Устройство для определения экстремумов электрического сигнала Советский патент 1991 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в измерительно-информационных системах для анализа параметров случайных электрических сигналов.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для определенных экстремумов электрического сигнала.

Устройство для определения экстремумов электрического сигнала (фиг.1) содержит регистр 1 памяти, RS-триггер -2, генератор 3 импульсов, элемент ИЛИ 4, реверсивный счетчик 5, двоичный счетчик 6, элемент И 7, D-триггеры 8 и 9, цифроаналоговый

преобразователь 10, элемент 11 задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, компаратор 13 и одновибраторы 14 и 15.

Устройство работает следуклдем образом.

В исходном состоянии все позиционные элементы (счетчики, регистры, триггеры) установлены в нулевое со- стояние.

Запуск устройства производится внешним управляюдом сигналом Запуск. При этом по фронту выходного сигнала элемента ИЛИ 4 срабатывает RS-триггер 2, чем определяется начало цикла преобразования входного

ОЭ Јь СП

со

-U

электрического сигнала U

ехс

По

(фронту выходного потенциального уп- (равлякщего сигнала триггера 2 производится сброс двоичного счетчика 6, запись выходного кода регистра 1 памяти в реверсивный счетчик 5, запуск генератора 3 импульсов и за- пись в D-триггер 8 состояния компаратора 13. При этом состояние компаратора 13 в этот момент несет информацию о знаке разности между текущим значением входного электричес- кого сигнала UB)t и цифровом эквиваленте его предыдущего состояния, запомненного в регистре 1. Анализ этого знака разности с целью определения экстремумов производится в Iтот момент, когда значение этой разности достигает заданной ступени

AN N „ом

Итак, на компаратор 13 воздействуют два сигнала: входной U% и сиг- нал ицЛП- выходной сигнал цифроана- логового преобразователя 10, который в начале цикла измерения является эквивалентом выходного кода регистра 1 , в конце цикла преобразования соответствует цифровому эквиваленту UM. По фронту выходного сигнала триггера 2, т.е. по началу преобразования, состояние компаратора 13 запоминается D-триггером 8. Посколь- ку в первом цикле преобразования Upx - Чщп 0, D-триггер 8 устанавливается в 1, а выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 до конца цикла преобразования находится в положении О. При этом от генератора 3 на временном интервале цикла преобразования поступают импульсы на вход двоичного счетчика 6 и на тактовый вход реверсивного счетчика 5. Направле- кие счета реверсивного счетчика 5 на сложение или вычитание определяет управляющий сигнал, поступающий на его второй управляющий вход с прямого выхода D-триггер а 8.

В процессе преобразования происходит увеличение (или уменьшение) на 1 содержимого счетчика 5, а соответственно, и формирование на выходе цифроанапогового преобразователя 10 ступенчатого напряжения, каждая ступень которого является аналоговым эквивалентом цифрового кода, записанного в счетчик 5.

В момент сравнения аналогового

сигнала Uдо с уравнением линейно- нарастающего ступенчатого напряжения UUAH срабатывает компаратор 13. По фронт у первого срабатывания компаратора 13 (компаратор имеет свойство осциллировать при равенстве и ьх УЦАП) и с помощью элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 D-триггер 9 устанавливается в 1. С помощью D- триггера 9 и взаимосвязанного с ним элемента 1 1 задержки формируется импульс Конец измерения (КИ).

На время действия КИ выходной код реверсивного счетчика 5 находится в режиме запоминания и соответствуют (с точностью до квантования) цифровому эквиваленту DWC. По фронту КИ устанавливается в О триггер 2, блокируя генератор 3 импульсов, по фронту КИ снимается эта блокировка и аналогично начинается очередной цикл преобразования. При этом ввод значения выходного кода счетчика 5 в регистр 1 произойдет только в том цикле измерения, когда в течение времени, зависящем от скорости изменения U6X , цифровой эквивалент Ug (выходной код счетчика 5) изменяется на ступень „+&N, определяемой элементом И 7, который реализует функцию порогового элемента, обеспечивающего адаптивную дискретизацию кодированных значений N(t) входного сигнала. В этом случае по мере возрастания Uw код на выходе двоичного счетчика 6 изменяется от О до AN. По достижении значения AN (какой-то п: цикл преобразования) открывается элемент И 7. Для того, чтобы И 7 открывался по достижению значения UN, к входам элемента И 7 подключены не вое разряды выходного кода двоичного счетчика 6, а только те, которые в сумме соответствуют AN бит. При этом с одной стороны &N может быть выбрано лкН бого значения - в пределах разрядности выходного счетчика 6, а с другой стороны, AN должно быть выбрано оптимально, т.е. удовлетворять неравенству AN fe АН„ом,где ANMM- цифровой код помехи, присутствующий на выходе счетчика 5 (при Uex const). В этих условиях импульс КИ проходит через элемент И 7, осуществляя перепись выходного кода счетчика в регистр 1 памяти. Этот импульс является также синхронизирующим для одно- вибраторов 14 и 15.

Таким образом, осуществляется адаптивная дискретизация по уровню ступеньки AN кодированных значений

N(t), чем

записываемых в регистр 1, приN(C) - N0 + n;U.N

число из натурапьногр ряда

где NO - начальный код; п. чисел 1,2,3

В последующих циклах устройство работает аналогично.

Формирование моментов экстремумов шах и min производится с помощью одновибраторов 14 и 15 при изменении знака разности между текущими U6X и предыдущими кодированными (на выходе регистра 1) значениями исследуемого сигнала.

Вывод экстремального значения

ех электрического сигнала проиэN

водится в цифровом коде с выхода регистра 1 в момент короткого выходного импульса max или min одно вибраторов 14 и 15.

Формула изобретения

Устройство для определения экстремумов электрического сигнала, содержащее реверсивный счетчик, соединенный выходом через цифроаналоговый преобразователь с первым входом компаратора, подключенного вторым входом к информационному входу устройства, а выходом к информационному входу D-триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, введены двоичный счетчик, регистр памяти, генератор импульсов, RS-триггер, второй D-триггер, элемент задержки, два о дно вибратор а, элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИШ и элемент И, вход запуска устройства соединен с первым

входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу элемента задержки и входу сброса второго D-триггера, а выходом - к входу установки в единичное состояние RS-триггера, вход установки в нулевое состояние которого соединен с выходом второго D-триггера, входом элемента задержки и одним из входов элемента И, подключенного остальными входами к выходу двоичного счетчика, информационный вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, тактовый

5 вход - с тактовым входом реверсивного счетчика и выходом генератора импульсов, а вход сброса - с входом предварительной записи реверсивного счетчика, выходом RS-триггер а, вхо0 дом запуска, генератора импульсов и тактовым входом первого D-триггера, подключенного выходом к входу направления счета реверсивного счетчика и первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

5 ИЛИ, второй вход которого соединен с информационным входом первого D- триггера, а выход - с тактовым входом второго D-триггера, подключенного информационным входом к ши0 не высокого логического уровня, выход регистра памяти соединен с информационным входом реверсивного счетчика, подключенного выходом к информационному входу регистра па5 мяти, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И и первыми входами компараторов, вторые входы первого и второго о дно вибратор о в подключены соответственно к инверс0 ному и к прямому выходам первого D-триггера, а их выходы являются соответственно выходом максимума и выходом минимума устройства.

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в измерительно-информационных системах для анализа параметров случайных электрических сигналов. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит регистр памяти, RS-триггер, генератор импульсов, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, двоичный счетчик, элемент И, ГНтриг- геры, цифроаналоговый преобразователь, элемент задержки, элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, компаратор и одно- вибраторы. Формирование моментов экстремумов шах и min производится с помощью одновибраторов при изменении чнака разности между текувдми U 9) и предыдупцми кодированными зна- чениямн исследуемого сигнала. 1 ил.