Устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала Советский патент 1980 года по МПК G01R19/04 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке информации, поступающей с датчиков технологических объектов.

Известно устройство определения экстремума сигнала, которое наиболее близко по технической сущности к изобретению, содержащее блок сравнения, генераторы, триггеры,одновибраторы, логические элементы И и счетчики 1.

В этом устройстве измерение экстремума сигнала производится последовательным суммированием приращений амплитуды входного с.игнала, определяемых за два цикла развертывающего преобразования, к начальному значению сигнала, вычисленному в течении первого периода развертывающего преобразования, а о наличии экстремума судят по равенству нулю указанных приращений. Поскольку сами приращения входного сигнала вычисляются с погрешностью, которая в основном определяется работой устройства сравнения и одновибраторов, т.о cy лмиpoвaниe их при измерении экстремума сигнбша приводит к накоп- .лёнию статической погрешности. Отыскание экстремума сигнала в известном устройстве происходит за два периода развертывакшего преобразования, что-ограничивает сверху частотный

5 спектр анализируемого входного сигнала, т.е. увеличивается динамическая ошибка.

Цель изобретения заключается в повышении точности отыскания и из10 мерения экстремумов сигнала.

Достигается это тем, что в устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала, содержащее генератор тактовых импульсов, первый

15 выход которого соединен через последовательно соединенные делитель частоты и генератор развертывающего напряжения с HepBhiM входом основного нуль-органа, выход которого подклю20 чен к первому входу триггера и к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, первый выход триггера под25 ключен через последовательно соединенные одновибратор и инвертор к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом триггера, а вход и выход од30 .новибратора подключены к первому и второму входам третьего элемента И, выходы всех элементов И соединены с соответствуютими входами счетчика импульсов, введены дополнительно нуль 0рган и блок суммирования, вхо которого подключен к второму входу основного нуль-органа, первый вход которого соединен с первым входом дополнительного нуль-органа, второй вход которого подключен к выходу блока суммирования, а выход соедине с вторым входом триггера, На фиг,, представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 приведена временная диаграмма его работы. Устройство содержит нуль-органы 1 и 2, генератор 3 развертывающего напряжения, блок 4 суммирования, триггер 5, одновибратор б, инвертор 7, элементы И 8, 9 и 10, счетчик 11 импульсов, делитель 12 частоты гене ратора 13 тактовых импульсов. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал x(t) поступает на вход нуль-органа 1 одновременно с поступлением входного сигнала x(t) происходит запуск генератора 13 и через делитель 12 запуск генератора 3 развертываю11его напряжения. На вход элемента И 8 с вьтхода нуль-органа 1 подается i .(фиг,2а). Импульсы с генератора 13, проходя через элемент И 8, суммируются- на счетчике 11 до тех пор, пока не произойдет пепвого сравнения входного сигнала с развертывающим напряжением (фиг,2з). При достижении развертывающим напряжением входного сигнала x(t) (момент времени t, фиг.2) срабатывает нуль-орган 1,запирается элемен И 8, опрокидывается триггер 5 (фиг,26 и в) и запускается одновибратор 6 (фиг.2г).Таким образом, на счетчике 11 просуммировались импуль сы, количество которых пропорционально амплитуде входного сигнала x(t). При достижении развертывающим на пряжением сигнала x(t)+X(iM (момент времени tij, фиг, 2) срабатывает нуль орган 2 и триггер 5 возврсццается в исходное состояние (фиг,26 и в), Од новибратор 6 настроен так, что длительность импульса на его выходе оп ределяется выражением TO -f XUK, где Т 6 период; .S амплитуда развертывгиощей функции; величина смещающего напря жения . В случае увеличения входного сиг нала в промежутке времени между ера бативаниями нуль-органов 1 и 2 (Ци tjg, фиг,2) место совпгшения потенциалов на входах элемента И 10 на выходе котброго го наличие ворит о том, что экстремума за этот период нет (фиг,2ж). Это сигналом запомненное на счетчике 11 значение x(t) стирается, и тем самым счетчик подготавливается к приему информации за следующий такт развертывающего преобразования. При уменьшении функции x(t) указанная последовательность выполнения операци.и элементами устройства повторяется с той же лишь разни:1ей, что сигнал появляется на выходе элемента И 9 (фиг.2е). В моменты нахождения экстремумов сигнала импульсы с одновибратора 6 или инвертора 7 и триггера 5 равны по длительс выхоности и сигналы дов элементов И 9 и 10 на счетчик 11 не поступает, т.е, в счетчике 11 остается запомненное значение экстремума сигнала. По сигналу Р, который появляется в конце каждого такта развертывающего преобразования (фиг,2и) происходит .перезапись содержимого счетчика 11. В данном изобретении анализ входного сигнала на экстремум производится в одном такте развертывающего преобразования, а статическая погрешность измерения экстремума определяется в основном нестабильностью нульорганов при однократном прямом измерении, т.е. не происходит накапливания погрешности, а также влияние динамической погрешности преобразования и нелинейности функции x(t) на точность измерения экстремума будет меньше, нежели в известных устройствах. Кроме того, предлагаемое устройство в сравнении с известным, отличается большей простотой схемного построения. Формула изобретения Устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала, содержащая генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен через последовательно соединенные делитель частоты и генератор развертывающегр напряжения с первым входом основного нуль-органа, выход которого подключен к основному входу триггера и к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, первый выход триггера подключен через последовательно соединенные одновибратор и инвертор к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом триггера, а вход и выход одновибратора подключены к первому и второму входам третьего элемента выходы всех элементов И соединены с соответствующими входами счетчикаимпульсов, отличаю щеес я

.тем, что, с целью повч1чения точности устройства, в него дополнительно введены нуль-орган и блок суммирования, вход которого подключен к второму

входу основного нуль-органа, первый вход основного нуль-органа соединен с первым входом дополнительного нульоргана, второй вход которого подключен к выходу блока суммирования, а выход соединен с вторым входом триггера ,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 308520, кл. Н 03 К 19/20, 09.07.69.