Устройство для выделения экстремумов Советский патент 1987 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к радиоизерительной технике и может быть спользовано в устройствах для измеения параметров случайных процессов, Целью изобретения является расшиение диапазона рабочих частот.

На чертеже изображена структурная хема устройства. .

Устройство содержит генератор 1 мпульсов, амплитудно-импульсный моулятор 2, третий элемент 3 задержки, элемент 4 запрета, первый RS-триггер 5, усилитель-ограничитель 6, блок 7 сравнения, блок 8 вычитания, первый элемент И 9, второй RS-триггер 10, блок 11 задания порогового уровня, первый элемент 12 задержки, четвертый элемент 13 задержки, второй 14 и третий 15 элементы И, второй элемент 16 задержки и блок 17 адаптивной выборки, содержащий первый 18 и второй 19 запоминающие элементы, второй 20 и первый 21 ключи, четвертый 22 и пятый 23 элементы И и Т-триггер 24.

Устройство работает следующим образом.

Весь процесс функционирования устройства можно разделить на два этапа. Первый этап начинается с момента начала функционирования устройства и кончается установлением схемы в рабочее состояние, определяемое исследуемым случайным процессом. Исследуемая реализация случайного процесса модулирует в амплитудно-импульсном модуляторе 2 импульсы генератора 1 по амплитуде. Образующаяся последовательность импульсов поступает на первый вход блока 8 и: на информационный вход блока 17„ На входе блока 8 образуется сигнал разности ли ., величина которого пропорциональна разности между вел 1чиной напряжения, записанной в блоке 17 (О в исходном состоянии) и величиной амплитуды импульсов, поступающих на его первый вход. Сигнал разности ли с выхода блока 8 поступает на вход усилителя- ограничителя 6 и первый вход блока 7 сравнения. Сигнал на выходе блока 7 описывается выражением

и.

1 ,, еслиди;, Цд О,, если/iUU 0

где и величина порогового напряжения, задаваемого блоком 11 задания порогового уровня, т.е„ разрешающее

0

единичное напряжение будет возникать лишь в том случае, когда модуль величины сигнала разности 4 U превысит величину порогового напряжения ц «

8исходном состоянии на управляющий вход устройства действует низкий потенциал, в результате чего элемент

9закрыт. Поэтому первый RS-триггер 5 не изменяет своего состояния независимо от входного сигнала, а второй КЗ-триггер 10 находится в состоянии О и, следовательно, второй 14 и третий 15 элементы К закрыты. Выход5 ной сигнал устройства не наблюдается. При поступлении сигнала на управляющий вход устройства открывается элемент 9 и высокий потенциал подается через первый элемент 12 задержки на второй вход RS-триггера 10, Если при этом на выходе блока 8 мояуяъ сигнала разности 4J(j превышает величину порогового напряжения Lf , то на выходе блока 7 появляется импульс, , 5 который проходит через .открытый эле- мергт 9 и поступает на тактирующий вход RS-триггера 5, тактирующий вход Т-триггера 24 и на первый вход триггера 10, При этом триггер 5 занимает 0 положение, определяемое знаком реализации исследуемого процесса в данный момент времени„ Величина задержки элемента 12 выбрана равной периоду следования импульсов генератора 1, Поэтому в момент следования следующего за подачей сигнала на управляющий вход устройства тактового импульса сигнал на втором входе второго триггера 10 отсутствует, следовательно он не изменяет своего состояния, эле- менты 14 и 15 закрыты и сигнал на входе устройства отсутствует.

Блок 17 адаптивной выборки запоминает величину амплитуды исследуе- 5 мого процесса в данный момент и в следу1ощий такт его выходное напряжение соответствует величине этого записанного значения, Если и в этот момент величина сигнала на выходе блока 8 по модулю больше порогового

5

0

50

й

значения и, то вновь вырабатывается импульс блоком 7, который поступает на тактирующий вход первого триггера 5 и он занимает положение, определяемое уже приращением амплитуды исследуемого процесса.(положение триггера остается прежним, если знак приращения совпадает со знаком исследуемого процесса, и изменяется на противопо3

ложный - в противном случае). Кроме того, этот импульс с выхода 7 поступает на второй установочный вход второго триггера 10. Так как на первом установочном входе второго триггера 10 уже есть высокий потенциал, то он переходит в другое состояние, вследствие чего на его выходе появлется высокий потенциал, которьй задерживается в элементе 13 и поступа на вторые входы элементов 14 и 15. Блок 13 предназначен для исключения возможности выработки выходного СИГ7 нала в момент установки триггера в положение, определяемое приращением амплитуды исследуемого цроцесса. Выходы устройства открываются и все последующие перебросы триггера 5 отображаются появлением импульсов на первом или втором выходе утройст- ва (если переброс 1 - О, что соответствует максимуму, то наблюдается импульс на первом выходе устройства, если О - 1, что соответствует минимуму - на втором).

На этом первый этап функционирования заканчивается и начинается второй этап - этап работы .

Если исследуется достаточно высокочастотный процесс, то при каждом такте величина амплитуды импульсов на выходе блока 8 Л Ц по модулю превосходит значение порогового напряжения Uo, и блок 7 сравнения вырабатывает импульсы, при поступлении которых на тактирующий вход Т-триг- гера 24 блок 17 с каждым тактом за- поминает значенрш амплитуды входного сигнала и в последующий такт выдает это значение на выход, т.е. работает в режиме задержки входного сигнала на один такт. В этом режиме работы устройство работает следующим образом. В амплитудно-импульсном модуляторе 1 по закону анализируемого случайного процесса модулируют по амплитуде тактовые импульсы. Промо- дулированная последовательность тактовых импульсов поступает на вход блока 8 непосредственно и через блок М - на второй вход блока 8. После вычитания получается пачка импульсов временное положение и длительность которых определяется с точностью до одного такта интервала времени, в течение которых производная случайного процесса не меняет свой знак. Импульсы пачек, усиленные и ограни

96

ченные по амплитуде блоком 6, поступают на установленный вход триггера 5, на первый вход которого поступают импульсы с выхода элемента 4 запрета. Первый импульс пачки, поступая на триггер 5, переводит его в положение 1, в котором триггер 5 находится до тех пор, пока на него

не поступит импульс с выхода элемента 4 запрета. Импульсы на выходе элемента 4 запрета формируются при отсутствии импульсов на выходе усилителя-ограничителя 6. Следовательно,

переход триггера 5 из положения О в положение 1 соответствует временному положению максимума, а переход 1 - О - временному положению минимума. При исследовании медленно

меняющихся (низкочастотных) процессов задержка импульсов с выхода амплитудно-импульсного модулятора на один такт недостаточна, чтобы величина на выходе блока 8 JU бьша больше значения порогового напряжения U, , задаваемого блоком 11. Величина порогового напряжения U , задаваемая блоком 11, выбирается из условия

30

и.

и,

5

0

5

0

5

где напряжение шума на выходе

блока 8.

Следовательно блок 7 не формирует управляющего импульса и амплитуда импульса на выходе блока 17 не изменяется. Устройство функционирует таким образом до тех пор, пока за счет увеличения интервала между моментом выборки импульса, записанного в блоке 3, и моментом прихода очередного импульса с выхода блока 2, величина напряжения на выходе блока 8 4U по абсолютной величине не превысит значения порогового напряжения Uj . В момент превышения модулем величины 4 и значения порогового напряжения блок 7 вырабатывет импульс, который поступает на тактирующий вход первого RS-триггера 5 и на тактирующий вход блока 17. Под действием его блок 17 запоминает значение амплитуды импульса, действующего в этот момент на его информационный вход, и в следующий такт величина импульса на выходе блока 17 будет равна амплитуде вновь записанного в нем импульса. Последующее функционирование устройства аналогично описанному. Триггер 5 может изменять свое состояние лишь при значениях выходного напряжения блока 8 Л Up обеспечивающих надежную работу блоков 6 и 4.

Устройство завершает функционирование при снятии напряжения с управляющего входа. При этом закрывается первый элемент И 9, триггер 5 переводится в состояние О и на второй установочный вход триггера 10 действует низкий потенциал, исключающий возможность его перехода в другое состояние.

Блок 17 адаптивной выборки работает следующим образом.

На входы элементов И 22 и 23 поступают тактовые импульсы, которые, в зависимости от состояния триггера 24, проходят на выход элементов И 22 и 23. Пусть триггер 24 находится в состоянии О, в этом случае элемент И 23 открыт, а элемент И 22 закрыт, поэтому тактовые импульсы поступают на вход разрешения запоминания второго запоминающего элемента 19 и управляющий вход ключа 20. Под действием этих импульсов элемент 19 запоминает величину каждого из импульсов поступающих на информационный вход блока 17. Одновременно с этим на выходе блока наблюдаются импульсы, сформированные ключом 20, с амапиту- дой., равной величине записанной во втором запоминающем элементе 19. При приходе на тактирующий вход блока 17 импульса он поступает на вход триггера 24, под действием которого он переходит в другое состояние, вследствие чего элемент И 23 закрывается и открывается элемент И 22.

Поэтому тактовые импульсы поступают на вход разрешения запоминания элемента 18 и управляющий вход модулятора 2, теперь уже элемент 18 запоминает величину каждого из импульсов поступающих на информационный вход блока 17, а на его выходе образуютс импульсы, амплитуда которых равна величине, записанной в элементе 19« Дальнейшее функционирование аналогично описанному.

Фор- мул а изобретения

Устройство для выделения экстремумов, содержащее амплитудно-импульсный модулятор, блок вычитания RS

5

0

5

0

5

0

5

триггер, элемент запрета, первый элемент задержки,, усилитель-ограничитель и генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента запрета и с управляющим входом амплитудно-импульсного модулятора, информационный вход которого является информационнь1м входом устройства, а выход подключен к входу вычитаемого блока вычитания, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с установочным входом первого триггера и с вторым входом элемента запрета, выход которого подключен к входу сброса первого триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, в него введены блок сравнения, пять элементов И, три элемента задержки, второй RS- триггер, Т-триггер, два запоминающих элемента, два ключа и блок задания порогового уровня, выход которого подключен к входу задания поро-га блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого .элемента И, второй вход которого является входом запуска устройства и соединен с входом сброса второго RS-триг- гера и через первый элемент задержки- с первым установочным входом второго RS-триггера, второй установочньш вход которого подключен к выходу первого элемента И и к- тактирующим входам Т-триггера и первого RS-триг- гера, прямой и инверсный выходы первого RS-триггера через второй и третий элементы задержки подключены к первым входам соответственно второго и третьего элементов И, прямой выход второго RS-триггера через четвертый элемент задержки соединен с вторыми , входами-второго и третьего элементов И, прямой и инверсный выходы Т-триггера подключены к первым входам соответственно четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, выходы четвертого и пятого элементов И соединены с управляющими входами и входами разрешения запоминания соответственно первого котюча н первого запоминающего элемента и второго ключа и второго запоминающего элемента, информационные входы запоминающих элементов обьединены и подключены к выходу амплитудно-импульсного модулятора.

713395968

выходы первого и второго запоминающих читания, выход которого подключен к элементов подключены соответственно информационному входу блока сравне- к информационным входам второго и ния, выходы второго и третьего эле- первого ключей, выходы которых соеди- ментов И являются выходами устройст- нены с входом уменьшаемого блока вы- ва.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть инср.Вмд UвJ использовано в устройствах для измерения параметров случайных процессов. Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот. Устройство содержит генератор импульсов 1, амплитудно-импульсный модулятор 2, блок вычитания 8, RS-триггеры 5 и 10, Т- триггер 24, элемент запрета 4, усилитель-ограничитель 6, четыре элемента задержки 3, 12, 13, 16, блок 7 сравнения, пять элементов И 9, 14, 15, 22, 23, два запоминающих элемента 18, 19, два ключа 20, 21 и блок 11 задания порогового уровня. Устройство позволяет обнаружить экстремумы случайного процесса в широком диапазоне обрабатываемых сигналов. 1 ил. с (О W со со со сл со