Устройство для анализа и кодированияэлЕКТРичЕСКиХ СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано для измерения спектров и кодирования уровней сигналов, в част ности в вокодерах. Известны устройства, содержгицие параллельные каналы анализа и кодиро вания, каждый из которых состоит из фильтра, детектора, фильтра нижних частот, компаратора, блока совпадения, генераторов и блока управления in. Однако точность анализа этих устройств недостаточна из-за необходимо ти применения в фильтрах нижних частот конденсаторов большой емкости и больших габаритов. Цель изобретения - повышения точности анализа к кодирования. Указанная цель достигается за сче того, что в устройство для анализа и кодирования электрических сигналов содержащее п параллельно включенных каналов, каждый из которых состо ит аз последователько соединенных полосового фильтра, детектора, фильт ра НИЖНИХ частот с конденсатором, компаратора, блока совпадения и счет чик импульсов, а также генератор экспоненциального напряжения и генератор пачки импульсов, вхсщы когорах подключены к выходам блока управления, а выход генератора пачки импульсов соединен со вторыми вхсщами блоков совпадения всех каналов, в кгикдый канал дополнительно введен ключ, включенный параллельно конденсатору фильтра нижних частот, при этом управляющий вход ключа связан с влогком управления, а выход генератора экспоненциального напряжения подключен через развязывакжций резистор к фильтру нижних частот. На чертеже првдставл.ена структурная схема устройства. Схема содержит полосовой фильтр 1, детектор 2, фильтр 3 нижних частот, состоящий из операционного усилителя 4, конденсатора 5, ключа 6 и входных резисторов 3-1 и 3-2,.влок 7 управления, компаратор 8, блок 9 совпадения, генератор 10 пачкИ импульсов, счетчик 11 и генератор 12 экспоненциальных импульсов. Устройство работает следукхцим образом. Однополярный сигнал с выхода детектора 2 накапливается кондеисатором 5 1льтра 3 нижних частот (ФНЧ) в течение времени ц-ti. К моменту

времени tj на выходе операционного усилителя 4 появляется напряжение, пропорц{5с нальное интегральному значению преобразуемого входного напряжения. В момент времени t на блок 9 совпадения подается пачка импульсов от генератора 10, а на операционный усилитель 4 подается через развязывакидий резистор 3-2 экспоненциальное напряжение с полярностью,- противоположной входному напряжению. Конденсатор 5 начинает разряжаться, и в момент времени tj прохождения напряжения на выходе интегратора через нуль срабатывает компаратор 8, в результате чего прохождение импульсов от генератора 10 на счетчик 11 через блок 9 совпадения прекращается. Время открытого состояния компаратора равно tx t3-t2i. Если частота следования импульсов в пачке fо, то количество импульсов, заполнивших временной интервал t, т.е. выходные коды в каждом канале, будет пропорционально логарифму от интеграла выходного напряжения детектора 2. в предлагаемом устройстве время накопления сигнала T t3-t-f не зависит от емкости конденсатора 5 и ее изменений, что позволя ет не только повысить точность и стабцльность анализа и кодирования сигналов, но и уменьшить габариты устройства и снизить требования к точности и стабильности конденсаторов, применяемых в фильтрах нижних частот.

Пример. В фильтре нижних частот применяют три конденсатора емкостью 0,1 мкФ и один конденсатор емкостью 0,5 мкФ. Требованиям точности и стабильности амплитудно-частотной характеристики фильтра удовлетворяют конденсаторы типа ФТ. Вес и объем четырех таких конденсаторов (ФТ-2-0,1 мкФ+5% - 3 шт., ФТ-3-0,47 мкФ + +5% - 1 шт.) составляет 120 см и 255 Г соответственно. Для. времени кодирования 16 мс конденсатор 5 нестабильный, например типа КЛС-1-Н90-0,1 мкФ 11§°° с весом 1,8 Г, объемом ,0,24 см . Ориентировочный выигрыш в весе конденсаторов составляет 140 раз а объем конденсаторов уменьшается в 500 раз.

Если в ФНЧ известного устройства применены конденсаторы, емкость которых под влиянием дестабилизирующих факторов изменяется на 10%, то частота среза этого ФНЧ также изменится на 10%. Но такой же конденсатор, применяемый в предлагаемом устройстве, под влиянием тех же самых дестабилизирующих факторов изменяющий свою емкость, не влечет за собой никаких из менений, кроме изменений второго порядка малости, например изменений частоты среза, составляющих около 0,2%, .что подтверждается экспериментальными данными. Таким образом, во втором случае стабильность амплитудно-частотной характеристики ФНЧ улушается в 50 раз.

Преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с известными, кроме повышения стабильности фильтрации и кодирования сигналов, уменьшения габаритов и веса, является то что ФНЧ и логарифмический аналогоцифровой преобразователь объединены в единое целое, что упрощает проектирование устройства, так как количество узлов уменьшено, амплитудно-частотные характеристики ФНЧ всех каналов одинаковы, так как заданы одним и тем же параметром Т;не требуется точных стабильных конденсаторов для построения ФНЧ; ФНЧ не требует никаких регулировок (в обычных ФНЧ номиналы компонентов обычно подбираются).

Формула изобретения

Устройство для анализа и кодирования электрических сигналов, содержащее п параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра, детектора, фильтра нижних частот с конденсатором, компаратора, блока совпадения и счетчика импульсов, а также генератор экспоненциального напряжения и генератор пачки импульсов, входы КОТ01ДДХ подключены к выходам блока управления, а выход генератора па.чки импульсов соединен со вторыми входами блоков совпадения всех каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности анализа и кодирования, в каждый канал дополнительно введен ключ, включенный параллельно конденсатору фильтра нижних частот, при этом управляющий вход ключа связан с блоком управления, а выход генератора экспоненциального напряжения подключен через развязывающий резистор к фильтру нижних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 1602217, кл. G 01 L 1/00, 1968.