Адаптивный временной дискретизатор Советский патент 1988 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может исполь г/оваться в телеметрических системах, где требуется сжатие передаваемой ий формации.

Цель изобретения повьшение информативности дискретизатора.

На фиг. 1 представлена структурна схема адаптивного временного дискре- тизатора; на фиг.2 - функциональная схема функционального генератора; на фиг.З - функциональная схема пикового детектора; на фиг.4 - график, поясняющий метод сжатия.

Адаптивньш временной дискретизато содержит (фиг.1) блок 1 памяти, первый 2, третий 3 и второй 4 вычитате- ли, функциональный генератор 5, первый 6, третий 7 и второй 8 цифроана- логовые преобразователи, первьш 9 и второй 10 пиковые детекторы, первый 11 и второй 12 цомпараторы, элемент ИЛИ 13, элемент И 14 и триггер 15.

Функциональный генератор содержит (фиг. 2) генератор 16 импульсов, делитель 17 частоты, первый 18, второй 19 и третий 20 счетчики импульсов, блок . 21 сравнения и регистр 22 сдвига.

Пиковый детектор содержит первый 23 и второй 24 операционные усилители, выпрямитель (диод) 25, ключ 26,

накопитель (конденсатор) 27 и шину

28 нулевого потенциала.

Дискретизатор работает следующим образом.

Пусть в момент времени tj на вы- ходе элемента ИЛИ 13 формируется им- пульс, устанавливающий триггер 15 в единичное состояние. Этим же импульсом генератор 5 устанавливается в исходное состояние, в блоке 1 запо- .минается мгновенное значение входно- го сигнала U(t;). Начиная с этого момента времени на выходах вычита- телей 2-4 формируются сигналы

U,(t)U(t)-U(t;)

U2(t)U(t)-U(t;);

U,(t)U(t)-U(t;)-,

где 6 - напряжение, поступающее на

третьи входы вычитателей 2-4 равное предельно допустимому значению погрешности линейно интерполяции исходного сигнала по сжатым отсчетам.

,

5

0

5 0

5

0 5

е

0

Эти сигналы поступают на аналоговые входы (входы опорного напряжения) цифроаналоговых преобразователей 6-8, на цифровые входы которых поступает сигнал с выхода функционального генератора 5.

Функциональный генератор 5 работает следующим образом (фиг.2). импульсом с выхода элемента ИЛИ 13 в счетчике 18 устанавливается значение единицы, импульсы с выхода генератора с частотой следования fj поступают на делитель 17 частоты с коэффициентом деления Кя и на счетчик 19. В блоке 21 сравниваются кодовые значения N, первого 18 и Nj второго 19 счетчиков. В момент их равенства импульс с выхода блока 21 устанавливает счетчик 19 в нулевое состояние. Эти импульсы подсчитываются в счетчике 20 (N), их частота следования f fo/N,. Через интервал времени Т - Kfl/fj в счетчике 20 устанавливается значение N(T),. 0т-- рицательным фронтом импульса с выхода делителя 17 это значение записывается в регистр 22 (Np,-), счетчик 20 обнуляется. При поступлении очередного положительного импульса с выхода ц елктеля 17 состояние счетчи- ка 18 увеличивается на единицу, час- тота f уменьшается, следовательно, уменьшается Npr(2T). Поскольку кодовое значение N(t) со временем линейно возрастает, то с точностью до младшего разряда можно записать N,(t)t/2T, отсюда получаем:

N,(t)

Таким образом, в регистре 22 через каждый временной интервал, ный 2Т, фиксируется кодовое значение, обратно пропорциональное времени.

В цифроаналоговых преобразователях 6-8 происходит умножение аналоговых сигналов U,(t), U2(t), U|(t) на кодовые значения Npr(t).

Выходные сигналы преобразователей 6-8 равны:

...,(0.s,t,.KHitH( u,.,.(t).s(t).

ЦйП5

где К

(t)s..(t)K iJit

Пусть в момент времени tj +ЬС (фиг.4) на втором выходе функционального генератора 5 формируется положительный импульс, который,проходя через элемент И 14, устанавливает триггер 15 в нулевое состояние. До этого момента высокий потенциал, поступающий с выхода триггера 15, удерживал ключи 26 пиковых детекторов 9 и 10 в замкнутом состоянии, конденсаторы 27 были заряжены до уровня входных сигналов, т.е. , (t;+it), Unftn, (t;+ut). При переходе триггера 15 в нулевое состояние ключи 26 размыкаются и блоки

9и 10 начинают работать как обычные пиковые детекторы, причем детектор 9 определяет минимальное значение напряжения Uu,Ani(c), а детектор

10- максимальное значение напряжения ищп гСс) на временном интервале t;+c,t, tuil .

Таким образом, начиная с момента времени , на выходах преобразователей 6-8 формируются сигналы,мгновенные значения которых пропорциональны наклонам S(t), S(t), S(t) отрезков прямых, проведенных через последний, существенньй отсчет U(t, ), и текущие значения сигналов U(t) U(t); U(t)- (фиг.4). Предположим, что в момент времени t в пиковом детекторе 10 зафиксировалось максиВымальное значение S ()S ходные сигналы пиковых детекторов 9 и 10 сравниваются с текущим значением (t)S(t). Условия срабатывания компараторов 11 и 12 следующие: S(t)b S

мин

S(t)6 SMC.KC

в момент времени t 41 (фиг, 4), когда S(tj, )5;уд(; 3 выходе компаратора 12 формируется импульс, который поступает через элемент ИЛИ 13 на выход дискретизатора. С этого момента работа устройства повторяется.

При восстановлении исходного сигнала по существенным отсчетам U(t;), U( ) погрешность аппроксимации не

превышает и достигает максимального значения в момент времени t .

Таким образом, дискретизатор реализует апертурный метод сжатия данных с использованием интерполяции

1401500

первого порядка, за счет чего обес- печивается повышение информативности

дискретизатора Формула изобретения1.Адаптивньш временной дискретизатор, содержащий вычитатели, первые входы которых объединены и являются информационными входами дискр етизато10 ра, элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом триггера, о т- личающийся тем, что, с целью повьппения информативности дискретизатора, в него введены блок па 5 мяти, цифроаналогоБые преобразователи, пиковые детекторы, компараторы, элемент И и функциональный генератор, информационный вход блока памяти подключен к информационному входу дис20 кретизатора, выход блока памяти соединен с вторыми входами вычитателей, третьи входы первого и второго вычитателей объединены и являются установочным входом дискретизатора, вы25 ходы вычитателей соединены с первыми входами одноименных цифроаналоговых преобразователей, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены с информационными

30 входами соответственно первого и второго пиковых детекторов, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго компараторов, выход третьего цифроаналого2g вого преобразователя соединен с вторыми входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, управляющий вход

40 блока памяти и вход функционального генератора объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, первые выходы функционального генератора подключены к одноименным вторым входом пер45 вого, второго и третьего цифроаналоговых преобразователей, второй выход функционального генератора соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с вторым входом триггера, выход триггера соединен с управляющими входами первого, второго пиковых детекторов и вторым входом элемента И, выход элемента ИЛИ является выходом дискретизатора.

2.Дискретизатор по п. 1, о т л и- чающийся тем, что функциональный генератор содержит генератор импульсов, делитель.частоты, счетчики, блок сравнения и регистр, выход

50

55

5.,

генератора импульсов соединен с входом делителя частоты и счетным входом первого счетчика, выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с одноименными первыми и вторыми входами блока сравнения, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика и счетным входом третьего счетчика, выход третьего счетчика соединен с информационным входом регистра, установочный вход второго счетчика является входом функционального генератора, выходы регистра являются пер выми выходами функционального гене- .ратора, выход делителя частоты соединен со счетным входом второго счетчика, установочным входом третьего счетчика, управляющим входом ре- гистра и является вторым выходом функционального генератора.

3. Дискретнзатор по п. 1, о т - личающийся тем, что пиковый детектор содержит операционные усилители, выпрямитель, ключ, накопитель и шину нулевого потенциала, выход первого операционного усилителя соединен с информационным входом ключа и входом выпрямителя, выходы ключа и выпрямителя объединены и подключены непосредственно к первому входу второго операционного усилителя и через накопитель к шине нулевого потенциала, первый вход первого операционного усилителя и управляющий вход ключа являются соответственно информационным и управляющим входами пикового детектора, выход второго операционного усилителя соединен с вторыми входами операционных усилителей и является выходом пикового детектора.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться для адаптивной временной дискретизации в телеметрических системах. Изобретение позволяет повысить информативность дискретизатора. Дис- кретизатор реализует апертурный метод сжатия данных с использованием интерполяции первого порядка. Дискре- тизатор содержит блок 1 памяти, вы- читатели 2-4, функциональный генератор 5, цифроаналоговые преобразователи 6-8, пиковые детекторы 9, 10, компараторы И, 12, элемент ИЛИ 13, элемент И 14 и триггер 15. 2 з.п. ф-лы, 4 нл. с (Л

фиг. 2

ilMfH

м

ф{/г.з

,,)