Устройство для фиксации временного положения сигнала Советский патент 1987 года по МПК G04F10/04 

ной технике и может быть использовано в измерительных и автоматизированных системах обработки сигналов,

Цель изобретения - повышение точности фиксации временного положения сигнала.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для фиксации временного положения сигнала; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов .

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок

10

значение которого сохраняется на выходе АЦП 1 неизменным до следующего запускающего импульса. Поскольку регистр 7 в исходном Состоянии был установлен в О, то при появлении на выходе АЦП 1 кода, отличного от нуля, на выходе блока сравнения 2 появляется сигнал 1, свидетельствующий о то м, что текущее значение кода исследуемого сигнала на выходе АЦП 1 превьшает значение кода, хранящегося в регистре 7. Выходной сигнал блока сравнения 2 отпирает элемент И 6 и

сравнения 2, комцаратор нуля 3, гене- 5 по сигналу генератора 4, задержанному

ратор 4, элемент задержки 5, элемент И 6, регистр 7, дискриминатор уровня 8, триггер 9, элемент И 10, счетчик I1, входную 12 и выходную 13 шины.

Входная шина 12 подключена к информационному входу АЦП 1, выход которого соединен с информационным входом регистра 7, первым входом блока

элементом задержки 5, производится запись кода с АЦП I в регистр 7.

На каждом последующем шаге дискретизации сигнала производится сравне- 20 ние выходных кодов АЦП 1 и регистра 7 с помощью блока сравнения 2, и каждый раз, когда код с АЦП оказывается больше кода в регистре 7, содержимое последнего заменяется новым значением

сравнения 2 и входом компаратора ну- кода с АЩ1 1. Таким образом, в региля 3, выход которого подключен к R- входу триггера 9, S-вход которого соединен с тактовым входом регистра 7 и выходом второго элемента И 6, первый вход которого через элемент задержки 5 подключен к выходу генератора 4, тактовому входу А1Щ 1 и первому входу первого элемента И 10, выход которого соединен со счетным входом счетчика 11, выход переполнения которого является выходом устройства и подключен к входу обнуления регистра 7, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения 2 и

входом дискриминатора уровня 8, выход 40 ствует, триггер 9 переключается некоторого подключен к второму входу которое время по случайному закону

первого элемента И 10, причем прямой выход триггера 9 соединен с входом обнуления счетчика 11, а выход Меньше блока сравнения подключен к второму входу второго элемента И 6.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии регистр 7,

счетчик 1 и АЦД 1 установлены в ну- 50 t переключается в О . До появления

второй полуволны сигнала код в реги- стре 7 не достигает заданного значения порога и на выходе дискриминатора уровня 8 (представляющего собой 55 в простейшем случае схему ИЛИ, подключенную к старшим разрядам регистра 7) сохраняется О, запрещающий прохождение импульсов с генератора 4

левое состояние.

На выходе компаратора нуля 3 при этом сигнал имеет уровень 1, а по выходам блока сравнения 2 и дискриминатора уровня 8 - уровень О.

Исследуемый сигнал, поступающий на шину 12 устройства, преобразуется в АЦП 1 (по запускающему импуль

значение которого сохраняется на выходе АЦП 1 неизменным до следующего запускающего импульса. Поскольку регистр 7 в исходном Состоянии был установлен в О, то при появлении на выходе АЦП 1 кода, отличного от нуля, на выходе блока сравнения 2 появляется сигнал 1, свидетельствующий о то м, что текущее значение кода исследуемого сигнала на выходе АЦП 1 превьшает значение кода, хранящегося в регистре 7. Выходной сигнал блока сравнения 2 отпирает элемент И 6 и

элементом задержки 5, производится запись кода с АЦП I в регистр 7.

На каждом последующем шаге дискретизации сигнала производится сравне- 20 ние выходных кодов АЦП 1 и регистра 7 с помощью блока сравнения 2, и каждый раз, когда код с АЦП оказывается больше кода в регистре 7, содержимое последнего заменяется новым значением

стре 7 запоминаются последовательно возрастающие значения кодов.

Одновременно с обновлением кода в регистре 7 выходной сигнал второго элемента И 6 воспроизводит установку в I состояние триггера 9 (или подтверждает его I состояние).

Установка в О триггера 9 производится с помощью компаратора нуля 3, который вырабатывает сигнал при нулевом значении кода на выходе АЦП 1 .

До момента t (фиг. 2), когда анализируемый сигнал практически отсут- .

под действием шумов до тех пор, пока в регистре 7 не установится код максимального значения шума на интерва- 5 ле от начального сброса- до момента t .

При появлении первой полуволны

сигнала в момент t, триггер 9 так

111 fi I (

же устанавливается в

а в момент

через элемент И 10. В момент t, код в регистре 7 достигает значения Upop при этом дискриминатор уровня 8 переключается в состояние 1 и на счетный вход счетчика I1 через элемент И 10 начинают поступать импульсы с генератора 4.

До момента t сигналы, поступающие на счетный вход счетчика 11, не изменяют его состояния, так как триггер 9, находящийся в 1 состоянии, удерживает счетчик 1I в нулевом состоянии по цепи сброса. G момента t, когда триггер 9 устанавливается в О, счетчик 1I начинает отсчитывать код временного интервала. В момент tg мгновенное значение сигнала превы- щает ранее измеренный максимум второй полуволны, и триггер 9 вновь устанавливается в 1, сбрасывая счет- чик 11 и удерживая его в О состоянии до момента t, пока не закончится полуволна абсолютного максимума.

Начиная с момента t счетчик 11 вновь переходит в режим измерения временного интервала. Разрядность счетчика 11 выбирается с таким расчетом, чтобы в момент tj. появления импульса переноса на его выходе уро- .вень сигнала уменьшился до вели- чины ниже порога обнарз ения с тем, чтобы на спаде данного сигнала не было сформировано еще одной (ложной) временной отметки о положении сигнала. Выходной сигнал переноса счетчи- ка 11, являющийся временной отметкой и сдвинутый на фиксированный интервал времени Т относительно момента окончания максимальной полуволны сигнала, поступает на щину 13 устройства и на вход установки нуля регистра 7.

Появление после сброса регистра 7 на выходе АЦП 1 кода, отличного от

нуля, приводит к установке в 1

триггера 9 и сбросу счетчика I1, в результате чего устройство устанавливается в исходное состояние..

Повьшение точности достигается за счет исключения ошибки в определе- НИИ временного положения сигнала, имеющего колебательный характер за счет измерения абсолютного мак;симума и привязки .точки отсчета к максимальной полуволне сигнала, а не к любой другой, случайно пересекающей фиксированный уровень порога обнаружения.

с

fO /5 0

5 30 5 0

5

0 5

Кроме того, точка пересечения нулевого уровня максимальной полуволной может быть зафиксирована значительно точнее из-за максимальной крутизны фронта, чем точка песечения нулевого уровня в области начала сигнала, где крутизна фронтов значительно ниже, а влияние шумов оказывается существенным.

В устройстве временное положение сигнала фиксируется по моменту пересечения максимальной полуволной нулевого уровня, когда крутизна отрицательного фронта достигает максимальной величины, и положение точки пересечения нулевого уровня не зависит от абсолютной величины сигнала.

Формула изо б р е т е к к я

Устройство для фиксации временного положения сигнала, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход.которого является входом устройства, триггер, дискриминатор уровня, компаратор нуля, счетчик, генератор и первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом генерат ора, выход элемента И подключен к тактовому входу счетчика, выход которого является выходом устройства, выход компаратора нуля подключен, к входу установки нуля триггера, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности фиксации временного положения сигнала, в него введены элемент задержки, блок сравнения, регистр и второй элемент И, первый вход которого подключен через элемент задержки к выходу генератора и к входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с информационным входом регистра, с входом компаратора нуля и с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом регистра и с входом дискриминатора уровня, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход блока сравнения подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации регистра и входом установки единицы.триггера, выход которого подключен к входу установки нуля счетчика, выход которого соединен с входом установки нуля регистра.

П

Вход 12

Выход А тригге- m раз

код в

кеп

Выход fj

Л

фиг,2

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных автоматизированных системах обработки сигналов. Цель нзобретения - повышение точности фиксации временного положения сигнала. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, компаратор 3 нуля, генератор 4, элемент И 6, регистр 7, дискриминатор 8 уровня, триггер 9, счетчик 11, входную 12 и выходную 13 шины. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены блок 2 сравнения, элемент 5 задержки и второй элемент И 10. В устройстве временное положение сигнала фиксируется по моменту пересечения максимальной полуволной нулевого уровня, когда крутизна отрицательно- .го фронта достигает максимальной величины, и положение.точки пересечения нулевого уровня не зависит от абсолютной величины сигнала. 2 ил. (Л cpue.j