Указатель экстремума Советский патент 1992 года по МПК G06F7/02 

in

С

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для формирования импульсных сигналов, временное положение которых соответствует моментам прохождения синусоидальным сигналом экстремальных значений. Цель изобретения - расширение области применения за счет обработки сигналов с различными периодами. Устройство содержит первый и второй компараторы, выполненные в виде цифровых схем сравнения, блок управления, два счетчика импульсов, элемент ИЛИ. За счет введения первого и второго п-разрядных двоичных счетчиков импульсов, первого и второго компараторов и элемента ИЛИ обеспечивается формирование выходных импульсов, соответствующих моментам экстремума входного синусоидального сигнала. 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для формирования импульсных сигналов, временное положение которых соответствует моментам прохождения синусоидальным сигналом экстремальных значений.

Известен указатель экстремума, содержащий два компаратора, две интегрирующие RC-цепи, два согласующих усилителя, ключ и шину нулевого потенциала.

Известное устройство невозможно реализовать в микроминиатюрном исполнении с использованием БИС из-за наличия в его составе конденсаторов большой (до единиц микрофарад на инфранизких частотах) емкости, что не позволяет использовать его на объектах, где габаритно-массовые характеристики имеют решающее значение.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является указатель экстремума, содержащий усилитель постоянного тока, к входу которого подключены параллельно соединенные разрядный ключ и накопительный конденсатор, одна обкладка которого через ограничивающий резистор и зарядный ключ подключена к источнику постоянного напряжения, и блок управления, подключенный к управляющим входам ключей, а также компаратор, рези- стивный делитель напряжения и аналоговый запоминающий блок, вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока и одним из входов компаратора, а выход аналогового запоминающего блока через резисторный делитель напряжения подключен к другому входу компаратора, при этом вход блока управления соединен с источником входного сигнала, а его импульсный выход подключен к управляющему входу аналогового запоминающего блока.

Известное устройство содержит конденсатор большой емкости, что не позволяVJ

ю

00

-а

ю

ет реализовать его с использованием БИС и применять на объектах техники, для которых габаритно-массовые характеристики являются определяющими при их разработке и эксплуатации. Кроме того, известное устройство требует предварительной настройки выходного сигнала вручную.

Цель изобретения - расширение области применения за счет обработки сигналов с различными периодами.

Для достижения поставленной цели в известное устройство, содержащее два компаратора, блок управления, информационный вход которого соединен с источником входного сигнала, введены два п-разрядных счетчика импульсов, элемент ИЛИ, причем компараторы выполнены в виде цифровых схем сравнения, вход установки блока управления в исходное состояние является входом установки в исходное состояние устройства, первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с счетным входом и входом установки в 0й первого счетчика импульсов, а третий и четвертый выходы - соединены соответственно с счетным входом и входом установки в О второго счетчика импульсов выход 0+1}го разряда первого счетчика (1 1п-1)

соединен с i-м входом первой группы первой схемы сравнения, 1-й вход второй группы которой соединен с t-м выходом 1-го разряда второго счетчика импульсов, выход 1-го разряда первого счетчика импульсов соединен с i-м входом первой группы второй схемы сравнения, 1-й вход второй группы которой соединен с выходом (Н1)-го разряда второго счетчика импульсов, выходы первой и второй схем сравнения соединены соответственное первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 компараторы, выполненные в виде цифровых схем сравнения, блок 3 управления, информационный вход 4 которого соединен с источником входного сигнала, первый 5 и второй 6 n-разрядные счетчики импульсов, элемент ИЛИ 7, вход 8 установки блока управления в исходное состояние является входом установки в исходное состояние устройства, первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с счетным входом и входом установки в О первого счетчика, а третий и четвертый выходы соединены соответственно с счетным входом и входом установки в О второго счетчика, выход (+1)-го разряда первого

счетчика (1 1И) соединен с I-м входом

первой группы первой схемы сравнения, 1-й вход второй группы которой соединен с выходом 1-го разряда второго счетчика, выход

1-го разряда первого счетчика соединен с 1-м входом первой группы второй схемы сравнения, 1-й вход второй группы которой соединен с выходом (1+1)-го разряда второго счетчика, выходы первой и второй схем

0 сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом 9 устройства.

Блок 3 управления выполнен, напри5 мер, на компараторе 10, диоде 11, резисторе 12, триггере 13 со счетным входом, инверторе 14, тактовом генераторе 15 с кварцевой стабилизацией частоты формируемого на его выходе сигнала, элементах И

0 16-21 и элементах ИЛИ 22 и 23. Параметры счетчиков 5 и 6 и генератора 15 выбраны так. чтобы за один период входного сигнала не происходило переполнение счетчиков импульсами тактовой частоты генератора 15.

5 Значение тактовой частоты выбрано в соответствии с требуемой точностью работы устройства, так как ошибка временного положения выходного импульса относительно истинного положения экстремума

0 входного синусоидального сигнала не превышает величины То, где То - период такто- вой частоты.

Компараторы 1 и 2, выполненные в виде цифровых схем сравнения, обеспечива5 ют сравнение k-разрядных чисел, причем k п-1, где п - число разрядов счетчиков 5 и 6 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

0 Перед началом работы устройства после включения питания на вход 8 подают импульс установки устройства в исходное состояние, под действием которого счетный триггер 13 устанавливается в нулевое состо5 яние, пройдя через элементы ИЛИ 22 и 23, указанный импульс поступает на вхрды установки в нулевое состояние соответственно счетчиков 5 и 6 импульсов и устанавливает их в нулевое состояние, а на выходе генерато0 ра 15 формируются тактовые импульсы (фиг.2а).

Синусоидальное напряжение (фиг.2б), имеющее постоянную составляющую U0, поступает на информационный вход 4 блока

5 управления 3, соединенного с входом компаратора 10. На выходе компаратора 10 формируются прямоугольные импульсы (фиг.2в) в моменты перехода синусоидального сигнала через . Диод 11 и резистор 12 защищают входы цифровых элементов от

воздействия отрицательных импульсов с выхода компаратора (фиг.2в). Импульсы с резистора 12 (фиг.2г) поступают на счетный вход триггера 13, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы (фиг.2д). При совместной обработке импульсов с выходов элементов 11,13 (фиг.2г,д), а также после инвертора 14 элементами И 16-19 формируются управляющие импульсы на выходе элементов И 16-19 ( фиг.2е,ж,з, и) соответственно.

Импульсы (фиг.2е), поступающие на один из входов элемента И 20, совместно с импульсами тактового генератора 15, поступающими на другой вход элемента И 20, формируют счетные импульсы (фиг.2к), которые поступают на первый выход блока 3 управления и на счетный вход счетчика 5. Аналогично импульсы (фиг.2з), поступающие на один из входов элемента И 21, со- вместно с импульсами тактового генератора 15 формируют счетные импульсы (фиг.2л), которые поступают на третий выход блока 3 управления и на счетный вход счетчика 6.

Во время действия первой положитель- ной полуволны входного синусоидального сигнала на счетный вход счетчика 5 в течение времени ti поступают счетные импульсы (фиг.2к), в результате чего в счетчике 5 фиксируется число NI, характеризующее длительность интервала ti положительной полуволны входного синусоидального сигнала. При этом во время действия отрицательной полуволны входного синусоидального сигнала импульсами, формируемыми на вы- ходе элемента И 19 (фиг.2и), которые через элемент ИЛИ 23 поступают на четвертый выход блока управления и на вход R счетчика 6. обнуляется и подготавливается к работе счетчик 6. После окончания импульса обнуления счетчик 6 переходит в режим сче- та и в течение времени г во время действия второй положительной полуволны входного синусоидального сигнала считает импульсы с выхода элемента И 21 (фиг.2л).

С разрядных выходов счетчика 5 на кодовые входы первой группы первой схемы 1

сравнения (входы 1 к) поступает код,

соответствующий числу Ni/2. Если число NI нечетное, то на первой группе схемы будет число (Ni-1)/2. Потеря одного импульса тактовой частоты генератора 15 в случае, когда NI - нечетное число и характеризует временную погрешность величиной Т0.

По мере счета импульсов (фиг.2л) число в счетчике 6 увеличивается и, когда число в счетчике 6станет равным Ni/2 либо(Мг-1)/2, то это число с разрядных выходов 1, ...,(п-1) поступает на кодовые входы второй группы схемы 1 сравнения (входы 1,.... к), на выходе

первой схемы 1 сравнения формируется импульс (фиг.2м), соответствующий моменту экстремума второй положительной полуволны входного синусоидального сигнала (фиг.2б). После окончания счетам счетчике 6 фиксируется число N2, характеризующее длительность интервала t$ (фиг.2л), а счетчик 5 обнуляется импульсами, формируемыми на выходе элемента И 17 (фиг.2ж), которые через элемент ИЛИ 22 поступают на второй выход блока 3 управления и на вход установки в нулевое состояние счетчика 5. Таким образом, счетчик 5 подготавливается к началу нового цикла работы.

С разрядных выходов счетчика 6 на кодовые входы второй группы второй схемы 2

сравнения (входы 1 k) поступает код,

соответствующий числу N2/2 (либо по аналогии со сказанным ранее (N2-1)72. При этом во время интервала времени т.з(фиг.2к) счетчик 5 вновь начинает счет импульсов, когда число импульсов в счетчике 5 достигнет N2/2 либо ()/2, то это число с разрядных выходов 1 (п-1) поступает на

кодовые входы первой группы второй схемы

2 сравнения (входы 1к), на выходе схемы

2 формируется импульс (фиг.2н), соответствующий моменту экстремума третьей полуволны входного синусоидального сигнала.

После окончания счета в счетчика 5 фиксируется число Na, соответствующее длительности интервала времени гз (фиг.2к), а счетчик 6 вновь обнуляется импульсами с выхода элемента И 19 (фиг.2и). Далее процессы повторяются циклически, в результате чего на выходе схемы 1 формируются импульсы, соответствующие моментам экстремума четных полуволн, а на выходе схемы 2 - нечетных полуволн входного синусоидального сигнала, которые через элемент ИЛИ 7 поступают на выход 9 устройства.

Таким образом, на выходе 9 устройства формируются выходные импульсы (фиг.2о), соответствующие моментам экстремума входного синусоидального сигнала. Наличие постоянной составляющей U0 во входном синусоидальном сигнале не сказывается на точности работы схемы устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает не только формирование выходных импульсов, соответствующих моментам экстремума входного синусоидального сигнала, но и позволяет формировать указанные импульсы в моменты экстремума входного сигнала без использования в схеме устройства конденсаторов, что позволяет реализовать схему устройства в микроминиатюрном исполнении с применением БИС и использовать его на объектах, где габаритно-массовые характеристики имеют решающее значение при разработке и эксплуатации указателя экстремума. При этом предлагаемое устройство не требует специальных ручных регулировок и обеспечивает формирование выходного сигнала в автоматическом режиме. Формула изобретения Указатель экстремума, содержащий два компаратора, блок управления, информационный вход которого соединен с источни- ком входного сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обработки сигналов с различными периодами, в него введены два n-разрядных счетчика импульсов, элемент ИЛИ, причем компараторы выполнены в виде цифроЁых схем сравнения, вход установки блока управления в исходное состояние является входом установки в исходное состояние устройства, первый и второй выхо-

ды блока управления соединены соответственно со счетным входом и входом установки в О первого счетчика импульсов, а третий и четвертый выходы соединены соответственно со счетным входом и входом установки в О второго счетчика импульсов, выход (1+1)-го разряда первого счетчика ( п-1) соединен с l-м входом

первой группы первой схемы сравнения, 1-й вход второй группы которой соединен с 1-м выходом 1-го разряда второго счетчика импульсов, выход 1-го разряда первого счетчика импульсов соединен с i-м входом первой группы второй схемы сравнения, 1-й вход второй группы которой соединен с выходом (1+1}-го разряда второго счетчика импульсов, выходы первой и второй схем сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства.