Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы Советский патент 1992 года по МПК G08C15/06 

Устройство относится к телеизмерениям и может быть использовано в адаптивных системах связи и управления.

Известен адаптивный коммутатор телеизмерительной системы содержащий генератор импульсов, блок запуска, счетчик, дешифратор, формирователь кода адреса, регистр адрес з выходной регистр, блок считывания, аналого-цифровой преобразователь, амплитудный дискриминатор, дешифратор адреса, в каждой группе из двух каналов - триггер и блок сравнения, в каждом информационном канале группы - ключ; элементы И и преобразователь погрешности аппроксимации, вторую группу ключей, входы преобразователей погрешности аппроксимации являются входами коммутатора, первый выход блока считывания является выходом коммутатора.

Недостатками известного коммутатора являются низкие быстродействие и точность работы.

Наиболее близким по технической сущности к данному устройству является адаптивный коммутатор телеизмерительной системы, содержащий первый генератор импульсов, блок запуска, выход которого соединен с входом первого счетчика, выхода которого соединены с входами дешифратора, первыми входами формирователя кода адреса и первыми входами регистра адреса, выходы которого соединены с первыми вхоVJ00 СП

о кэ о

дами выходного регистра, выходы которого соединены с первыми входами блока считывания, вторые входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, второй выход блока считывания соединен с входом амплитудного дискриминатора, выход которого соединен с вторым входом регистра адреса, в каждой группе из двух информационных каналов - блок сравнения и триггер, выход блока сравнения соединен с первым входом триггера, и в каждом информационном канале - ключ, элементы И и преобразователь погрешности аппроксимации, выход которого соединен с первым входом первого ключа, и одноименным входом блока сравнения, выход элемента И соединен с вторым входом первого ключа, выходы первых ключей объединены, соединены с входом амплитудного дискриминатора, выходы дешифратора соединены с объединенными первыми входами элементов И и вторыми входами триггеров соответствующих групп информационных каналов, первый и второй выходы триггера группы соединены соответственно с вторым входом элемента И и первого и второго информационных каналов группы, входа преобразователей погрешности аппроксимации являются информационными входами коммутатора, содержащего также второй счетчик, второй генератор импульсов, сумматор, пороговый блок, переключатель, триггер и элементы И, выходы первого и второго генераторов импульсов соединены с первыми входами одноименных элементов И, выходы которых соединены соответственно с третьим входом блока запуска и входом второго счетчика, выходы второго счетчика соединены с первыми входами переключателя, вторые входы и выходы которого подключены соответственно к выходам выходного регистра и входам дешифратора адреса, выход сумматора через пороговый блок соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к последнему выходу дешифратора адреса, первый выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И и с третьим входом переключателя и блока считывания, второй выход триггера соединен с вторыми входами первого элемента И и третьего элемента И, третий вход которого подключен к второму выходу блока считывания, входы сумматора подключены к выходам преобразователей погрешности аппроксимации соответствующих информационных каналов, Недостатками известного коммутатора, выбранного в качестве прототипа, являются

низкое быстродействие и низкая достоверность функционирования, Низкое быстродействие обусловлено тем, что в прототипе выбор информационного канала, данные с

которого передаются в адаптивном режиме, при большом количестве информационных каналов требует длительной работы амплитудного дискриминатора и связанных с ним узлов, что является ограничивающим

фактором для скорости передачи данных, реализуемой данным коммутатором (прототипом). Кроме того, последовательный опрос амплитуды дискриминатором информационных каналов при адаптивной

коммутации не всегда гарантировано позволяет выбрать информационный канал, погрешность аппроксимации которого к моменту окончания выбора максимальна (так как после опроса каждого канала, его

погрешность, независимо от характера ее изменения, не принимается прототипом во внимание Это увеличивает время задержки передачи данных от каналов, то есть, снижает быстродействие процесса коммутации

данных, а также снижает точность восстановления данных от информационных каналов, Невысокая достоверность работы коммутатора обусловлена во-первых, отсутствием синхронизации сигналов с генераторов коммутатора и его блока считывания, что может привестиДособенно при большом числе каналов информационных) к расфазированию сигналов от соответствующего генератора и сигналов чтение

(синхронизирующих импульсов) от блока считывания, е свою очередь, этот факт приводит к искажению информации коммутатором, И, во-вторых, в прототипе предусмотрен лишь маркер при переходе от

адаптивного режима к равномерному, в то время, как обратный переход также должен сопровождаться маркером, иначе получатель информации не различает моменты обратного перехода.

Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности функционирования коммутатора.

На фиг. 1 приведена структурная схема адаптивного коммутатора телеизмерительной системы; на фиг. 2 - структурная схема блока считывания; на фиг. 3 - структурная схема формирования кода адреса; на фиг, А - структурная схема ячейки формирования кода адреса; на фиг. 5 - структурная схема

преобразователя погрешности аппроксимации.

Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы содержит группу 1i-1K преобразователей погрешности аппрэксимации, формирователь 2 кода адреса, реистр 3 адреса, переключатель 4, дешифраор 5 адреса, группу 6ч-6к ключей, счетчик , аналого-цифровой 8 преобразователь, умматор 9, пороговый 10 элемент, триггер 11, блок 12 считывания и распределитель 13 5 мпульсов, На фиг. 1 указаны входы 14i-14K - коммутатора, выходы преобразователей 1 оответственно 15i-15K и 16i-16K, 17t-17K- входы преобразователей 1, входы 18 и 19 первой и второй групп и вход 21 блока счи- 10 ывания 12, выходы которого 21, 22,23 и 24, выходы ключей 2i-25K, входы распределиелей 26, 27, 28, 29.

Блок считывания (фиг. 2) содержит триггеры 30-33, первый 34 и второй 35 регистры, 15 первый 36 и второй 37 дешифраторы, переключатель 38, счетчик 39, генератор 40 имульсов, элементы И 41-49, ключ 50, лементы ИЛИ 50-55, формирователь маркера 56, блок сопряжения 57, элемент пер- 20 вый задержки 58, формирователь импульсов 59, второй элемент задержки 60, элемент ИЛИ 61, первый, второй и третий выходы - соответственно 62,63 и 64 первого дешифратора 36, 65, 66, 67, 68 выходы вто- 25 рого дешифратора 37, элемент И 69 и кодер 70.

Формирователь кода адреса (фиг. 3) содержит ячейки 71 и элементы ИЛИ 72. Ячейки 71 соединены по пирамидальной 30 структуре; при наличии в системе коммутатора К 2м информационных каналов, формирователь 2 содержит М ступеней по ячеек 71 в каждой 1-й, i , ступени; каждой I ячейке 71 первой (начальной) ступени под- 35 ключены два сигнала 16 от блоков 1. На фиг. 3 приведен пример реализации блока 2 при количестве информационных каналов, равном восьми, К 8. Первый и второй информационные входы - 73 и 74 - некоторой 40 ячейки 71 соединены с третьими выходами двух ячеек 71 предыдущей ступени; первые и вторые входы ячеек первой ступени соединены соответственное выходами 16 блоков 1. Первый и второй выходы - 75 и 76 - 45 последующей ячейки 71 соединены соответственно с третьими входами 77 тех ячеек 71 предыдущей ступени, от которых в данную ячейку поступают соответственно сигнала по входам 73 и 74. Третий 77 вход некоторой 50 ячейки 71 соединен соответственно с выходом 75 или 76 той ячейки 72, с которой данная ячейка соединена через выход 78 (вход последующей ячейки 72 соответственно 73 или 74). Ячейки 71 первой (начальной) 55 ступени не содержит (не используют) выходы 75. Выходы всех ячеек 71 (выходы 76) каждой ступени (кроме последней) соединены с входами элемента ИЛИ 72; в блоке 2 - М-1 элементов ИЛИ 72, выходы которых и

выход 76 единственной ячейки последней ступени являются адресными разрядами кода адреса соответственно с младшего до старшего (выход 76 ячейки последней ступени).

Ячейка 71 (фиг. 4) содержит элемент сравнения 79, аналоговый коммутатор 80, элемент НЕ 81, первый 82 и второй 83 элементы И.

Преобразователь погрешности аппроксимации (фиг. 5) содержит дифференциальный усилитель 84, первый 85 и второй 86 элементы выборки и хранения,

Адаптивный коммутатор работает следующим образом. Блоки 1 для каждого канала постоянно формируют сигналы, амплитуда которых пропорциональна текущей погрешности аппроксимации параметра, передаваемого по данному каналу. Коммутатор работает в двух режимах; адаптивном и равномерном. В адаптивном режиме работы на каждом, такте передачи коммутатор производит выбор канала, обладающего максимальной погрешностью аппроксимации, и передает значение соответствующего параметра в канал связи. После каждого такого такта передачи, коммутатор проверяет величину совокупности погрешности аппроксимации во всех каналах (формируются постоянно на сумматоре 9), Если погрешность находится в допустимых пределах (предел задается порогом элемента 10), то продолжается работа в адаптивном режиме - следующий такт передачи; в каждом такте передачи при адаптивном режиме работы коммутатор передает в канал связи адрес передаваемого параметра (код канала) и закодированное помехоустойчивым кодом значение самого . параметра. В том случае, когда после передачи очередного параметра в адаптивном режиме, коммутатор обнаруживает, что совокупная погрешность аппроксимации превысила порог допустимого значения, он переходит в режим равномерной передачи, в котором формат передачи следующий; общий маркер, а следом за ним - последовательность (упорядоченная - с первого по последний) параметров канало-закодиро- ванные значения, адресные посылки при этом не передаются, чем достигается ускорение передачи параметров в равномерном режиме. После окончания цикла передачи всех параметров в равномерном режиме, коммутатор вновь анализирует значение совокупности погрешности аппроксимации, и, в зависимости от ее значения либо переходит в режим адаптивной передачи, либо по- вторяет целиком цикл равномерной передачи.

В целом, принцип работы коммутатора не отличается от функционирования (по принципу действия) устройства-прототипа. Отличия, способствующие улучшению характеристик прототипа в сравнении с заяв- ляемым устройством, заключаются в следующем: в адаптивном режиме коммутации данный коммутатор позволяет значительно быстрее сформировать код адреса передаваемого параметра, что, во-первых, не оказывает ограничивающего влияния на скорость передачи по линии связи, а, во- вторых, позволяет передавать с меньшей задержкой значения выбираемых параметров. В то же время, прототип для формиро- вания кода адреса требует большого времени, что сдерживает потенциальные возможности скорости передачи данных прототипом, и увеличивает время задержки передачи значений параметров, иногда про- тотип при столь длительном процессе формирования кода адреса передаваемого параметра может передавать и не обладающие погрешностью аппроксимации параметров, так как за время формирования кода адреса соотношения погрешностей отдельных параметров могут изменяться, что не всегда фиксируется прототипом. Кроме того, данный коммутатор работает от единого генератора, что позволяет во всех режи- мах работы сохранить синхронность и синфазность процессов, протекающих в коммутаторе, в прототипе за счет расфази- рования работы узлов устройства .возможна выдача неверной информации.

Информация в виде аналоговых значений передаваемых параметров поступает постоянно на входы 14 преобразователей 1 погрешности аппроксимации. Наиболее эффективно (по затратам оборудования) дан- ный коммутатор работает при наличии К- 2м контролируемых параметров, при мень- шем числе параметров, не кратном степени двух, оставшиеся незадействованными каналы коммутатора по входам 14 соединя- ются к шине нулевого потенциала. Возможно и положение, при котором число преобразователей 1 и ключей 6 соответствует количеству каналов -К (при некратности этого числа степени двух), однако, при этом необходимо соединить входы 16К+1 и последующие элементы формирователя 2 к шине нулевого потенциала, так как структура формирователя 2 - пирамидальная - работает корректно лишь при равенстве числа общего входных сигналов шестнадцатой степени двух.

В регистре 3 в исходном состоянии (или состоянии готовности к следующему такту передачи) записан код выбранного или

адаптивной передачи канала. Переключатель 4 в зависимости от режима работы коммутатора коммутирует на выходе либо код с регистра адреса 3, либо с счетчика 7 - коммутируемый код зависит от потенциала на выходе триггера 11 - если сигнал имеет единичное значение, то имеет место равномер- ный режим передачи, если нулевое - адаптивный режим. Все ключи 6 закрыты. Счетчик 7 при равномерной передачи содержит номер канала текущего, передаваемого по каналу их коммутатора, в АЦП 8 - цифровое значение передаваемого параметра. С выхода сумматора 9 формируется аналоговое значение суммарной погрешности аппроксимации для всех информационных каналов, на выходе порогового элемента 10 положительный потенциал при превышении суммарным значением погрешности ап- проксимации порогового (допустимого) уровня, и нулевой - при невысокой общей погрешности аппроксимации. Блок считывания 12 (подробно его структура - на фиг, 2) управляет функционированием и взаимодействием узлов коммутатора. С его выхода 22 в зависимости от режима снимается по- следователь ность кодовых посылок форматов, описанных выше. В процессе передачи очередного параметра распределитель импульсов 13.не выдает сигналов на своих выходах.

В блоке 12 выдача соответствующей информации с выхода 22 и управление взаимодействием узлов коммутатора происходит под управлением импульсов с генератора 40. Триггер 33 также, как-и триггер 11 определяет режим работы блока 12 - равномерный или адаптивный. В регистре 34 хранится (и сдвигается в соответствии с процедурой передачи) код адреса передаваемого параметра. В регистре 35 хранится (и сдвигается) код значения передаваемого параметра.

Цепи установки коммутатора в начальное состояние на фигурах не показаны.

Предположим, в начальный момент коммутатор находится в режиме адаптивной передачи значений параметров. Происходит передача адреса некоторого параметра и затем - его значение. Передача происходит под управлением (в адаптивном режиме) дешифратора 37, определяющего переключение на передачу адреса и значения параметра.

В некоторый момент времени (в процессе передачи данного параметра), определяемый соотношением скорости передачи и быстродействием узлов коммутатора, ответственных за формирование новых адреса параметра и его значения (с выхода 67 дешифратора - 37 - работающего под управлением счетчика 39, состояния которого меняются по импульсам с генератора 40, формируется импульс, который, проходя через элемент ИЛИ 53, поступает по выходу 23 блока 12 на тактирующий вход триггера 11, Если в этот момент с выхода порогового элемента 10 поступает на информационный вход триггера 11 нулевой сигнал, то триггер 11 остается в нулевом состоянии (фиксируя режим адаптивной передачи), и нулевым сигналом с прямого выхода, удерживая счетчик 7 в состоянии К-1. Импульс с выхода 67, поступая также на формирователь 59 импульса, вызывает формирования импульса, синхронизирующего процесс подготовки следующего параметра к передачи. Длительность импульса, формируемого блоком 59, важна для выдержки времени работы (времени открытого состояния) дешифратора адреса 5. Импульс с выхода 24 блока 59 поступает на вход распределителя импульсов 13, выполненного, например, на совокупности последовательно соединенных элементов задержки (по числу выходов - четырех элементов задержки). Таким образом, работа узлов устройства по синхроимпульсу С выхода 24 начинается после определения режима передачи триггером 11 для следующего параметра.

К моменту поступления импульса с выхода 24 блока 12 на выходах формирователя кода адресов 2 сформирован код адреса очередного передаваемого параметра, погрешность аппроксимации которого максимальна среди всех параметров, обслуживаемых данным коммутатором. Сигналом с выхода 26 распределителя 13 (передним фронтом импульса) в регистр адреса 3 записывается этот адрес. Данный импульс (с выхода 26), поступая также на счетчик 7, не воздействует на «его, так как счетчик 7 удерживается триггером ,11 в состояние К-1. Сигнал с выхода 27 (второго выхода распределителя 13) открывает дешифратор 5 (разрешает появление на его выходах единичного позиционного кода выбранного параметра от регистра адреса 3, поступающих через открытый для этого регистра потенциалом с триггера 11 переключатель 4) и удерживает его открытым (длительностью импульса, сформированно- . го блоком 59) до окончания последующего формирования цифрового значения параметра блоком АЦП-8. Затем, сигналом с третьего выхода 28, блок 13 запускает АЦП, на который поступает информационный аналоговый сигнал выбранного параметра с соответствующего ключа б, открытого единичным значением сигнала с выхода дешифратора адреса 5 Заметим, что в момент открытия соответствующего ключа, тем же сигналом с выхода дешифратора 5, по выходу 17, поступающему на управляющий вход 5 элемента выборки и хранения 85, этот элемент записывается мгновенное значение выбранного параметра. В результате этого, на выходе 16 дифференциального усилителя 84, формирующем разностный сигнал меж0 ду текущим значением параметра и последним переданным (записанным в элемент 85), выходной разностный сигнал, представляющий собой погрешность аппроксимации, обнуляется.

5 Момент формирования синхросигнала на выходе 24 (как описано выше) выбирается подбором соответствующего выхода дешифратора 37 таким образом, чтобы к моменту окончания передачи очередного

0 (предыдущего) значения параметра, на выходе АЦП 8 сформировалось значение нового параметра, готовое к передаче.

Окончание передачи предыдущего параметра (в адаптивном режиме) происходит

5 при формировании сигнала на выходе 68 дешифратора 37, этот сигнал через элемент ИЛИ 52 устанавливает триггер 32 (разрешающий кодирование и выдачу в канал связи значения параметра) в нулевое состояние, а

0 также - через элемент ИЛИ 54 поступает на входы элементов И 47 и И 49. Так как (в рассматриваемом примере) сигнал на выходе 21 триггера 11 - нулевой, то элемент И 47 не срабатывает, сигнал на выходе триггера

5 33 - также нулевой (напомним, этот триггер определяет режим работы при передаче текущего параметра), на инверсном входе элемента И 49 - нулевой потенциал, следовательно, элемент И 49 открыт, и сиг0 нал с выхода элемента ИЛИ 54, проходя через элементы И 49, ИЛИ 55 и элемент задержки 60, сбрасывает счетчик 38 в нулевое состояние и записывает в регистры 34 и 35 соответственно адрес и значение выбран5 ного параметра. Начинается по тактам работа счетчика 39, в соответствии с которыми последовательно в канал связи передаются (сдвигаемые по очереди в регистрах 34 и 35) адрес выбранного параметра и его значение

0 (с одновременным кодированием значения параметра). При этом нулевой потенциал с выхода триггера 33 коммутирует содержимое счетчика 39 через переключатель 38 на дешифратор 37, дешифратор 36 не работает

5 (на всех его выходах - нулевые потенциалы) Передача в адаптивном режиме осуществляется следующим образом при переходе счетчика 38 в нулевое состояние появляется сигнал на выходе 65 дешифратора 37; этот сигнал устанавливает триггер 31

в единичное состояние, открывая элементы И 41 и 42; через элемент И 41 на регистр 34 проходят импульсы сдвига от генератора 40 через открытый сигналом с триггера 33 элемент И 48; через элемент И 42 сигналы с последнего разряда регистра 34 проходят на блок сопряжения 57 (представляющий собой, например, элемент ИЛИ или суммирующий усилитель), и далее - на выход коммутатора.

На соответствующем такте работы по сигналу с выхода 66 дешифратора 37 (после окончания выдачи адреса параметра в канал связи} триггер 31 устанавливается в нулевое состояние, и через элемент ИЛИ 51 взводится триггер 32, разрешающий работу элемента И43; через него тактовые импульсы начинают поступать на сдвиг в регистр 35 и в кодер 70, с которого через элемент И 44 закодированное значение параметра по- следовательно выдается в канал связи через блок 57. После окончания передачи значения параметров, сигналом с выхода 68 триггера 32 вновь устанавливается в нулевое состояние, и передача данного параметра заканчивается.

Предположим, что при передаче данного параметра при выдаче сигнала на выходе 67 дешифратора 37, и, соответственно, фор- мирования сигналов на выходах элементов 53 и 59, совокупная погрешность аппроксимации превысила пороговое значение, и с выхода элемента 10 формируется положительный потенциал. Сигналом с выхода 23 блока 12 триггер 11 устанавливается в единичное состояние, определяя переход (после окончания передачи текущего параметра) в режим равномерной передачи, снимая запрещающий сигнал со счетчика 7, переключая переключатель 4 на коммута - цию выходов счетчика 7, на выходе дешифратора адреса 5, и подающий сигнал на вход 21 блока 12. Синхроимпульс с выхода 24 блока в данном случае устанавливает счетчик 7 в нулевое состояние (этот импульс поступает на счетный вход счетчика 7, но так как триггер 11 удерживает счетчик 7 в состоянии К-1, а счетчик 7 работает по модулю К-1, то очередным счетным импульсом он пере- водится именно в нулевое состояние, подготавливая подключение первого канала), после формирования сигнала на выходе блока 12. Этот же сигнал записывает адрес в регистр 3, но в данном случае это не имеет значения. Аналогично, сигналами с выходов 27 и 28 запускаются блоки 5 и 8, формируя значение нулевого параметра, и устанавливая блок 11 (вышеописанным образом) в исходное состояние

С приходом импульса на выходе 68, появляется положительный потенциал на выходе элемента ИЛИ 54. К этому моменту на входе 21 - единичный сигнал, а на выходе триггера 33 - нулевой, таким образом, элемент И 47 открыт, а элемент 49 - закрыт; импульс с выхода элемента И 47 поступает на выход А и на единичный вход триггера 30, а также на вход элемента задержки 58. Триггер 30 устанавливается в единичное состояние, запускает формирователь маркера и открывает ключ 50, формирователь маркера может быть выполнен на основе регистра сдвига, который по собственным тактовым импульсам при запуске вырабатывает кодовую последовательность маркера (в этом случае блок 56 содержит генератор импульсов, элемент И, соединенный с ним, и выходом - с входом сдвига кольцевого регистра сдвига, а второй вход элемента И соединен с выходом триггера 30); или представляет собой генератор импульсов заданной частоты (или просто генератор некоторой заданной частоты, различаемой приемником), запускаемый триггером 30 положительным потенциалом на его выходе. Элемент задержки осуществляет задержку входного импульса на время, требуемое для передачи маркера. Нулевым сигналом с инверсного выхода триггера 30 закрывается элемент И 48, тактовые импульсы с выхода генератора 40 не проходят на счетчик 39 и другие узлы устройства (Счетчик 39 таким образом., остается в максимальном - для адаптивного режима - состояния).

По окончании выдачи маркера, формируется импульс на выходе элемента задержки 58. Этот импульс сбрасывает триггер 30, а также положительным фронтом устанавливает триггер 33 в единичное состояние, и через элемент ИЛИ 55 положительным фронтом сбрасывает счетчик 39 в нулевое состояние, и записывает в регистры 35 и 34 (последний регистр в данном случае не играет какой-либо роли) соответственно значения параметра и адреса его. Работа счетчика начинается сначала. Однако, единичное состояние триггера 33 переключает счетчик 39 на дешифратор 36 (блоком 40) в данном случае работа осуществляется под управлением дешифратора 36, сигналом с выхода 62 (в нулевом состоянии счетчика 39) триггер 32 сигналом через элемент ИЛИ 51 устанаЁливается в единичное состояние, и производится кодирование и передача нулевого параметра (первого параметра, которому соответствует нулевой адрес). Аналогичным образом, выход 64 обнуляет триггер 32 через элемент ИЛИ 52 после окончания передачи значения параметра в

равномерном режиме, и опрашивает эле- мент И 69, если на втором входе элемента И 69 (на инверсном входе) - нулевой сигнал, свидетельствующий, что счетчик 7 - не в состоянии, то с выхода элемента И 69 сигнал через элемент ИЛИ 55 сбрасывает счетчик 39 в нулевое состояние и начинается передача следующего параметра в равномерном режиме (при единичном состоянии триггеров 11 и 33). Если же счетчик 7 - в состоянии К-1 (что говорит об окончании цикла передачи всех параметров в равномерном режиме), то сигнал на выходе переполнения счетчика 20 имеет единичное значение, и при данном состоянии счетчика 11 возможен переход в адаптивный режим.

Пусть при передаче последнего параметра цикла формируется сигнал на выходе 63 дешифратора 36(о., так и сигнал с выхода 67, подбирается таким образом, чтобы к моменту окончания передачи последнего параметра цикла в блоках 4 и 8 были сформированы адрес и значение следующего параметра в зависимости от режима, выбираемого коммутатором после последнего параметра цикла при равномерном режиме). Этот сигнал проходит через элемент 45 И, через элемент ИЛИ 53 и аналогично формирует сигнал на выходе 23 - опроса триггера 11. Если сигнал с выхода порогового элемента 10 - единичный, то триггер 11 остается в единичном состоянии, фиксируя следующий цикл передачи в равномерном режиме, как и предыдущий цикл. Сигналом с выхода 63 через элементы ИЛИ 61 и формирователь 59 запускается по выходу 24 распределитель 13 импульсов, счетчик 7 устанавливается в нулевое состояние(работая по модулю К-1), и новый цикл начинается и идет как обычно- как описанный ранее цикл равномерной передачи с маркером; по сигналу с выхода 54 срабатывают элементы И 46, ИЛИ 54, И 47 и формируется .маркер, и далее - как описано ранее; триггер 33 также остается в единичном состоянии.

Если же при приходе импульса на входе триггера 11, на его информационном входе нулевой сигнал (-) суммарная погрешность аппроксимации меньше порога), то осуществляется (после передачи последнего пара- метра цикла переход комму.татора в адаптивный режим: триггер 11 переключается, фиксирует счетчик 7 на весь интервал времени работы в адаптивном режиме в состоянии К-1, переключает переключатель 4, подготавливает по выходу 21 блок считывания. Приход импульса на выход 64 вызывает его прохождение через элементы И 46 и ИЛИ 54, данный импульс не происходит через элементы И 47 (закрытый нулевым

сигналом на входе 21), и 69 (закрытый единичным сигналом на инверсном входе от счетчика 7); срабатывает элемент И 49, открытый низким сигналом на инверсном вхо- 5 де, и триггер 33 запоминает нуль (режим адаптивной передачи). С некоторой задержкой, определяемой элементом 60 и необходимой для переключения блока 38 до срабатывания счетчика 39, счетчик 39 уста0 навливается в нулевое состояние, и в регистры 34 и 35 записывается адрес выбранного параметра и его значение, начинается адаптивный режим работы.

Таким образом, коммутатор обеспечи5 вает переключение адаптивного и равномерного режимов работы (передачи данных) и работу в этих режимах соответственно определенных форматов сообщений,

От триггера 33 может подаваться (соот0 ветствующая связь показана пунктиром на фиг. 2) управляющий сигнал от генератора 40. переключающий его частоту при переходе с режима на режим, при требовании пользователем смены частот передачи данб ных.

Рассмотрим более подробно формирование кода адреса (фиг.- 3 и 4).

Пусть в некоторый момент времени на входы формирователя 2 подаются

0 значения погрешностей рассогласования (аппроксимации) (более подробно о формировании входных сигналов для формирователя 2 - далее). На фиг. 3 приведен пример формирователя 2 для К-8. Первому каналу

5 соответствует формируемый адрес 00...00, последнему, К-му (при условии, что - 11...11, в нашем примере -для 8 каналов - соответственно 000 и 111). Каналы соединяются с входами ячеек 72 по0 парно, (с входами ячеек первой ступени): к первой ячейке - первый и второй каналы, у второй -третий и четвертый, и т.д., последовательно. Аналогично соединяются выходы 78 ячеек первой ступени с ячейками второй

5 ступени, и так - по ступеням. Из двух ячеек младшей ступени выход 78 младшей (по индексу) ячейки соединяется с входом 73 ячей- ки.старшей ступени, а выход 78 старшей (по индексу) ячейки младшей ступени - с вхо0 дом 74 ячейки старшей ступени. На каждой ступени соблюдается порядок нарастания индексов ячеек при соединении их с последовательными ячейками старшей ступени. Аналогично и обратное соединение - по вы5 ходам 75 и 76: выход 75 ячейки старшей (последующей) ступени соединен с входом 77 ячейки младшей (предыдущей) ступени, от которой ячейка старшей ступени принимает сигнал по входу 73. а выход 76 соединен с входом ячейки 77, от которой данная ячейка принимает сигнал по входу 74

Каждая ячейка работает следующим образом: в элементе сравнения 79 формируется положительный (единичный) сигнал в том случае, когда уровень аналогового сигнала на входе 74 больше или равен уровню аналогового сигнала на входе 73; этот сигнал с выхода элемента сравнения 79 переключает аналоговый коммутатор 80 данной ячейки таким образом, чтобы на выход аналогового коммутатора коммутировался сигнал, больший из двух сравниваемых сигналов; при равенстве, хотя это принципиально не меет значения, коммутируется на выход сигнал с входа 74. Кроме того, сигнал с выхода элемента сравнения 79 открывается (в зависимости от нулевого или единичного значения) либо соответственно элемент И 82 - через элемент НЕ 81, либо элемент 83 И, таким образом, поступающий (в соответствующем случае) сигнал с выхода старшей ступени (по входу 77) проходит через эти элементы и поступает дальше - в младшие ступени, а также - с элемента 83, по выходу 76 - в элементы ИЛИ 72 соответствующей ступени

В результате работы приведенной пирамидальной схемы, на выходе коммутатора 80 - выходе 78 единственной ячейки последней М-й ступени формируется аналоговый сигнал максимальной среды всех каналов погрешности аппроксимации (заметим, что в ячейке последней ступени этот сигнал не используется). По описанной пирамидальной схеме при подаче на входы 16 сигналов погрешностей, проходит сначала прямая волна, сигналов, приводящая к выделению на выходе 78 последней ступени максимальной погрешности. Затем, после срабатывания (или несрабатывания) устройства сравнения 79 ячейки последней ступени, в блоке 2 формируется обратная волна сигналов по элементам 82 и 83. После прохождения обратной волны, на выходах элементов ИЛИ 72 сформирован адрес выбранного параметра (обладающего максимальной среди всех параметров погрешностью аппроксимации). Рассмотрим процесс формирования адреса кода на конкретном примере,

Пусть значения сигналов погрешности аппроксимации на входах ,16i-16e равны соответственно: 5,3,6,1,1,7,8 и 2 (условных единиц). Очевидно, что на выходе блока 2 должен сформироваться код седьмого (в пересчете, приведенном выше (параметра, то есть адрес (110). Определим потенциалы (единичные обозначим 1, а нулевые ) в узлах коммутатора При этом для удобства

геометрически расположим значения сигналов так же, как и ячейки 71 блока 2 на фиг. 3.

После прохождения прямой волны

значения сигналов на выходах элемента сравнения 79 будут следующими: 0(5), 1(6), 0(6), 1(8), 1(7), 1(8), 0(8) в скобках при значениях сигналов с выходов элементов сравнения даны уровни выходных сигналов

0 соответствующих аналоговых коммутаторов 80).

В результате в единственной ячейке последней (в нашем случае-третьей) ступени формирователя 2 сработает элемент И 83 (с

5 учетом того, что в эту единственную ячейку на вход 77 - это характерно только для этой, единственной ячейки последней ступени- подан постоянно высокий потенциал). Следовательно, на старшем разрядном выходе

0 адреса формирователя 2 (непосредственном выходе ячейки последней ступени . Эта Г поступает с выхода 76 в нижнюю ячейку предыдущей ступени, где также вызывает срабатывание элемента 83 и появле5 ние 1 на выходе 76 данной ячейки. Заметим, что нулевой сигнал, поступающий из ячейки последней ступени по выходу 75 не вызывает срабатывания ни одного элемента - 82 или 83 в соответствующей верх0 ней ячейке предыдущей ступени.

Единичный сигнал с выхода 76 нижней ячейки второй (в нашем примере) ступени включает нижнюю, связанную с ней ячейку первой ступени, для которой сигнал с ее

5 элемента сравнения , следовательно, на выходе данной ячейки - выходе 76 - сигнал равен О. Такие же сигналы и в других ячейках первой ступени, так как на них не поступили включающие сигналы по входам 77 от

0 ячеек старших ступеней. Таким образом, на выходах ступеней, начиная с последней, и заканчивая первой, формируются в нашем примере (на выходах 76) соответственно сигналы

5 О

О

О

1

О

0 1

О

что вызывает появление на выходах соответствующих элементов ИЛИ 72 совокупности сигналов (начиная со старшей ступени)

5 - 110), что и соответствует адресу выбранного параметра.

Такое соединение ячеек в формирователе 2 и их структура позволяет с максимальной быстротой сравнить значения погрешностей и выбрать параметр (его адpec), для которого погрешность максимальна. Для любых других сочетаний параметров данное устройство также функционирует корректно. Единственное необходимое условие корректности функци- онирования блока 2 (оно уже указано выше) - заземление входов 16 всех блоков 71 первой ступени, для которых нет параметров в обслуживаемом объекте, причем параметры с первого по К-й соединяются с последова- тельными - с 1-го по входами блока 2, а заземляются входы с более высокими индексами.

Рассмотрим также отдельно функционирование преобразователя 1 погрешности аппроксимации (фиг. 5).

Как указывалось ранее, в момент открытия дешифратора адреса 5, сбрасывается соответствующее значение погрешности аппроксимации выбранного для передачи канала. Это производится путем подачи положительного управляющего импульса на вход управления 17 данного блока 1, в результате, значение параметра записывается в элементе выборки и хранения 85, и, есте- ственно, с выхода дифференциального усилителя в этот момент времени формируется нулевая разность. В элементе выборки и хранения 86 в то же время хранится зафиксированное для осуществления формирова- телем 2 процесса выбора значение мгновенной погрешности аппроксимации данного канала. Целесообразно осуществлять такую фиксацию как можно ближе (по времени) к моМенту поступления соответст- вующего синхроимпульса с блока 12, однако, с учетом того требования, чтобы обе - прямая и обратная волны сигналов в блоке 2 после фиксации значений погрешности в элементах 86 закончилось к моменту фор- мирования импульса на запись адреса в регистр 3. Момент фиксации погрешностей в элементах 86 определяется задержкой импульса на последнем выходе -29 распределителя 13, эта задержка может составлять значительную часть интервала времени передачи значения некоторого параметра (форматированного) в канал связи.

В результате жезаписи (при выдаче значения данного параметра для передачи в канал связи) текущего значения параметра в элементе 85, в любой момент времени на выходе 16 дифференциального усилителя 84 формируется погрешность аппроксимации значения данного параметра относительно последнего переданного его значения по каналу связи.

Таким образом, данный коммутатор работает (в плане формирования адреса канала при адаптивном режиме передачи)

значительно быстрее, чем прототип. Пусть, например, в системе используются 1024 информационных каналов. В прототипе для обработки их значений амплитудным дискриминатором требуется 512 тактов работы. В заявляемом же коммутаторе при работе формирователя кода адреса (в нем в данном случае - 10 ступеней), в самом худшем случае, предположив, что прохождение каждой ступени как в прямом, так-и в обратном направлениях (прямой и обратной волнами) требует того же интервала времени, что и такт работы прототипа, требуется лишь 20 тактов, что значительно меньше, чем у прототипа. Кроме того, за счет возможности выбора ближайшего (по интервалу времени) к подаче синхроимпульса момента времени начала считывания значений погрешности аппроксимации в формирователь кода адреса, в данном коммутаторе принципиально значительно снижается вероятность передачи значения канала, для которого к моменту передачи погрешность не максимальна. В то же время, в известном решении, из-за длительности процесса определения кода адреса, это вероятность может быть значительной, и растет от увеличения количества каналов.

Ускорение определения кода адреса влечет собой снятие ограничений на скорость передачи данных по каналу связи, т.к. тем больше процесс определения кода ад-- реса (он может быть сравним, или даже больше, чем процесс передачи некоторого параметра), тем меньше быстродействие прототипа. В данном коммутаторе, как указано выше, это ограничение существенно ослабляется.

Кроме того, в данном компараторе все процессы синхронизируются от донного генератора, и принципиально не может возникнуть фазового рассогласования.

Формула изобретения

Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы, содержащий преобразо- ватели погрешности аппроксимации, формирователь кода адреса, выходы которого соединены с информационными входами регистра адреса, выходы счетчика соединены с первыми входами переключателя, выходы которого соединены с входами дешифратора адреса, выходы которого соединены с первыми входами ключей группы и с входами первой группы преобразователей погрешности аппроксимации, вторые входы ключей и входы второй группы преобразователей погрешности аппроксимации являются соответствующими информационными входами коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, счетчик, выхода

первой группы преобразователей погрешности аппроксимации через сумматор подключен к входу порогового элемента, блок считывания, выход которого является выходом коммутатора, входы первой группы соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, и триггер, о т л и ч a rout и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности, в коммутатор введен распределитель импульсов, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока считывания, второй выход которого и выход порогового элемента через триггер соединены с первым входом счетчика и с объединенными первым входом блока считывания и управляющим

0

входом переключателя, управляющий выход счетчика соединен с вторым входом блока считывания, выходы переключателя соединены с входами второй группы блока считывания, выходы регистра адреса соединены с входами второй группы переключателя, выходы второй группы преобразователей погрешности аппроксимации соединены с одноименными входами формирователя кода адреса, первый, второй, -третий и четвертый выходы распределителя импульсов подключены к тактовым входам регистра адреса, аналого-цифрового преобразователя дешифратора адреса и к объединенным тактовым входам регистра адреса и счетчика.

Устройство относится к телеизмерениям и может быть использовано в адаптивных системах связи и управления. Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности функционирования коммутатора. Коммутатор содержит группу преобразователей 1i-1K погрешностей аппроксимации, формирователь 2 кода адреса, регистр 3 адреса, переключатель 4, дешифратор 5 адреса, группу б1-6к ключей, счетчик 7, аналого-цифровой преобразователь 8, сумматор 9, пороговый 10 элемент, триггер 11, блок 12 считывания и распределитель 13 импульсов. В адаптивном режиме данный коммутатор позволяет значительно быстрее сформировать код адреса передаваемого параметра, т. к. коммутатор постоянно анализирует значения совокупной погрешности аппроксимации и в зависимости от ее значения либо переходит в режим адаптивной передачи, либо повторяет целиком цикл равномерной передачи В том случае, когда после передачи очередного параметра в адаптивном режиме коммутатор обнаруживает, что совокупная погрешность аппроксимации превысила порог допустимого значения, коммутатор переходит в режим равномерной передачи, адресные посылки при этом не передаются, чем достигается ускорение передачи в равномерном режиме. 5 ил. ел С

% /4к1

Фаг.1

Фаг.2

Фиг.з