е). Последовательности импульсов, (фиг.2д,е) с прямого и инверсного выходов триггера 6 поступают соответственно на входы элементов И 11 и 12, на другие входы которых поступают импульсы (фиг.22) с прямого выхода генератора 4 тактовых импульсов. На выходах элементов И 11 и 12 образуются соответственно последовательности импульсов (фиг.2ж,з) Причем появление импульсов (фиг.2ж) соответствует нарастанию ступенчатого Ьпорного сигнала (фиг.2б) с выхода ЦДЛ 8, а появление импульсов (фиг.2з) - его уменьшению. Последовательности импульсов (2ж,з) посту пают на счетные входы соответственно счетчиков 13 и 14, на вхо ды сброса которых поступают соответственно последовательности импульсов (фиг.2е) Счетчики 13 и 14 являются счетчиками по модулю м ,3, на выходах которых после сброса появляется импульс после второго и через каждые (м-1) последующие (до сброса) счетные импульсы. На фиг.2 показана работа устройства с использованием счетчиков 13 и 14 по модулю .

На выходе счетчика 13 в результате счета образуется последовательность импульсов (фиг.2и), соответствующая нарастанию входного сигнала и JJ, а на выходе счетчика 14 - последовательность импульсов (фиг.2к),со- ответст1вующая снижению уровня входного сигнала U. Триггер 15 формирует интервалы времени (фиг.2л) от начала нарастания входного сигнала U до начала спада U, т.е. по последовательности (ф иг.2и) от счетчика 13 триггер 15 взводится, а сбрасывается последовательностью (фиг.2к) от счетчика 14. Так как в начальный мо- мен-г времени t регистр 9 сброшен в нулевое состояние, то на выходе блока 10 сравнения кодов устанавливается сигнал (фиг.2м), показывающий,что код счетчика 7, пропорциональный текущему значению уровня опорного сигнала (фиг.26), больше кода регистра 9, и разрешаюпщй прохождение сигналов через элементы И 16-18.

Сигналы (фиг.2 и,к) от счетчиков 13 и 14, проходя через элементы И 17 и 18 устанавливают счетчики 24 и 19 в исходное состояние. Причем счетчик 24 сбрасывается в нулевое состояние.

034

а вычитающий счетчик 19 устанавливается в состояние, соответствующее объему счетчика 3,

Счетчик 24 начинает счет после каждого импульса в последовательности (фиг.2и), прошедшего элемент И 17. Начиная с момента времени t, , входной сигнал и изменяется в пределах одной ступеньки выходного напряжекия ЦЛП 8. Б следствие этого в счетчике 24 за интервал времени от t до t записывается код, численное значение которого равно целой части () fp/2, поскольку с инверсного

выхода триггера 6 через элемент И 16 на счетный вход счетчика 24 приходит в это время последовательность импульсов с частотой fg/2.

Счет длится до момента времени

t , когда после первых двух спадов подряд ступенчатого опорного сигнала (фиг.2б) проходит сброс триггера 15 и запрещается прохождение счетных импульсов через элемент И 16.

Одновременно происходит установка счетчика 19 в исходное состояние и начинается обратный счет импульсов с частотой f с прямого выхода генератора 4 тактовых импульсов, прошедших

через элемент И 2.

Одновременно с установкой счетчика 19 импульсами (фиг.2н) с выхода элемента И 18 производится запись в регистр 9 кода К1 с выхода счетчика

7, соответствующего уровню опорного сигнала (фиг.26) в момент времени t . На выходе блока 10 сравнения кодов исчезает разрешающий сигнал (фиг.2м) и элементы И 16-18 запираются. Разрешающий сигнал (фиг.2м) появляется только после превышения опорным сигналом (фиг.26) уровня, соответствующего коду К1, после чего работа устройства аналогична работе в

инте;9в - времени () ..

В момент времени t очередной раз на выходе элемента И 18 появляется импульс. Счетчик 19 устанавливается в исходное состояние и начинает обратный счет. В регистре 9 записывается код К2 (фиг.2). В счетчике 24 хранится целая часть числа (t,) .

Если до окончания времени Т уровень сигнала (фиг.26) не превышает

уровень, соответствующий коду К2 регистра 9, то все последующие после момента времени t импульсы не проходят Через элементы И 16-18. По оконании времени Т останавливается обатный счет второго счетчика 19 (сраатывает триггер 1 и закрывает элеент И 2), с выхода которого код посупает на суммирующий вход С5лока 20 с ычитания кодов, на вычитаюЕций вход оторого поступает код с выхода счетчика 24, Разность кодов с выхода блока 20 вычитания кодов в момент вреени t импульсом переполнения счет- JO чика 3 переписывается в регистр 21,с которого через дешифратор 22 поступают на индикатор 23, где производится отображение информации. В момент времени t j в счетчике 24 запи- t5 сывается число N, а в момент времени t (конец времени измерения) в счетчике 19 записывается число N 2 (Т-Т ) fg.Ha выходе блока 20 вычитания кодов устанавливается 20 код NH - N, (, /2) „ Т f .Это значение кода пропорционально величине времени Т, , равной

Л

времени от начала измерения t до момента t прохождения абсолютного мак 25 симума сигнала,

Очевидно, что погрешность измерения практически не зависит от смещения нуля компаратора 5, так как экстремумы входного сигнала и выходно- 30 го (апроксимирующего) сигнала ЦАП 8 совпадают по времени с погрешностью апроксимации да 1/fo,, где. f о - частота генератора 4 тактовых импульсов .35

Формула изобретения

Устройство для определения временного положения абсолютного максимума в реализации сигнала, содержащее пер- 40 вый триггер, прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к счетным входам первого и второго счетчиков, выход первого счетчика 45 подключен к синхровходу первого регистра и R-входу первого триггера,а вход сброса первого счетчика соединен с S-входом первого триггера и с шиной Пуск, генератор тактовых им- 50 пульсов, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, компаратор, сигнальный вход которого соединен с шиной Вход, выходы второго счетчика подключены 55 к суммирующему входу блока вычитания кодов, вы}соды которого через последовательно соединенные первый регистр

и дешифратор подключены к входам индикатора, отличающееся тем, что, с целью повьшшния точности, в него введены цифроанапоговый преобразователь, реверсивный счетчик блок сравнения кодов, второй регистр второй и третий триггеры, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, третий, четвертый и пятый счетчики, причем прямой выход генератора тактовых импульсов подключен к первым входам второго и третьего эле NfeHTOB И и к счетному входу реверсивного счетчика, вход управления реверсом которого подключен к инверсному выходу второго триггера,второму входз третьего элемента И, входу сброса третьего счетчика и первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом третьего триггера, S-вход которого соединен с выходом третьего счетчика и первым входом пятого элемента И, R-вход третьего триггера соединен с выходом четвертого счетчика и первым входом шестого элемента И, выход которого подкл:ючен к S-входу второго счетчика и синхровходу второго регистра, вход сброса которого соединен с шиной Пуск, а выходы с первыми входами блока сравнения кодов, вторые входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика, информационным входам второго регистра и информационным входам цифроаналогового преобразователя, сигнальный вход которого подключен к шине опорного напряжения, а выход - к опорному входу компаратора, выход которого подключен к D-входу второго триггера, С-вход которого соединен с инверсным выходом генератора тактовых импульсов, а прямой выход - с вторым входом второго элемента И и входом сброса четвертого счетчикД} счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента И, счетный вход третьего счетчика соединен с выходом второго элемента И, выход блока сравнения кодов подключен к вторым входам пятого и шестого элементов И и третьему входу четвертого элемента И, выход которого под- ключен к счетному входу пятого счетчика, вход сброса которого подключен к выходу пятого элемента И, а выходы - к вычитающему входу блока вычитания кодов.

6

i

д

е

ж

3 и к л

Не И

ПППППППППП П ПП1-1ППП П ППППП П ПППП 1ППППЛ П ППППП П П ПППГПППП ПППППППГ

fliiniimniminniiii n on

поп П пуппи и fan

flnnnn n n nnnniinnii n n ппошйммJULfliBLnnii

1 I i

i i

1

I

i I

11

JL

1-1ППП П ППППП П ПППП П ПППГПППП ПППППППГ

-t t f t -t

t -t -t

поп П пуппи и fan

n ппошйммJULfliBLnnii

i

1

i I

11

Редактор И. Касарда

Составитель Л..Плетнева

Техред А.Кравчук Корректоре, Черни

778/50

Тираж 371Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Фиг. 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости потока жидкости и газов, в статистической радиотехнике при определении временного положения импульсов и т.д.Целью изобретения является повышение точности определения временного положения абсолютного максимума в реализации сигнала.Цель достигается за счет исключения влияния неидентичности опорного и сигнального каналов, амплитуды сигнала, смешения нуля и нечной величины усиления компарато- ра и более точного фиксирования временного положения абсолютного магси- мума сигнала. Наибольший выигрыш достигается при медленно изменяющихся сигналах. Устройство содержит триггер 1, элемент И 2, счетчики 3 и 19, генератор 4 тактовых импульсов, компаратор 5, блок 20 вычитания кодов, регистр 21, дешифратор 22, индикатор 23. Введены цифроаналоговый преобразователь 8, реверсивный счетчик 7, блок 10 сравнения кодов, регистр 9 триггеры 6 и 15, элементы И 11, 12, 16, 17, 18, счетчики 13, 14, 24, образованы новые функциональные связи. 2 ил. I (Л