Устройство для определения момента наступления экстремума электрического сигнала Советский патент 1988 года по МПК G01R19/04 

Влуд

(Л

Bt/xoff

со гчэ

4ik

Изобретение относится измерительной технике, в частности к области определения момента наступления экстремальных значений электрическо- го сигнала.

Цель изобретения - повы;иекие точ-- ности определения момеьгта нлступле- ния экстремума электрического сигнала. , .,..,;.;

,1 , л : .-

На чертеже изображена функциона,:1Ь ная схема уЕтройс ва,

Устройство для:определения момента наступления экстрег-.г;у ма электричес кого сигнала состоит из ус:илитгля 1 с переменным коэффициентом ускгшния, блока 2 определения момента изменения коэффициента усиления, блока 3 фиксации вычитаемого уровня, блока 4 разности, блока 5 дифференцирова- ния и порогового элемента 6„

Вход устройства соединен с первькм входом блока 4 разности, входом блока 2 определения момента изменения коэффициента ус1-1ления и первым входом блока 3 фиксации вычитаемого уроня. Второй вход блока 4 ратнести соединен с выходом блока 3 фиксации вычитаемого уровняо Выход блока 4 раз-- ности через усилитель 1 с переменным коэффициентом усиления соединен с входом блока 5 дифференцирозанкк,, выход которого соед1-шен с входом порогового элемента 6,. выход : ;оторого явх1яется выходом устройства. Второй вход усилителя S с перемекньш коэффициентом усиления соединен с ЙЬЕХО- дом блока 2 определения момента изменения коэффициента усиления и с вторым входом блока 3 фиксации вычи- таемого уровня.

Усилитель 1 с переменньа Г коэффициентом усиления содержит операцион

-

S 0

5 С

5

го ключа 1 является вторым входом ус лл:ителя 1 с пере;-1еннь М коэффициентом усиления с,

Влок 2 определения момента изменения коэффициента усиления содержит элемент 13 дифференцирования, элемент 14 уставки, элемент 15 сравне- ния и пороговый элемент 16,.. Вход блока 2 является входом элемента 13 дифференциро:8аниЯ;, выход которого сое- Д5шеи с первым входом элемента 15 сравнения, второй вход которого соединен с выходом элемента 14 уставки, а выход через пороговый элемент 16 соединен с выходом блока 2

Блок 3 фиксации вычитаемого уровня содерлшт аналоговьш запоминающий элемент 17, аналоговые ключи 18 и 19 погоровый элемент 20 и конденсатор 21., причем нерБый вхо/д блока 3 через последовательно соедт-шенные нормально замкнутый ана.логовый ключ 18, аналоговый запоминающий элемент 17 и нормально разомкнутый аналоговый ключ 19 соединен с выходом блока Зо Вторые (управляемые) входы аналоговых ключей 18 и 19 coeдra eны с вто- pbw входом блока 3, Вход порогового элемента 20 соединен с входом блока 3, а выход через конденсатор 21 - с вторьЕ входом (входом стирания) ана- .погового запомитпающего элемента 17„

Устройство р;.ботае.т следующим образ ом.

Когда крутизна переднего фронта входного сигнала бОоТьше уровня, задаваемого эл.еме5- :том 14 уставки, что определяется с помощью элемента 3 ,ци4)ференцирования и элемента 15 сравнения, сигнал рассог ласования с выхода элемента 15 сравнения превышает порог сраб.атывания порогового эле

Изобретение относится к измерительной технике Для повьппения точности определения момента наступления экстремума электрического сигнала устройство кроме блока 5 дифференцирования и порогового элемента 6, содержит усилитель 1 с переменным коэффициентом усиления, блок 2 определения момента изменения коэффициента усиления, блок 3 фиксации вычитаемого уровня, блок 4 разности. 3 з,п, ф-лы, 1 ил.

5G

потенаиах низкого уровня - логический О,. Благодаря этому аналоговьй к.пюч находится в разомкнутом сое- то я нии

.8 этом случае коэффициент усиления onepaiy-юнного усилителя 7 опреде ляется выражением

ный усилитель 7, резисторь: 8-10,, .ана мента 16, обеспечивая на его выходе логовьй ключ 1 1 и при необходимости .j инвертор 12 полярности, В ;;:од усшта- теля 1 с переменным коэффициентом усиления через последовательно соединенные аналоговый кл-оч - I и резистор 10, а также через резистор 8 соединен с первым входом операционного усилителя 7., который через резистор 9 соед1-шен с выходом операционного усилителя 7., Второй зход операционного усилителя 7 с зем- j, леЙ5 а выход через .инвертор 12 полярности - с вьгх:одом усилителя I с п е р е Мб н н ым к о э ф ф и ци е к т о м v с ил е и и я Второй (упразляемьй) вход аналоговоЧ -7

R

.-I .

R.1

а коэффициент уси::-;ения и;-1вертора 12 полярности равен (--) 1 , Тогда общий коэффии ект усиления: усилителя 1 равен

к - - г 1

К, - - -- (,-,.

потенаиах низкого уровня - логический О,. Благодаря этому аналоговьй к.пюч находится в разомкнутом сое- то я нии

.8 этом случае коэффициент усиления onepaiy-юнного усилителя 7 определяется выражением

мента 16, обеспечивая на его выходе

, обеспечива

7

R

.-I .

R.1

мента 16, обеспечивая на его выходе

а коэффициент уси::-;ения и;-1вертора 12 полярности равен (--) 1 , Тогда общий коэффии ект усиления: усилителя 1 равен

к - - г 1

К, - - -- (,-,.

В тот момент, когда крутизна исследуемого сигнала равна уровню, задаваемому элементом 14 уставки, сигнал рассогласования на выходе элемента 15 сравнения равен нулю, а когда крутизна исследуемого сигнала меньше значения, задаваемого блоков 14 уставки, то сигнал рассогласования на выходе элемента 15 сравнения сменяет полярность на обратную, при которой на вьгходе порогового элемента 16 присутствует потенциал высокого уровня - логическая 1 V

Таким образом, при крутизне, рав- ной уровню, задаваемому элементом 1А уставки, и при крутизне, меньшей указанного уровня, сигнал на выходе элемента 15 сравнения обеспечивает нахожд.ение порогового элемента 16 в закрытом состоянии, при котором на его выходе потенциал высокого уровня- логическая . Это обеспечивает замыкание аналогового ключа П, что ведет к резкому увеличению коэффици- ента усиления операционного усилителя 7, так как в этом случае коэффициент усиления определяется отношением величин сопротивления резистора 9 и сопротивлений параллельно соединенных резисторов 8 и 10

R,

,. ,

RS-RI

или при условии

RW RB )

К

а}

Jq

RIO

,

В этом случае крутизна сигнала, поступающего на вход блока 5 дифференцирования, резко увеличивается, и момент наступления экстремума определен более точно, так как чувствительность порогового элемента 6 остается той же.

Для обеспечения усиления именно той части исследуемого сигнала, которая примыкает к точке экстремума., с помощью блока 3 фиксации уровня вьгчи- таемого сигнала в момент, когда крутизна исследуемого сигнала становит- I

ся равной уровню, задаваемому элементом 34 уставки, на аналоговом за- поминающем элементе 17 фиксируется уровень присутствующего в этот момент на входе сигналао Нормально замкнутый аналоговый ключ 18 при этом

ею

15 20 2530

35

40

50

гс размыкается, а нормально разомкнутый аналоговый ключ 19 замыкается. Размыкание и замыкание указанных аналоговых ключей происходит по сигналу с выхода блока 2 определения момента изменения коэффициента передачи усиления, поступающего на второй вход блока 3 фиксации вычитаемого уровня, т.е„ на управляемые входы указанных аналоговых ключей, Зафик- сированньй уровень с выхода блока 3 фиксации вычитаемого уровня поступает на второй вход блока 4 вычитания, на первый вход которого все время поступают текущие значения исследуемого сигнала. В результате на выходе блока 4 вычитания появляется разность текущего значения исследуемого сигнала и зафиксированного уровня, т.е. на вход усилителя 1 при увеличении его коэффициента усиления поступает уже только вершина исследуемого сиг- нала„ Таким образом, увеличению крутизны (масштабированию) подвергается зона, непосредственно примыкающая к экстремуму

В связи с тем, что чувствительность порогового элемента 6 остается той же самой, точность определения момента наступления sKCTperfyMa значительно увеличивается. При исчезновении сигнала с входа устройства на выходе порогового элемента 20 вместо сигнала низкого уровня, обусловленного присутствием сигнала на входе появляется сигнал высокого уровня Этот перепад проходит через конденсатор 21 на вход аналогового запоминающего элемента 17 и переводит его в исходное состояние.

Формула изобретения

I о Устройство для определения момента наступления экстремума электрического сигнала, содержащее последовательно соединенные блок дифференцирования и пороговый элемент, выход которого является вькодом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности определения момента наступления экстремума электрического сигнала, В него дополнительно введены усилитель с переменным коэффициентом усиления, блок определения момента изменения коэффициента усиления, блок фиксации вычитаемого уровня и блок разности, причём вход устройства соединен с

первым входом блока pasHocTWj злоцом блока определения момента изменения коэффициента ус{1ления в первым входом блока фиксации вычитаемого урз вня, с выходом которого г:оединен зто

рой вход блока разности„ вьп-сод которого соединен с входом усилителя с перемеяньм коэффициентов усдшенкя,; управляемьй вход рсоторогс сгзедиз ен с выходом блока определ-21- йя момамтй изменения козффициен:та /сшкчния ; управляемым входом фиксации вычитаемого уровня,, а Б1,1ход усилителя с переменным коэф±иг ;д ктом усиления соединен с входом блока цифферей цирования

2„ Устройство по По -, о т л к чающееся тек, что усилитель ;.: переменным коэффидиенто усиления содержит операциснньга усилитель, ана логовьй К-Л10Ч, инвертор Юляс-ности к три резистора, причем первьй вход усилителя с переменным коэффициенток усиления через цепочку с, состоящую из параллельно вклю -генньи 1:арйо: о ре-- зистора и последозательг-о соедкяег - ных аналотового ключа к Е- ОРОГО ре-- зистора, соединен с инвертирующил вхдом операционного усили гелЯ; которьо : через третий резистор соединен с выходом олерационного усш-ителя, неш-Г - всртируютций вкод которого соединен с общим проводом, а ЕЬКОД соед1-етен с входом инвертора полярности.,, вькод которого сл ужит вьшо1го 5; а управляемый вход ан.алогового к.п .пча управ.пяемым входом ус.и.пй гелг с псое-- менньгм коэффициентом усмления

.3„ Устройство по п, 1., о -г .ч и - ч а ю щ е е с Я тем„ что блок опреде5

ления момента из:-иене1- мя коэффигдиента 3/скл еиия содержит элемент дифференцирования, элймент уставки, элемент сравнения и лороговьгД элемент, при- чем вход элемента дифференцирования сдружит входом всего б.г:ока онределе- ния момента изменения коэффициента - усиления,; вьгход элемента дифферен- ц фования соединен с первым входом элемента сравненияj второй вход которого соедкне с вьшодом элемента ус- тавкИд вькод э.пемента сравнения соединен с входом порогового элемента, БЬ1Ход которого служит выходом блока о.ггределения момента изменения коэффи- щ-1 е н та ус ил е и и я,

4„ Устройство по Пр) 5 о - - ч а ю щ е е с я тем, что блок фиксации вьгчитаемс го уровня содержит ана- .поговьй запо г:даа ощий элемент, два аналоговьк ключа, пороговый элемент и конденсатор., п51гчем вход первого аналогового Ко Боча и вход порогового э.пемента соединены с первым входом блока фиксацш вычитаемого з ровня,, управл яег-тые входы первого и второго аналоговых ключей соедийены- между собой и служат управляе№ 1м входом блока фиксаци:. вычитаемого уровня, выход первого аналогового ключа соединен с входом аналогового запоминающего элемента, вькод которого сое- ,н,шен с входом второго аналогового ключа, подключенного к вьтходу блока фиксации вьг-гитаемого уровня,, а выход порогового элемента через конденсатор соедгжен с входом стирания .а:(.сШоговч-;-го запомш-тающего элемента,