Устройство для измерения экстремума сигнала Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

соединен с выходом первого блока папяти.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения экстремума сигнала; на фиг. 2 представлены диаграммы,;

Устройство содержит входную шину 1, генератор 2 сигналов, первый и второй аналого-цифровые преобра зователи 3 и 4, блок аналогового сравнения 5,первый и второй блоки памяти 6 и 7, блок сравнения кодов 8, входы стробирования 9 и кодовые входы 1C.

На диаграммах показаны уровниii квантования блоков 3 и 5. интервал квантования бпокоа 3 и 5, интервал квантования блока 4, уровни 12 квантования блока 4, кодовые значения 13 на выходе блока 6, кодовые значения 14 на выходе блока 7, импульсы 15 на выходе блока 5, импульсы 16 на выходе блока сравнения кодов .

При этом для простоты предлагается, что до начала подачи сигналов с генератора 2 кодовые слова блоков б и 7 нулевые. В качестве генератора 2 использован генератор синусоидального сигнала U. , амплитуда которого выбирается равной интервалу квантования и блока 5 аналогового сравнения. Число уровней квантования 12 и величина интервала квантования,-Аи блока 5 выбираются точно соответствующими числу уровней к интервалу квантования блока аналого-цифрового преобразователя 3. Число уровней 12 квантования дополнительного блока аналого-цифрового преобразователя 4 определяется только необходимой дополнительной точностью.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение исследуемого сигнала Ugj сравнивается блоком 5 с синусоидальным сигналом Uc на каждом из уровней квантования 11. В результате в моменты пересечений сигнала Uc со входным сигналом UBX на выходе блока 5 формируются импульсы 15.Они появляются в моменты равенства мгновенного значения Uj,; Uc +ип,а-де Uf, значение, напряжения п-го уровня квантования блоков 4 и 3 соответственно. Импульсы 15 поступают на входы стробирования 9 блока памяти 6,и блока сравнения кодов 8..

В первый момент стробирования в блоке б записывается импульсом 15 значение кода, равное целому числу интервалов квантования tU блока 3, пересеченных входным сигналом и целому числу интгервалов квантования блока 4 пересеченных сигналом Ue,.TO есть мгновение значени сигналов Ug и и проквантованных в момент отсчета э блоках 3 и 4 соответственно. Таким образом, имеет место приближённое равенство

fUn , гДе и у - цифровое значение входного сигнала с точностью до интервала квантования бло-. ка 4, Ug - цифровое значение квантованного сигнала и, равное числу пересеченных сигналов и с интервалов л.и. в общем случае, если точность блоков 3, определяемая числом интервалов квантования, число которых 2 и равна 1/2, где п число двоичных разрядов блока 3, а точность блока 4-1/2 -, где к - число двоичных разрядов блока 4, то общая томность составит 1/2 , то есть в 2 раз больше.

Для примера на фиг. 2 выбрано число интервалов квантования блоков 3 и 5 равное 3, т.е. точность 1/2, и число квантования блока 4 равное 4, т.е. точность 1/2. Суммарная точность устройства по амплитуде равна 0 1/2 . При этом легко видеть, что для реализации точности 1/2 достаточно использовать два малоразрядных блока ЛЦП; в частности трех и двух разрядных. Простота реализации их позволяет обеспечивать дополнительное повышение быстродействия за счет увеличения частоты синусоидального сигнала Uj. .

В первьпЧ момент стробирования происходит также сравнение кодовых значений блоков б и 7 блоком сравнения 8, который на выходе, выдает импульс 16 во всех случаях, кроме того, когда кодовое значение на выходе блока 7 больше кодового значения на выходе блока б. Импульс 16 перезаписывает содержимое блока б в блок 7.

В частности, если в исходном состоянии в блоках 6 и 7 нулевые годы, то в момент первого стробирования импульсом 15 в блок 7 записывается значение кодов с выходов блоков 3 и 4, а в блок 7 импульсом 16 записывается нулевое значение кода с выхода блока б.

Таким образом, на выходе блока 7со сдвигом наодин стробирую1лий импульс 15 появляются значения кодовых слов 14, которые сравниваются при воздействии импульсов 15 с соответствующими значениями кодовых слоев 13 на выходе блока 6. в момент t-f , когда значение слова 14 больше 13 на один интервал квантования л.и блока 4 блок сравнения кодов 3 блокируется; импульсы 16 в дальнейшем отсутствуют. Значение кода запомненного в блоке 7 в момент t -i соответствует измеренному значению максимума сигнала Ugyt с точностью интервала квантования U.U блока 4.

Для обнаружения и измерения минимума сигнала достаточно дополнительно добавить блок памяти, аналогичный блоку 7 со схемой сравнения кодов, . аналогичной схеме 8, но работающей по минимуму кода в блоке б.

В качестве блоков 3 и 5 могут быть в общем случае использованы также любые виды аналого-цифровых преобразователей. Необходимым условием является лишь их одинаковая точность и принцип работы. Наиболее быстродействующим устройство будет при использовании в качестве блоков 3 и 4 аналого-цифровых преобразователей параллельного считывания. Блок 5 в этом случае вырождается в набор сравнивающих схем объединенных по выходу.Такое устройство будет обладать наименьшей фазовой погрешностью определения экстремума, поскольку макситлальная частота Ug зависит только от выбора частоты сигнала U. генератора 2.

В предлагаемом устройстве повышение точности определения и измерения экстремального значения сигнала достигается за счет повышения частоты дискретизации при одновременном улучшении разрешения по уровню лХ. Это позволяет уменьшить величину фазовой и приведенной погрешностей измерения.

Если частота синусоидального сигнала Uj выбрана в предложенном устройстве равной f. , разрядность ос - новного блока ЛЦП-211 а вспомогательного 2, то частота дискретизации при определении и измерении экстремальных значений fj, f,/2 , а разрешение по уровню kX . Таким образом, в предложенном устройстве частота дискретизации в 2 раза, а разрешение по уровню в 2 раз больше по сравнению с п{5ототипом.

Быстродействие при этом определя- ется быстродействием аналого-цифровых преобразователей, каясдый из которых может быть выбран при необходимости меньшей разрядности к,следовательно, более высокого быстродействия.

Формула изобретения

Устройство для измерения экстремума сигнала, содер;ха1чее генератор сигналов, первый аналого-цифровой

0

преобразователь вход которого подключен ко входной шине, первый и второй блоки памяти, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами блока сравнения кодов, при этом первый вход первого блока памяти соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем,что, с целью повышения быстродействия и точности измерений экстремума сигна0ла, введены второй аналого-цифровой преобразователь и блок аналогового сравнения , первый вход которого соединен с выходом генератора сигналов и через второй аналого-цифровой преSобразователь со вторым входом первого блока памяти, а выход соединен с третьим входом первого блока памяти и третьим входом блока сравнения кодов, выход которого соединен с первым вхо0дом второго блока памяти, второй вход которого соединен с выходом первого блока, памяти.

35 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Измерения, контроль, автоматизация, 3, 1977, с. 23, рис.4.

1 й

Ю -

W

780191

15 /J

7

W

Z

1

Ч