Устройство для интегрированияпиКООбРАзНыХ СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G06G7/18 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при автоматизированной обработке данных физикохимического анализа, когда обрабатываемые сигналы имеют пикообразный вид известной формы.

Известен интегратор сигналов/ имеющих пикообразный вид QlJ , содержащий блок измерения амплитуды, множительный блок и блок измерения среднеквадратического отклонения , выполненный на генераторе экспоненты, узел извлечения квадратного корня и измеритель временного интервала..

Недостатком такого устройства является невысокая точность интегриро вания.

Известно устройство для интёгрированИя сигналов, именвдих форму пика |2 , содержсццее следящий ангшого-цифровой преобразователь, блок определения экстремумов, регистр, преобразователь код-частота, счетчик, триггеры элементы И, резисторы и управляе «лй ключ.

Недостатком этого устройства является ограниченность диапазона изменения входных сигналов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для интегрирован пикообразных сигналов з, содержаще следящий аналого-цифровой преобразователь, подключенный информационным входом-к входу устройства, шинами сложения и вычитания - к входам блок определения экстремумов, а цифровым выходом - к входу преобразователя кодчастота, соединенного выходом с первым входом элемента И, выход которого подключен к входу счетчика результата, а второй вход соединен с прямым выходом блока определения экстремумов, подключенного инверсным выходом к блокирующему входу следящего ангшого-Дифрового преобразователя, причем на информационном входе следящего аналого-цифрового преобразователя включена цепь, состоящая из параллельно соединенных между собой первого масштабирующего резистора и цепочки, образованной последовательно соединенными вторым масштабч рующим резистором и ключом, управляющий вход которого соединен с прямым выходом блока определения экстремумов.

Недостатком этого устройства является огргшиченность диапазона изменения входных сигналов.Это объясняется тем, что при срабатывании бло.ка определения экстремумов происходит изменение маоитаба сигнала, подаваемого на вход следящего, аналого-цифрового преобразователя в раз(где ) т.е. масштабированный сигнал может превысить верхнюю границу рабочего лиапазона входных сигналов следящего аналого-цифрового преобразователя. Целью изобретения является увеличение диапазона изменения входных сигналов. С этой целью в .устройстве для интегрирования пикообразных сигналов, содержащем следящий аналого-цифровой преобразователь, подключенный информационным входом к входу устройства, шинами сложения и вычитания - к входам блока определения экстремумов,а цифровым выходом - к входу преобразователя код-частота, соединенного выходом с первым входом элемента И, выход которого подключен -к входу счетчика результата, а второй вход соединен с прямым выходом блока определения экстремумов, подключенного инверсным выходом к блокирующему входу следящего анашого-цифрового преоб разователя , инверсный выход блока оп ределения экстремумов дополнительно соединен с входом управления масштабом преобразования следящего аналого цифрового преобразователя. Кроме этого, следящий аналого-цифровой преобразователь содержит масштабирующие резисторы, ключ, узел токовой компенсации, реверсивный счет чик, одновибраторы, элементы И и ИЛИ, генерд,тор тактовых импульсов и „нуль-орган, подключенный входом через первый масштабирующий резистор к информационному входу следящего аналого-цифрового преобразователя, а выходами - к первым входам первого и второго элементов И, соединенных вторыми входами с выходом генератора тактовых импульсов, причем выход пер вого элемента И подключен к шине сло жения следящего аналого-цифрового преобразователя, первому входу треть . гр элемента И и через первый одновиб ратор - к входу управления сложением реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен через второй одновибратор с выходом элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам вто| ого и третьего элементов И, а вход управления вычитанием реверсивного счетчика соединен через третий одновибратор с шиной вычитания следящего аналого-цифрового преобразователя и выходом второго элемента И, причем второй вход третьег9 элемента И подключён к блокярукяцёму входу следящего аналого-цифрового преобразователя а выходы раэр}{дов реверсивного счетчика соединены с цифровым выходом - следящего аналого-цифрового преобразователя и с выходс1ми узла токовой компенсации, выход которого через параллельно соединенные второй масштабирукяций резистор и ключ подключен к входу нуль-органа, причем управляющий вход ключа соединен с входом управления масштабом преобразования следящего аналого-цифрового преобразователя. На чертеже изображена блок-схема устройства для интегрирования пикообразных сигналов. Устройство содержит следящий аналого-цифровой преобразователь 1, подключенный информационным входом к входу 2 устройства, шинами сложения и вычитания - к входам блока определе- : ния экстремумов 3,а цифровым выходом к входу преобразователя код-частота 4, соединенного выходом с первым входом элемента И 5, выход которого подключен к входу счетчика результатов 6, а второй вход соединен с прямьпи выходом блока определения экстремумов 3, подключенного инверсным выходом к блокирующему входу и к входу управления масштабом преобразования преобразователя 1. Преобразователь 1 содержит масштабирующие резисторы 7 и 8, ключ 9, узел токовой компенсации 10, реверсивный счётчик 11, одновибраторы 12-14, элемент ИЛИ 15, элементы И 16-18, генератор тактовых импульсов 19 и нуль-орган 20. Нуль-орган 20 подключен входом через первый резистор 7 к информационному входу преобразователя 1, а через параллельно соединенные второй резистор 8 и ключ 9 - к выходу узла токовой компенсации 10. Выхода нуль-органа 20 соединены с первыми входами первого и второго элементов И 16, 17, подключенных вторыми входами к выходу генератора 19. Выход первого элемента И 16 под-ключен к шийе сложения преобраэовате/ля 1, первому входу третьего элемента И 16 и через первый одновибратор 12 к входу управления сложением счетчика 11. Счетный вход счетчика 11 .сое-, дянен через второй одновибратор 13 с выходом элемента ИЛИ 15, подключенjHOro входгши к выходам элементов И 17 и 8. Вход управления вычитания счетчика ll через третий одновибратор 14 соединен с шиной вычитания преобразователя 1 и с выходом элемента И 17. йлходы разрядов счетчика 11 подключены к цифровому выходу преобразователя 1, блокирующий вход которого соединен со BTOixjM входом элемента И 18. Устройство для интегрирования работает следующим образом. В исходном состоянии счетчик . рёзультатов б обнулен. На вход управления масштабом преобразования преобразователя 1 и на блокирующий вход преобразователя 1 с инверсного выхода блока определения экстремумов 3 подается разрешаиощнй потенцигш, т.е. ключ 9 замкнут, a элемент И 18 открыт. С прямого выхода блока 3 на вход эле мента И 5 подается запреадакщий потенциал.. Входной интегрируемый сигнал с входа 2поступает на информационный вход преобразователя 1, на .Цифровом выходе которого в реальном масяйтабе времени получается двоичный код, соответствукмдий второму сигналу. На выходе преобразователя код-частота 4, подключенного входом к цифровому выходу преобразователя формируется частота импульсов, соот ветствунмдая входному сигналу. При до тижении входным сигналом своего пико вого значения срабатывает блок определения экстремумов 3, который сигналом со своего прямого выхода откры вает элемент И 5. С этого момента счетчик 6 начинает считать импульсы с выхода преобразователя 4. Одновременно с этим блок 3 сигналом со свое го инверсного выхода размйкает ключ 9 и запирает элемент И 18, блокируя режим сложения преобразователя 1. Пр размыкании ключа 9 ток узла токовой компенсации 10 начинает протекать через второй масштабирующий резистор 8, вследствие чего изменяется масштаб преобразования преобразователя 1, а именно, напряжение обратной свя зи на входе нуль-органа 20 умножается на коэффициент перемасштабирования п ),т.е. становится меньше. На выходе нуль-органа 20 вырабатывается сигнал сложения, но из-за бло кировки режима сложения импульсы ген ратора 19 через элемент И 18 «е проходят на счетный вход счетчика 11. Лоэтому экстремальное значение рхрдного сигнала в виде двоичного кода сохраняется до момента вре1лени, соответствукндего уменьшению входного сигнала до перемарштабированнрго зна чения напряжения обратной связи. В момент сравнения напряжений на входе нуль-органа 20 блок определения экстремумов 3 вырабатывает сиг налы, которые запирают элемейт И 5, замыкают ключ 9 и снимают блокировку с элемента И 18. Площадь S сигнала пйкообразной формы в общем случае определяется по соотношению ,o.x где k - постоянный коэффициент за висящий от коэффициен-ta пе ремасштабирования п; t - ширина пикообраэной функци определяемая от моккнта ;времени, соответствующего экстремуму входного сигнала, до момента времени, со ответствующему сравнению с заранее известной частью экстремума nUxmatf и - экстремешьное значени-е пик входнсрго сигнала. Так, например, если входной пикообразный сигнал описывается функцией Гаусса, то между k и п существует следующая зависимость:. После выполнения операции вычитания площади пика эта площадь, соответствуквдая коду счетчика 6 в момент второго срабатывания (4лока 3, считывается на выход устройства,а затем счетчик 6 обнуляется (соответствующие цепи на чертеже не показаны). Таким образом, рассмотренное устройство по сравнению с прототипом позволяет увеличить диапазон изменения входных сигналов в 1/п код, а кроме этого, позволяет повысить быстродействие устройства за счет уменьшения разности сравниваемых сигналов на входе нуль-органа 20 в момент изменения масштаба преобразования. Формула изобретения 1. Устройство для интегрирования пикообразных сигналов, содержащее следящий аналого-цифровой преобразователь, подключенный информационным входом к входу устройства,.шинами сложения и вычитания - к входам блока определения экстремумов, а цифровым выходом - к входу преобразователя код-частота, соединенного выходом с первым входом элемента И, выхдд которого подключен к входу счетчика результата ,; а второй вход соединен с прямым выходом блока определения экстремумов, подключенного инверсным выходом к блокирующему входу следящего аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона изменения входных сигналов, инверсный выход блока определения экстремумов соединен с входом управления масштабом преобразования следящего аналого-цифрового преобразователя. 2. Устройство по п.1, отличающее с я тем, что следящий аналого-цифровой преобразователь содержит масштабирующие резисторы, ключ, узел токовой компенсации, реверсивный счетчик, одновибрато ял, элементы И и ИЛИ, генератор тактовых импульсов и нульорган, подключенный входом через первый масштабирующий резистор к информаионному входу следящего аналого-цифового преобразователя, а выходами к первым входам первого и второго эле-. ентов И, соединенных вторыми входаи с выходом генератора тактовых импульсов, причем выход первого элемента И подключен к шине сложения следяшего аналого-цифрового преобразователя, первому входу третьего элемента И И через первый одновибратор - к входу управления сложением реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен через второй одновибратор с выходом элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам второго и третьего элементов И, а вход управления вычитанием реверсивного счетчика соединен через третий одновибратор с шиной вычитания следящего аналого-цифрового преобразователя и выходом второго эле мента И, причем второй вход третьего элемента И подключен к блокирующему входу следящего ангшого-цифрового пре образователя, а выходы разрядов ревер сивного счетчика соединены с цифровым выходом следящего аналого-цифрового преобразователя и с выходами узла токовой компенсации, выход которого через параллельно соединенные второй масштабирующий резистор и ключ подключен к входу нуль-органа, причем управляющий вход ключа соединен с входом управления масштабом преобразования следящего анашого-цифрового преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ;№ 544975, кл. Q 06 q 7/18, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2618898/18-24, кл. q 06 Q 7/18, 1978. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке 2580505/13-24, кл.С 06 G 7/18, 1978 (прототип).