МНОГОКАНАЛЬНОЕ РЕГИСТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1968 года по МПК H03M1/48 

Известны мпогоканальные регистрирующие устройства t последующим воспроизведением, содержащие ключи, усилители, фиксатор уровня, следящий регулятор усиления, преобразователь «аналог-код, блок синхронизации, коммутатор, преобразователь «код-аналог и устройство формирования аналоговых сигналов.

Устройство предназначено для одновременной регистрации по нескольким каналам различных физических явлений в кодово-цифровой форме для последующего В|Вода в ЦВМ или хранения на магнитной ленте с целью последующего воспроизведения в аналоговом виде, и имеющих динамический диапазон, превышающий динамический диапазон используемых преобразователей «аналог-код ,и «код- аналог. К такому роду информации может быть отнесена .сейсмическая информация, биологические и акустические наблюдения и др.

Наибольщие трудности при регистрации многоканальной информачщи представляет передача полного мгновенного динамического диапазона, имеющегося на выходе датчика, таким образом, чтобы при воспроизведении после консервации имелась возможность восстановления исходного динамического диапазона.

сжатия исходного динамического диапазона перед записью, осуществляемые в автоматических регуляторах усиления АРУ, экспоненциальном регуляторе ЭРУ и программных регуляторах ПРУ. Однако применение АРУ приводит к потере информации и не позволяет восстановить при воспроизведении истинный динамический диапазон, а применение ЭРУ и ПРУ, работающих по временному закону и

0 не учитывающих амплитудные соотношения в регистрируемых каналах в каждый момент, также приводит к потере информации.

В предложенном устройстве эти недостатки устранены благодаря тому, .что выходы усилителей отдельных каналов через ключи соединены со следящим регулятором усиления, выход которого подключен к управляющим входам ключей, и фиксатором уровня, подключенным на вход преобразователя «аналог0 код, причем последний через преобразователь «код - аналог соединен с блоком восстановления исходного динамического диапазона, выход которого через ключи подключен к устройству формирования аналоговых сигналов.

5 В устройстве используется специальная система, с помощью которой информация для записи на магнитный регистр представлена п-разрядным кодом числа, определяемым разрядностью преобразователя и специальными

масштабного лп-южителя. Пока амплитудные выборки сигналов, предназначенные для кодирования, по величине на входе устройства не превосходят значения, соответствующего верхнему пределу динамического диапазона преобразователя аналог-код, «х численное значение после -кодирования равняется считываемому коду числа. В моменты, когда величина сигнала на входе превысит этот уровень, срабатывает система мгновенного следящего регулятора усиления и численное значение числа носле кодирования равняется считанному коду, умноженному на специальный множитель, величина которого всегда постоянна. При воспроизведении зарегистрированной информации с помощью имеющихся програмл ных импульсов .восстанавливается истинная форма сигнала (В едином масштабе по всему диапазону амплитуд.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока восстановления динамического диапазона при воспроизведении.

Сигналы от датчиков / усиливаются предварительными усилителями 2, имеющими по несколько выходов с разными коэффициентами усиления, и подаются на соответствующие входы программных ключей 3, управляемых коммутатором 4 каналов и блоком 5 мгновенного следящего регулятора усиления. Ко.ммутатор производит поочередное циклическое подключение выходов программных ключей на вход фиксатора 6 уровня. Программные ключи передают сигналы с того или иного выхода данного усилителя по приказу мгновснното следящего регулятора, предварительно анализирующего величину сигнала.

Сигнал, зафиксированный фиксатором 6, кодируется преобразователем «аналог - код 7.

Па магнитный регистр 8 цифровой код записывается параллельным кодом. Одновременно записываются слул ебные импульсы и программные импульсы мгновенной следящей системы, отмечающие по какому из выходов принят сигнал.

Работой всех устройств управляет блок 9 синхронизации.

При воспроизведении усиленные усилителем 10 сигналы поступают на входное устройство ЦВМ П и на вход преобразователя «код - аналог J2, который преобразует цифровой код в амплитудно-импульсный аналоговый сигнал. Сигнал подается на блок 13 восстановления ПОЛНОГО исходного динамического диапазона, где восстанавливается истинная форма сигнала с учетом програ.ммных импульсов. Затем сигнал постунает на ключи распределителя каналов 14, управляемые коммутатором каналов, находящихся в этом же блоке, работающим синхронно с коммутатором 4 каналов. С выхода блока М сигнал подается на устройство 15 формирования многоканального аналогового сигнала.

когда число выходов усилителей 2 равно .

Коэффициенты усиления по обоим выходам усилителя отличаются в ;V 2 раз. Для всех усилителей данного многоканального устройства коэффициент .V должен быть одинаков (/( 2,3 и т. д.) и обязательно представлять целые числа в связи с необходимостью последующего ввода информации в ПВМ.

С выхода усилителя 2i сигнал с большим коэффициентом усиления подается на ключевую схему 16 программного ключа 5i, а сигнал с меньшим усилием поступает на ключевую схему 17 того же программного ключа.

После нодачи коммутационного сигнала коммутатора от 4 на ключ 3 мгновенный следящий регулятор разрещает прохождение сигнала только через ключевую схему 16. Это достигается тем, что в исходном состояний

мгновенный Следящий регулятор выдает да выходах схемы 19 разнополярные сигналы, разрешающие прохол дение сигналов через схемы J6 и запрещающие прохол дение сигналов через схемы 17. Если сигнал, переданный

через схему .16, превысит по величине максимальный сигнал, кодируемый преобразователем, то схема сравнения 18, сопоставив этот сигнал с опорными разнополярными напряжениями и , вырабатывает импульсный сигнал, который приводит к перемене потенциалов на выходах схемы 19. При этом ключевая схема 16 закрывается, а схема 17 открывается, и через нее на общий выход проходит сигнал с усилием, , меньшим в

N раз. После этого блок синхронизации 9 за.мыкает ключ 20, пропускающий сигнал на запоминающее устройство 21 с выхода ключа

31.Принятая амплитудная выборка сигнала запоминается и сохраняет неизменной свою

величину на все время преобразования в цифровой код. Когда начинается кодирование сигкала, ключ 20 закрывается, а схема 19 импульсом от блока 9 1возвращается в исходное состояние и дает разрешение на открытие

схем 16 и закрытие схем 17.

Таким образом, Б момент замыкания коммутатором следующего программного ключа

32,схема мгновенного следящего регулятора находятся в исходном состоянии, совершенно

независимом от процессов, бывших при прохождении сигнала через программный ключ .5. При возвращении схемы ,18 в исходное состояние импульс с ее выхода подается на специальную схему 22, которая при этом формирует ирограммный импульс, записываемый на специальной .трассе магнитного регистра.

Поскольку коэффициенты усиления сигналов на выходе ключей отличаются в Л раз, то динамический диапазон устройства увеличивается по сравнению с динамическим диапазоном преобразователя В ,/V раз. После записи -кода числа, схема 22 возвращается в исходное состояние импульсом от блока синхронизации 9, а схеме фиксатора уровня дается разрешение

2-2, который пока происходило кодирование и считыв-аннс зафиксироваиного сигнала от усилителя 2ь иодвергся анализу в схеме мгновеного следящего регулятора, оиределившего с какого из выходов усилителя 2 должен быть подай сигнал на фиксатор уровня.

Таким Образом, с помощью фиксатора уровня ликвидируется потеря времени, требуемого на анализ величины сигнала и переключения ключевых схем программного ключа.

Если при оценке уровня сигнала, он не превысил опорного напряжения в схеме сравнения 18, то сигнал для запоминания снимается с выхода ключевой схемы 16, а схедма мгновенного следящего регулятора не срабатывает и при считывании числа на месте программного импульса записывается нуль, т. е. второе состояние программного кода. Следовательно, сигналы с динамическим диапазоном (от уровня шума), не превышающим диапазона преобразователя, кодируются и записываются без искажения.

Как только величина сигнала превысит уровень границы динамического диапазона преобразователя, включается мгновенный следящий регулятор, который приводит к TOiMy, ЧГО

в полученном коде каждый разряд имеет вес в yV раз больше, чем в предыдущем случае, и абсолютная ошибка, обусловленная квантованием и равная всегда +/2 младшего разряда, имеет вес также в Л раз больше.

При 11-разрядном коде для максимального сигнала ошибка составляет 0,025%, но при сравнительно небольшом увеличении этого сигнала срабатывает следящий регулятор, и эта ошибка увеличивается в Л раз (и при Л 32 для того же преобразователя точность записи числа равна 0,8%).

Отсюда следует, что -выбор величины N зависит как от разрядности преобразователя «аналог-код, так и от допустимой погрешности в момент перехода на другой уровень усиления, так как дальше с ростом сигнала точность снова растет.

Если требуется значительное расширение диапазона, необходимо применять усилители с большим числом выходов, и соответственно с программными ключами, имеющими большее число ключевых схем. В этодМ случае можно обеспечить передачу при помооди 60- 72 дб преобразователя диапазона до 120 дб и с большей точностью.

Функциональная схема блока восстановления полного динамического диапазона прИ воспроизведении (см. фиг. 2) работает следующим образом.

Код числа с по1мощью преобразователя «код-аналог преобразуется в амплитудноимпульсные сигналы. Эти сигналы от преобразователя «код-аналог 12 подаются на

ключевые схемы 23 и 24. Если при этом декодированное число сопровождается програм:мной единицей, то этот импульс по входу 25 воздействует на схему 26, которая закрывает ключ 24 и открывает ключ 23. А амплитуда

сигнала на выходе распределителя каналов 14 равна амплитуде на входе. Если программный импульс отсутствует, т. е. считанное число в yV раз меньше, чем оно значило бы прл наличии программного импульса, то схема 26

не меняет своего состояния, ключ 23 закрыт, а ключ 24 открыт, и сигнал на выход схемы 14 поступает через делитель 27 и 28, имеющий коэффициент деления Л.

Таким образом, сигналы на выходе схемы 14 представлены в едином масшта бе и воспроизводят тем самым полный динамический диапазон регистрируел1ых сигналов, которые дальше передаются на систему распределения

каналов. Схема Ж каждый раз после окончания передачи сигнала при помощи синхроимпульса, поданного по входу 29, возвращается в исходное состояние.

30

Предмет изобретения

Многоканальное регистрирующее устройство ic последующим аналоговым воспроизведением, содержащее усилители, имеющие несколько выходов с фиксированным коэффициентом усиления, ключи, фиксатор уровня, следящий регулятор усиления, преобразователь «аналог-код, блок синхронизации, коммутатор, преобразователь «код-аналог, блок

восстановления исходного динамического диапазона, устройство формирО|Вания аналоговых сигналов, отличающееся тем, что, с целью неискаженной регистрации сигналов с динамическим диапазоном, превышающим динамический диапазон преобразователя «аналог- код, в не.м выходы усилителей отдельных каналов через ключи соединены со следящим регулятором усиления, выход которого подключен к управляющим входам ключей, и

фиксатором уровня, подключенным на вход преобразователя «аналог-код, причем последний через преобразователь «код-аналог соединен с блоком восстановления исходного дина1мического диапазона, выход которого через ключи подключен к устройству формироозания аналоговых сигналов.

28

CD-HI

Фиг.2