ВСЕСОЮСНАЯПАТЕнтйо-тсх[=::т:н^ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/38 H03M1/48 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике. Известен преобразователь напряжения в код (авт. св. № 226970) с автоматическим квантованием измеряемого напряжения во времени с одновременным квантованием по амплитуде таким образом, чтобы погрешность воспроизведения ее не превышала заданной величины с определенной вероятностью. При этом определяется автокорреляционная функция измеряемого напряжения. В известном преобразователе переходные процессы при адаптивном поиске оптимального интервала квантования продолжаются длительное время, так как интервал изменяется через единицу дискретности от измерения к измерению. Кроме того, когда интервал квантования должен уменьшиться, т. е. измеряемый процесс начинает изменяться быстрее, чем скорость адаптации преобразователя, растет погрешность измерений входного сигнала за счет «пропуска в измерениях. Цель изобретения - ускорение переходного процесса и поддержание постоянства погрешности измерения при поиске оптимального временного интервала квантования для сигналов, представляюш;их собой нестационарные случайные процессы. Предлагаемый преобразователь отличается тем, что в него дополнительно введены формирователь переменного шага временного интервала, сборка и схема мажоритарной выборки, причем выход сравнивающего устройства соединен с одним из входов формирователя переменного шага временного интервала, два других входа которого связаны соответственно с выходами логического устройства и устройства управления. Один из выходов формирователя переменного шага временного интервала через схему мажоритарной выборки и сборку, а второй выход - через сборку подключены ко входу реверсивного счетчика, третий выход - к одному из входов устройства; управляющий вход источника дополнительных образцовых напряжений связан с одним из входов устройства управления. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. Под действием сигнала «Пуск преобразователь измеряет входной сигнал Ux в момент t. В этом измерении участвуют сравнивающее устройство 1, цифро-аналоговый преобразователь 2 и устройство управления 3. На цифро-аналоговом преобразователе в коде запоминается значение измеряемого напряжения Ux в момент t, т. е. /7х((0. где 0 - напряжение на его выходе. После измерения Ux от устройства управления 3 на реверсивный счетчик 4 поступает сигнал перезаписи его кода в счетчик 5, и на вход счетчика от устройства управления начинают поступать тактовые импульсы. Та- 5 ким образом, формируется интервал квантования Т. В момент от счетчика 5 в устройство управления 3 подается импульс окончания временного интервала. От этого сигнала с помощью сравнивающего устрой- Ю ства /, цифро-аналогового преобразователя 2, устройства управления 3 и логического устройства 6 определяется знак приращения входного сигнала Ux- Для этого Ux(t) Uo(t) сравнивается с Ux(). В зависимости от 15 результата сравнения происходит следующее:а) Если Ux(t) UQ(t) iUx(),(1) сигнал от сравнивающего устройства / про- 20 изводит переключения в устройстве управления 3, логическом устройстве бив источнике дополнительных образцовых напряжеНИИ 7 (формирующем напряжения ошибок восстановления ) в результате которых 5 на последующих тактах, т. е. в моменты +Г+Ш (где А/ - время, равное длительности одного такта преобразования; , 2,... п), к напряжению UQ на выходе цифро-аналоговС1го преобразователя 2 начин-ают прибавляться последовательно напряжения ощибок восстановления Af, , , Afn- Устройство управления 3 последовательно включает напряжения ошибок восстановления в источнике дополнительных образцовых напряжений 7. Следовательно, напряжение ошибки восстановления подключается в момент t-l-T- -2At, и образуется сумма напряжений Напряжение ошибки восстановления подключается в момент t+T+iAt и об- ° разуется сумма . Эти значения напряжений сравниваются с текущими значениями входного сигн.ала Ux(t+T+At), Ux{t+T+2At),..., Ux{t+T- -iM} с помощью сравнивающего устройства /. Результаты этих сравнеиий фиксируются логическим устройством 6, которое управляет выбором полярности напряжений ошибок . ,,... , восстановления, сложением и вычитанием, производимым реверсивным счетчиком 4. Кроме того, результаты сравнений фиксируются формирователем 8 переменного шага временного интервала, который дополнительно управляется от логического устройства 6 и от устройства управления 3. Формирователь 8 представляет собой логическую схему, которая совместно с устройством управления реагирует следующим образом на результаты сравнения напряжения ошибок восстановления с текущими значениями измеряемого напряжения на тактах от времени до времени . (2) 65 Если U.(t- -T+At)Uo+AEi..., 60 интервал увеличивается на единицу дискретности Дт(Ат) по величине может не совпадать с А и является дискретностью интервала квантования, и дальнейшее подключение напряжений (, 2,..., п), прекращается, т. е. сигнал поступает непосредственно с формирователя 8 через сборку 10 на вход реверсивного счетчика 4. Если .(t+T-}-M}, на следующем такте подключается , снова происходит сравнение и т. д. до тех пор, пока не выполнится условие (t- -T-}-il t}. Результаты i-1 сравнений запоминаются в устройстве мажоритарной выборки 9, а интервал остается неизменным. Такое сравне ние производится т раз, после чего интервал квантования уменьшается на величину, пропорциональную среднему значению включенных напряжений ощибок восстановления д. т g д пропорционально величине ч т - Это среднее значение определяется с помощью устройства мал 0|ритарной выборки 9. Величина йАт формируется в виде пачки импульсов, которая подается через сборку W на вход реверсивного счетчика 4. Схема мажоритарной выборки уменьщает дисперсию результатов измерения при наличии помех во входном сигнале. После первоначального сброса и запуска прибора триггеры реверсивного счетчика 4 находятся в положении «О, что соответствует минимальному интервалу квантования Тт-т, и после первого измерения всегда выполняется условие (2), т. е. с формирователя 8 переменного шага временного интервала, минуя схему мажоритарной выборки 9, через оборку 10 на реверсивный счетчик 4 подается сигнал на прибавление кода, соответствующий увеличению интервала квантования Гщш на Дт. Далее начинается следующий цикл измерения напряжения Ux. б) Если Ux{t) Uo(t)Ux(t+T), то, начипая с момента (t+T+At), из измеренного напряжения t/o вычитаются последовательно с каждым следующим тактом напряжения ошибок восстановления AEi, AEz,..., Afn, которые на втором входе сравнивающего устройства / последовательно во времени образуют напряжения UQ-AEi, ..., iJo-AEn. Эти напряжения сравниваются с текущими значениями измеряемого напряжения Ux. Если на такте выполняется условие:Ux{t+T+At)Uo-AUo,...,(3) сигнал от формирователя 8 переменного шага временного интервала увеличивает интервал квантования на величину Ат. При этом, как только после включения ошибки восстановления выполняется условие (3), дальнейшее включение ошибок восстановления прекращается.

При условии f/«(+r+jAif)t/o-Д г... (4) формирователь 8 после неоднократных повторений условия (4) через схему мажоритарной выборки 9 и сборку 10 подает на реверсивный счетчик сигналы на вычитание, пропорциональные среднему значению

1

- У как в случае (а).

«

Начало первого измерения в преобразователе определяется временем прихода импульса «Пуск, а все последующие измерения начинаются после изменения кода реверсивного счетчика.

При резком изменении скорости входного сигнала, когда скорость изменения входного сигнала превышает скорость последовательной (шаговой) адаптации прибора, интервал квантования уменьшается скачкообразно, пропорционально этому изменению. Когда изменение входного сигнала замедляется, интервал квантования увеличивается на минимальную ступень от одного измерения к другому.

б Предмет изобретения

Преобразователь напряжения в код по авт. св. № 226970, отличающийся тем, что, с целью ускорения переходного процесса и поддержания постоянства погрешности измерения при поиске рационального временного интервала квантования для сигналов, представляющих нестационарные случайные процессы, в него дополнительно введены формирователь переменного щага временного интервала, сборка и схема мажоритарной выборки, причем выход сравнивающего устройства соединен с одним из входов формирователя переменного шага временного интервала, два других входа которого подключены соответственно к выходам логического устройства и устройства управления, один из выходов формирователя переменного шага временного интервала через схему мажоритарной выборки и сборку, а второй выход - через сборку подключены ко входу реверсивного счетчика, третий выход к одному из входов устройства управления; управляющий вход источника дополнительных образцовых напряжений подключен к одному из входов устройства управления.