Вычислительное устройство для первичной обработки информации Советский патент 1980 года по МПК G06G7/12 G06J3/00 

Предлагаемое вычислительное устрой ство относится к вычислительной техник в частное-га может.быть использовано в устройствах преобразования аналоговых величин в цифровой код. Известны устройства,используемые для первичной обработки информа1ши путем сжатия динамического диапазона при измерении амплитуд импульсов. Сжатие динамического диапазона при обработке одиночных импульсов необходимо вследствие узкого динамического диапазона детекторов, в частности-пиковых. Наибольшее распространение для целей попучти логарифмические усилители l . Из известных вычислительных устройств наиболее близким к предложенном является вЬ1числительное устройство для первичной обработки информации, содержащее п усилительньк каскадов, соединенных выходами со входами сумматора (п-1) элементов задержки, каждый из которых включен между соответствующими предыдущим и последующим усилительными каскадами, пиковый детектор, ключ, два пороговых блока и блок выбор)а порядка 2 . Недостатком этого устройства является то, что для определения параметров импульсов большого динамического диапазона (120-160 дБ) требуется большое число каскадов усиления. Например, для измерения сигналов с динамическим диапазоном в 120 дБ при разрешающей способности пикового детектора 10 дБ необходимо 12 усилительных каскадов jc коэффициентом усиления 10 дБ и, соответственно, 11 элементов, задержки,что очень громоздко и приводит к увеличешпо габаритно-весовых характеристик устройства. Цель изобретения - уменьшение объема оборудования при обработке сигналов большого динамического диапазона. Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство, содержащее П усилительных каскадов, (п-1) элементов задержки, каждый из которых включен между соответствующими предыдущим и последующ им усилительными каскадами, и пе рвьтй сумматор, 1ггричем выходы уст ительйых каскадов подключены к входам перГвбгЬ Сумматора, введены второй сумматор и 6 дополнительных усилительньсс кас кадов, последовательно соединенных друг с другом через (&-1) дополнительных элементов задержки, вход устройства соединён с одним из входов первого сумматора; выход первого сумматора соединен со входом первого дополнительного усилительного каскада и с одним из входов второго сумматора, другие входы которого подключены к выходам других дополнительных усилительных каскадов, выход второго сумматора связан со входом блока выборки и хранения сигнала, аналог1 вый вьтход которого является аналоговым выходом устройства, а группа разрядных выходов - цифровым выходом устройства. При этом блок выборки и хранения сигнала содержит элемент задеряаси, ключ, пиковый детектор, пороговый элемент, узел Утфа влёния и счетчик, причем выход элемента задержки через ключ подключен ко входу пикового детектора, один выход порогового элемента соединен со счетным входом счетчика, а другой выход соединен с входом узла управления, первый и второй выходы которого подключены ко входам ключа и пикового детектора, третий и четвертый . выходы узда управления соединены с управляющими входами счетчика, входы элемента задержки и порогового элемента подключены ко входу блока выборки и Хранения сигнала, выход пикового детектора является аналого вым выходом, а группа разрядных выходов счетчика - группой разрядных вьн ходов блока выборки и хранения сигнала. На фиг. 1 приведена структурная схема вычислительного устройства для первичной обработки информации; на фиг. 2фу;нкциональная схема блока выборки и хранения сигнала на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства.,,,-, «Вычислительное устройство (фиг. 1) Содержите усилительных каскадов 1, последовательно соединённых друг с другом, через элементы 2 задержки, входы усилительных каскадов 1 и выход Ш-го каска:да 1подкяаочены ко входам сумматора 3, соединенного выходом с первым из дополнительных усилительных каска дов 4, между соотвегствуюоим предыдупшм и последующим усилительными каскадами 4 включены (6-1) дополнительных,элементов 5 задержки, входы усилительных каскадов 4 и выход t -го каскада 4 подключены ко входам сумматора 6, срединенного выходом со входом блока 7 выборки и хранения сигнала. Блок 7 выборки и хранения сигнала (фиг. 2) содержит элемент 8 задержки, ключ 9, пороговый элемент 10, узел 11 управления, пиковый детектор 12 идвоичный счетчик 13, причем вход элемента 8 задержки и вход порогового элемента 10 являются входом блока 7 выборки и хранения сигнала. Один выход порогового элемента 10 подключен к счетному входу счетчика 13, другой выход через блок 11 соединен со входом ключа 9 и со входом пикового детектора 12, выход последнего является аналоговым выходом блока 7, а группа разрядных выходов счетчика 13 является группой разрядных выходов блока 7, выход элемента 8 задержки через ключ 9 подключен ко входу пикового детектора 12. Вычислительное устройство для. первичной обработки информации работает следующим образом. .; Входной сигнал одновременно поступает на первый усилительный каскад 1, на первый дополнительный усилительный каскад 4 и на вход сумматора 6 через сумматор 3 (фиг. 3 а) и усиливается последующими усилительными каскадами 1 и 4. С выхода первого элемента 5 задержки усиленный в к/1 раз (фиг. ) импульс поступает на вход сумматора 6 через время, равное t; а с выхода е. -го каскада 4 - через ( 2 -1)зс(о Время задержки зад- элемента 5 задержки желательно выбирать больше длительности измеряемого импульса. С выхода первого элемента 2 задержки усиленный вк, раз импульс (фиг. За) поступает на вход сумматора 3 через времяТд (е )c}0(л. ас выхода о -го усилительного каскада 1- через время, равное (гГ-1)Тзо(д.; с выхода сумматора 3 усиленные в .-. к,р раз импульсы последовательно поступают на сумматор 6 и цепочку усилительных каскадов 4 (фиг. Зж). На выходе сумматора 6 получается последовательность равномерно разнесенных .импульсов (фиг. 3&), причем амплитуды двух ближайших отличаются в к раз. Первый пришедший во времени импульс имеет минимальную по величине амплитуду, равную U ампли-i туда второго пришедшего импульса ; , третьего - .-. ()-ro UBX- K,;((tt2)-ro--Uex-K/ --v ° ® °ив.-Кд(. Эта пачка импульсов поступает на пороговый элемент 10 блока 7, который срабатывает при приходе импульса с амплитудой, превышающей установленный порог срабатывания Uq , равный нижней границе окнамического диапазона пикового детектора (фиг. За) и выдает сигнал на узел 11 управления, который обнуляет пиковый детектор 12, записывает в счетчик 13 число на-единицу большее, чем количество импульсов в пачке, и разблокирует счетный вход счетчика 13 на время, равноеD( t3- «« . В счетчике 13 записанное число по приходу импульсов с порогового элемента 10 на нет уменьшаться до тех пор, пока будут поступать импульсы с порогового элеме та 10 на счетный вход, т.е. пока измеряемый сигнал не дойдет до последнего усилительного каскада. После прихода последнего импульса из пачки счетчик 13 блокируется. Задержанный на время обработки сигнала в элементе 8 задерж ки измеряемый сигнал проходит через ключ 9, открытый на это время узлом 1 управления, на пиковый детектор 12, где он и запоминается, Выходной сигнал представляется в по лулогарифмическом виде, где мантисса ТП-, равна выходному напряжению на пиковом детекторе 12, а порядок Р; снимается с выходов счетчика 13. Таким образом, величина входного сигнала Цд. равна: ., благодаря введению новых узлов и связей и использованию усилительн/ых ка кадов с разными коэффициентами усиления, а именно: с коэффициентами усиления, соответствующими динамическому диапазону пикового детектора и в несколько раз превышающими его, объем об рудования значительно уменьшается без ухудшения точности. Кроме того, при использовании предлагаемого устройства значительно упрощается его схема, сни-. жается стоимость и улучшаются габаритно-весовые характеристики. Формула изобретения 1. Вычислительное устройство для пер .внчной обработки информации, содержа щее п усилительных каскадов, (Л-1) элементов задержки, каждый из которых, включен между соответствующими пр&- / дыдущим и последующим усилительными каскадами, и первый сумматор, причем выходы усилительных каскадов подключены к входам первого сумматора, о т, личающееся тем, что с целью уменьшения объема оборудования при обработке сигналов большого динамического диапазона,в него введены второй сумматор и Е дополнительных усилительных каскадов, последовательно соединенных друг с другом через (g-l) дополнительных элементов задержки, вход устройства соединен с одним из входов первого сумматора, выход первого сумматора соединен со входом первого дополнительного усилительного каскада и с одним из входов второго сумматора, другие входы которого подключены к выходам других дополнительных усилительных каскадов, выход второго сумматора связан со входом блока выборки и хранения сигнала, аналоговый выход которого является аналоговым выходом устройства, а группа разрядных выходов- цифровым выходом устройства, 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выборки и хранения сигнала содержит элемент задержки, ключ, пиковый детектор, пороговый элемент, узел управления и счетчик,, причем .выход элемента задержки через ключ подключен ко входу пикового детектора, один выход пороговсго элемента соединен со счетным входом счетчика, а другой выход соединен с входом узла управления, первый и второй выходы которого подключены ко входам ключа и пикового детектора, третий и четвертый выходы узла управления соединеньг с управляющими входами счетчика, входы элемента задержки и порогового элемента подключены ко входу блока выборки и хранения сигнала, выход пикового детектора является аналоговым выходом, а группа разрядных выходов счетчика группой разрядных выходов блока выборки и хранения сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент CULA. .№3662274, л. 329-192, опублик. 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке №. 2430928, л. G 06 G 7/12, 1976 (прототип).

../ f

t.

от 6лона 6

/f

5

IIIIU

/

y

//

Фи.1

6 i

П

... П

Ar-J-l

ж

u,

тпПП

Лх. «

Ф1/г. 3