Устройство для дифференцирования широтно-импульсных сигналов Советский патент 1976 года по МПК G06G7/18 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для дифференцирования широтно-импульсных сигналов в дискретных системах автоматического управления, в радиотехнических и информационных системах.

Известно устройство для получения производной широтно-импульсного сигнала 1J, содержащее элементы памяти, элементы совпадения и интеграторы, подключенные выходами к одним из входов попарно соединенных элементов совпадения, вторые входы которых подключены к выходам элементов памяти, а выходы каждой пары элемептов совпадения подключены через диоды к выходным шинам устройства.

Известно также дискретное дифференцирующее устройство 2J, основанное па определении знака и величины разности числа колебаний частотно-модулированного сигнала в соответствующие моменты фиксированных периодов времени с помощью электрических сигналов, частота которых превосходит частоту дифференцируемого сигнала.

Однако такие устройства имеют ограниченную область применения, обусловленную тем, что начало выходных сигналов устройств не является фиксированным во времени, а также тем, что сами устройства не выполняют операции дифференцирования для знакопеременных входных импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее триггеры управления, генератор тактовых импульсов, блок задержки, вход которого является входом устройства, а выход блока задержки подключен к первому входу блока антисовпадений, второй вход которого соединен

с входом устройства. Кроме этого, устройство содержит время-импульсные преобразователи, блок вычитания и преобразователи блок вычитания и преобразователи код--аналог и аналог - код.

Ограниченность области примепения этого устройства определяется тем, что оно требует для дифференцнрования широтно-импульсных сигналов их иредварительного преобразования и расщепления по двум каналам, кроме того,

начало каждого выходного сигнала не является фиксированным на интервале периода выходной последовательности, что является важным для дискретных систем управления. Цель изобретения - расширение области

применения устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введепы реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, дифференцирующий элемент, логические элементы «И и блок совпадени11, подключенный входами к соответствующим входам блока антпсовпадении, а выходом - к первому входу первого элемента «И, соедипенного вторым входом с первым выходом генератора опорной частоты, а выходом - с выходом второго элемента «И и вычитающим входом реверсивного счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом третьего элемента «И, причем первые входы второго и третьего элементов «И подключены к второму выходу генератора опорной частоты, а второй вход второго элемента «И соединен непосредственно с выходом блока антисовпадений и через дифференцирующий элемент - с входом первого триггера управления, выходы которого соединены соответственио с первыми входами четвертого и пятого элементов «И, соединенных выходами с выходом устройства и подключенных вторыми входами к выходу второго триггера управления, входы которого соединены соответственно -с выходом реверсивного счетчика и выходом генератора тактовых импульсов, причем второй вход третьего элемента «И подключен к выходу второго триггера управления.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для дифференцирования широтно-импульсных сигналов; на фиг. 2 и 3 - приведепы временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Вход 1 устройства соединен с входами блока 2 совпадений блока 3 антисовпадений и блока 4 задержки, выход которого подключен к вторым входам блоков совпадений и антисовпадений.

Первый выход генератора 5 опорной частоты связан с первым входом логического элемента «И 6, второй вход которого подключен к выходу блока 2 совпадения. Выход элемента «И 6 связан с выходом второго элемента «И 7 и с вычитающим входом реверсивного счетчика 8, суммирующий вход которого соединен с выходом третьего элемента «И 9.

Второй выход генератора 5 опорной частоты подключен к первым входам элементов «И 7,

9.Выход блока антисовпадений связан с вторым входом элемента «И 7 и входом дифференцирующего элемента 10.

Вход первого триггера управления 11 связан с выходом дифференцирующего элемента

10,а выходы триггера - соответственно с первыми входами четвертого и пятого элементов «И 12, 13, соединенных выходами с выходом устройства 14 и подключенных вторыми входами к выходу второго триггера управления 15. Первый вход триггера 15 подключен к выходу реверсивного счетчика 8, второй вход - к выходу генератора тактовых импульсов 16. Второй вход третьего элемента «И 9 соединен с выходом второго триггера управления 15.

Устройство работает следующим образом.

На вход 1 подаются прямоугольные одно- и разнополярные импульсы x(t) с периодом следования т и длительностью x(t)-, которые поступают на входы блока совпадений, блока

антисовпадений и блока задержки с временем задержки т. В блоке задержки сигнал инвертируется и на выходе формируется сигнал x(t-i:).

Очевидно, что длительность выходного сигнала x(t)-x(t-т), принимаемая за первую производную, должна быть равна сумме двух отрезков времени: времени существования /i только одного сигнала x(t) или -x(t-т) и

удвоенному времени 4 одновременного существования x(t) и -x(t-т) с одинаковыми знаками (фиг. 3). Знак производной соответствует полярности выходного щиротно-импульсного сигнала.

Измерение отрезков времени ti и 2 осуществляется с помощью блока антисовпадений и блока совпадений соответственно. Разностный сигнал несовпадения двух импульсов (фиг. 2) с выхода блока 3 открывает логический элемент «И 7, на вход которого со второго выхода генератора опорной частоты поступают счетные импульсы с частотой f, в результате чего па вычитающий вход реверсивного счетчика 8 подаются импульсы, число которых

пропорционально ti.

Сигнал, длительность которого равна времени одновременного существования сигналов x(t) и -x(t-т) одной полярности, с выхода блока 2 открывает элемент «И 6, па вход которого поступают счетные импульсы с первого выхода генератора 5 опорной частоты. В результате этого на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 подаются импульсы с частотой 2/2, число которых пропорционально 2/.

В исходном состоянии реверсивный счетчик 8 переполнен. Поступающие через элементы «И 6, 7 импульсы сбрасывают последовательно со счетчика п импульсов, которые при постоянной частоте их следования соответствуют

интервалу времени i-)-24.

В очередной полупериод т с выхода генератора 16 тактовых импульсов подается импульс на триггер 15, который опрокидывает и открывает элемент «И 9, в результате чего на суммирующий вход реверсивного счетчика 8 поступают импульсы с частотой / с второго выхода генератора 5 опорной частоты. Одновременно выходное напряжение триггера 15 подается на выход устройства 14 через элементы «И 12

или 13, которые вместе с триггером И и дифференцирующим элементом 10 предназначены для формирования знака производной (выходного сигнала). Знак производной соответствует полярности

выходного сигнала блока антисовпадения или полярности производной от заднего фронта этого сигнала. Перед приходом очередного тактового импульса состояние первого триггера 11 управления определяется полярностью

импульса производной от заднего фронта, т. е. знаком производной, формируемой на выходе устройства в целом. Управляющий триггер 11 осуществляет управление элементами «И 12 и 13 таким образом, что после прихода тактового импульса и срабатывания второго триггера 15 управления на выходе устройства 14 формируется сигнал производной нужной полярности.

Через время счетчик иеренолняется, импульс переполнения перебрасывает триггер 15, в результате чего закрывается элемент «И 9 и прекращается выходной импульс, длительность которого, таким образом, составляет /1+2/2, т. е. пропорцпоиальиа первой производпой входного сигнала с широтно-импульсной модуляцией.

Достоинствами устройства является высокая точность дифференцирования благодаря применению генератора опорных имиульсов высокой частоты, возможность осуществлять дифференцирование знакопеременных щнротномодулированных сигналов и жесткая фиксация во времени начала каждого выходного импульса.

Формула изобретения

Устройство для дифференцирования широтно-импульсных сигналов, содержащее триггеры управления, генератор тактовых импульсов, блок задержки, вход которого является входом устройства, а выход блока задержки подключен к первому входу блока антисовпадений, второй вход которого соединен с входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расщирения области применения устройства, оно дополнительно содержит реверсивный счетчик, генератор опорной частоты.

дифференцирующий элемент, логические элементы «И и блок совпадений, подключенный входами к соответствующим входам блока антисовпадений, а выходом - к первому входу

первого элемента «И, соединенного вторым входом с первым выходом генератора опорной частоты, а выходом - с выходом второго элемента «И и вычитающим входом реверсивного счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом третьего элемента «И. Первые входы второго и третьего элементов «И подключены к второму выходу генератора опорной частоты, а второй вход второго элемента «И соединен непосредственно с выходом блока антисовпадений и через дифференцирующий элемент - с входом первого триггера управления, выходы которого соединены соответственно с первыми входами четвертого и пятого элементов «И, соединенных выходами

с выходом устройства и подключенных вторыми входами к выходу второго триггера управлення, входы которого соединены соответственно с выходом реверсивного счетчика и выходом генератора тактовых импульсов, причем

второй вход третьего элемента «И подключен к выходу второго триггера управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1. Авт. св. № 222749, G 06G 7/18, 05.06.67.

2. Авт. св. N° 360670, G ОБО 7/18, 02.07.70.

3. Авт. св. № 294148, G 06G 7/18, 04.01.70 (прототип).

х(-ь-Г)

x(t)-y: t-Tjk