Устройство для определения моментов появления экстремумов Советский патент 1992 года по МПК H03K5/153 

XJ

со

о

Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано в цифроаналоговых машинах, цифровых измерительных приборах, устройствах автоматики для преобразования аналоговой информации в цифровую форму.

Известно устройство для определения моментов появления экстремумов, содержащее первый и второй блоки сравнения, источник опорного напряжения, блок вычитания, преобразователь код - напряжение, запоминающий регистр, реверсивный счетчик импульсов, блок дифференцирования, нуль-орган, первый и второй элементы совпадения и элемент ИЛИ, в котором входная шина соединена с входом блока дифференцирования и с первыми входами блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом преобразователя код-напряжение и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом иcтoч икa опорного напряжения, а выход - с вторым входом второго блока сравнения, прямой вход реверсивного счетчика импульсов соединен с выходом первого блока сравнения и с первым входом первого элемента совпадения, инверсный с выходам второго блока сравнения и с первым входом второго элемента совпадения, а выходы разрядов-с входом преобразователя код-напряжение и с соответствующими информационными входами регистра, вход управления записью которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход является цифровым выходом устройства, вход нуль-органа соединен с выходом блока дифференцирования, а выход - с вторыми входами элементов совладения, выходы которых являются выходами устройства и соединены с входами элемента ИЛИ 1.

Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловленная несовпадение во времени импульсов с выхода нуль-органа с импульсами с выходов блока сравиения, если значения экстремумов не совпадают ни с одним из уровней квантования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения моментов появления экстремумов, содержащее первый и второй блоки сравнения, источник опорного напряжения, блок вычитания, преобразователь код-напряжение, запоминающих регистр, реверсивный счетчик ммпульсов, блок дифференцирования, первый и второй элементы совпадения, нуль-орган м триггер, в котором входная шина соединена с входом блока дифференцирования и с первыми входами блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом преобразователя код-напряжение и первым входом блока вычитания, второй вход

которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с вторым входом второго блока сравнения, прямой вход реверсивного счетчика импульсов соединен с выходом первого блока сравнения

0 и с первым входом триггера, инверсный - с выходом второго блока сравнения и с вторым входом триггера, а выходы разрядов с соответствующими входами преобразователя код- напряжение и с соответствующими информационными входами регистра, вход управления записью которого соединен с выходом нуль-органа и с вторыми входами элементов совпадения, а выход является цифровым выходом устройства,

0 вход нуль-органа соединен с выходом блока дифференцирования, первые входы первого и второго элементов совпадения соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера, а выходы являются вы5 ходами устройства 2.

Недостатком этого устройства является относительно низкая надежность, обусловленная тем, что .устройство определяет не все моменты появления экстремумов, если

0 значения следующих друг за другом экстремумов отличаются менее чем на шаг квантования.

Цель изобретения - повышение надежности устройства,

5Цель достигается тем, что в устройство

для определения моментов появления экстремумов, содержащее первый и второй блоки сравнения, источник опорного напряжения, блок вычитания, преобразователь

0 код-напряжение, запоминающий регистр, реверсивный счетчик импульсов, блок дифференцирования, первый и второй элемен-. ты. совпадения и нуль-орган, в котором входная шина соединена с входом блока

5 дифференцирования и с первыми входами блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом преобразователя код-напряжение и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с вторым входом второго блока сравнения, прямой и инверсный оды реверсивного счетчика импульсов -;динены с выходами соответственно

5 первого и второго блоков сравнения, а выходы разрядов-с соответствующими входами преобразователя код-напряжение и с соответствующими информационными входами регистра, выход которого ЯБЛПРТСЛ цифрозым выходом устройстйа, вход к-мьоргана соединен с выходом блока дифференцирования, а выход- с входом управления записью регистра и вторыми входами элементов совпадения, выходы которых являются выходами устройства, введены элемент задержки, компаратор и элемент НЕ, первый вход компаратора соединен с выходом блока дифференцирования и входом элемента задержки, второй - с выходом элемента задержки, а выход - с первым входом первого элемента совпадения и входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадения.

Совокупность введенных элементов и связей не является самостоятельным устройством. Вместе с остальными элементами и связями устройства она обеспечивает достижение положительного эффекта - повышение надежности устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит блоки 1 и 2 сравнения, преобразователь 3 код-напряжение, источник 4 опорного напряжения, блок 5 вычитания, реверсивный счетчик 6 импульсов, блок 7 дифференцирования, элемент 8 задержки, нуль-орган 9, компаратор 10, элементы 11 и 12 совпадения, элемент НЕ 13м запоминающий регистр 14.

Первые входы блоков 1 и 2 соединены с входной шиной и с входом блока 7, выход которого соединен с входами элемента 8, нуль-органа 9 и первым входом компаратора 10. Второй вход блока 1 соединен с выходом преобразователя 3 и первым входом блока 5, второй вход которого соединен с выходом источника 4, а выход - с вторым входом блока 2. Прямой и инверсный входы счетчика 6 соединены с выходами блоков 1 и ,2 соответственно, а выходы разрядов - с соответствующими входами преобразователя 3 и с соответствующими информационными входами регистра 14, выход которого является цифровым выходом устройства, а вход управления записью соединен с выходом нуль-органа 9 и вторыг/.и входами элементов 11 и 12, Второй вход компаратора 10 соединен свыходом элемента 8, а выход - с входом элемента НЕ 13. Первые входы элементов 11 и 12 соединены соответственно с входом и выходом элемента НЕ 13, а выходы являютс.ч выходами устройства.

Устройство работает следующим образом..

Входной сигнал (фиг, 2а, кривая 1) поступает на вход блока 7 и первые входы блоков 1 и 2. На выходе блока 7 образуется

сигнал, пропорциональны:, производной входного сигнала (фиг. 26), который поступает на входы элемента 8, нуль-органа 9 и первый вход компаратора 10. Задержанный элементом 8 на незначительное время Дг сигнал (фиг, 25, пунктир) поступает на второй вход компаратора 10. На выходе компаратора 10 формируется сигнал, уровень которого соответствует логической 1, если разность сигналов нз его первом и втором входах не больше нуля, и соотаетствующий логическому О, если эта разность больше нуля (фиг. 2в). Сигнал с выхода компаратора 10 поступает нз первый вход элемента 11 и на вход элемента НЕ 13. Элемент НЕ 13 осуществляет логическую инверсию сигнала с выхода компаратора 10. Результат инвертирования (фиг. 2г) поступает на первый вход элемента 12.

На выходе преобразователя 3 формируется напряжение, уровень которого соответствует численному значению кода на выходах разрядов счетчика 6 и информационных входах регистра 14 и преобразователя 3. Это напряжение поступает на второй вход блока 1 и первый вход (вход уменьшаемого) блока 5. На второй вход (вход вычитаемого) блока 5 с выхода источника 4 поступает напряжение, уровень которого рЭЕбн одному шагу квантования преобразователя 3, На выходе блока 5 и втором аходе блока 2 формируется напряжение, уровень которого равен разности напряжений на входах блока 5. Тзким образом, уровни срабатывания блоков 1 и 2 различаются на один шаг квантования преобразователя 3.

Если при увеличении входного сигнала достигается уровень срабатывания блока 1, то последний срабатывает и формирует импульс (фиг. 2д), который, поступая на прямой вход счетчика 6, увеличивает его содержимое на единицу, иго приводит в свою очередь к увеличению на один шаг квантования выходного напряжения преобразователя 3 (фиг. 2 а, кривые 2 и 3), а следовательно, и уровней срабатывания блоков 1 и 2. При понижении входного сигнала до уровня срабатывания блока 2 последний срабатывает и формирует импульс (фиг. 2 е), которь1й, поступая на WHверС1- Ый вход счетчика 6, уменьшает его содержир ое на единицу, что в свою очередь приподит к уменьшению на один шаг выходного напряжения преобразователя 3 (фиг. 2а), а следовательно, и уровней срабатывания блоков 1 и 2. В результате содержимое счетчика 6 с погрешностью, не превышающей шага квантования, равно численному значению уросня ВХО.ДИОГО сигнала.

В моменты ti. t2, t3. t4 прохождения сигналом с выхода блока 7 (фиг. 2 б) нулевых значений (в моменты появления экстремумов входного сигнала) нуль-орган 9 формирует импульсы (фиг. 2 ж), которые поступают на вход управления записью регистра 14 и на вторые входы элементов 11 и 12.

В моменты достижения входным сигналом максимумов (ti, гз) сигнал с выхода компаратора 10 (фиг. 2 в) обеспечивает прохождение импульсов с выхода нуль-органа 9 на выход элемента 11 (фиг. 2 з), а в моменты достижения входным сигналом минимумов (t2, (.А) сигнал с выхода элемента НЕ 13 (фиг. 2 г) обеспечивает прохождение импульсов с выхода нуль-органа 9 на выход элемента 12 (фиг. 2 и). Одновременно с прохождением импульсов, соответствующих моментам появления экстремумов входного сигнала, на выходы элементов 11 и 12 импульсы с выхода нуль-органа 9 поступают на вход управления записью регистра 14 и осуществляют запись в регистр 14 кодограммы значения входного сигнала с выхода счетчика 6.

Отметим, что в устройстве-прототипе в случае, если значения следующих друг за другом экстремумов отличаются не более чем на шаг квантования, фиксируется только первый из них, так как к остальным входящий в состав прототипа триггер нечувствителен. Так, например, в приведенной на фиг. 2 а реализации входного сигнала экстремумы, соответствующие моментам времени i2 и t3, не могут быть определены прототипом. Предлагаемое устройство чувствительно ко всем экстремумам независимо от их значений. Это повышает надежность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.

Формула изобретения .Устройство для определения моментов пояэления экстремумов, содержащее первый и второй блоки сравнения, преобразователь код-напряжение, запоминающий регистр, реверсивный счетчик импульсов, блок дифференцирования, первый и второй элементы совпадения и нуль-орган, при этом входная шина соединена с входом блока дифференцирования и с первыми входами блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом преобразователя код-напряжение, вход сложения и вход вычитания реверсивнс; о счетчика импульсов соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнень я, а выходы разрядов - с соответствующими входами преобразователя коднапряжение, выход регистра является цифровым выходом устройства, вход нульоргана, соединен с выходом блока дифференцирования, а выход-с первыми входами элементов совпадения, выходы которых являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены источник опорного напряжения, блок вычитания, элемент задержки, элемент НЕ и компаратор, первый вход которого соединен с выходом блока ди.фференцирования и входом элемента задержки, второй - с выходом элемента задержки, а выход - с вторым входом первого элемента совпадения и через элемент НЕ с вторым входом второго элег-..ента совпадения, выход источника опорного напряжения соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-напряжение, а 5ыход подключен к второму входу второго блока сравнения, информационные входы запоминающего регистра соединены поразрядно с выходами реверсивного счетчика, а вход управления записью - с выходом нульоргана.

2 L Д.

Устройство для определения моментов появления экстремумов относится к аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано в цифроаналоговых вычислительных машинах, цифровых измерительных приборах, устройствах автоматики для преобразования аналоговой информации в цифровую форму. В изобретении решается задача повышения надежности устройства. Устройство содержит блоки 1 и 2 сравнения, преобразователь 3 код-напряжение, источник 4 опорного напряжения, блок 5 вычитания, реверсивный счетчик 6 импульсов, блок 7 дифференцирования, элемент 8 задержки, нуль-орган 9. компаратор 10. элементы 11 и 12 совпадения, элемент НЕ 13 и запоминающий регистр 14.2 ил.