Преобразователь динамических характеристик аналогового сигнала во временной интервал Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобретение огносится к импутхьсной технике, в частности к преобразователям скоросги изменения сигнала во временной интервал, и может быть применено в авто магических системах управления, в частности при построении адаптивных аналого- цифровых преоразователей развертывающего типа. Известно устройство, содержащее последовательно соединенные сравнивакяцее устройство, первый вход которого соединен с входом преобразователя, а второй вход - с выходом генератора пилообразного напряжения, и устройство выделения разности временных интервалов 1Т . Недостаток известного устройства пониженная точность, так как при наличии постоянной составляющей в входном сигнале основное время уходиг на ее преобразование во временной интервал. Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные сравнивающее устройство, переключатель биполярных сигналов. интегратор, причем выход схемы сравнения подключен к ухггройству выделения разности временных интервалов j 21 . Недостатком извесного устройства является ограниченное быстродействие преобразования приращения аналогового cifrнала во временной интервал, объясняемое двухтактным режимом преобразования. Результат преофазбвания формируетч я на выходе устройства вычитания времешв к интервалов в конце второго Tairra. Цель изоб эетения - повышение быстродействия П15еобразо&аш1я. Поставленная цель достигается тем, iTo в преобразователь содержащий первый последовательно соединенный переключатель биполярных сигналов, первый -Шагв ;ратор, первую схему сравнения, выход которого подключен к первому Еосоду устройства вьщеления разности временных интервалов дополнительно введены последовательно соединенные вггорой переключатель биполярных сигналов, второй интегратор, вторая схема сравнения, выход которой подключен к второму входу устройства выделения разнос ги временных интервалов, и два логических эпемента, первые и вторые входы которых подключен к выходу знака устройства выделения разности временно1о интервала, третьи входы - к выходу второй схемы сравнения, при этом выход первой схемы сравнения соединен с четвертыми входами логических элементов. На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема преобразователя на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. Преобразователь содержит логические элементы 1 и 2, переключатели .3 и 4, биполярных сигналов, интеграторы 5 и. 6, схемы 7 и 8 сравнения, j устройство 9 выделения разности временных интервало Устройство работает следующим образом Входной сигнал X(-t) подается на вхо ды схем 7 и 8j сравнения,на другие вхо ды этих схем подается развертывающее напряжение, формируемое определенным образом. На вход схемы сравнения 7с выхода интегратора 5 в течении такта преобразования поступает линейно убиваю щее напряжение, причем начальной точко развертки является Х{Ьц)-Ю1 (в соответствии с временной диаграммой фиг. 2 На вход другой схемы сравневдя поступа ет линейно Возрастающее напряжение с начальной точкой X(tj,)-B. Схемы сравнения фиксируют моменты достижения равенств развертьшакших напряжений со значениями входного сигнала, сдвинутыми на +а и -в. Так схема 7 сравнения опредепяйт , момент выполнения .равенства и Hi : Xitv,)a-д5г1 dt--x(.-tH)-B, Ci) Ьи схема сравненИ51 8 определяет момент выполнения равенства/ Ь«1 5 , И При возрастающем Jtt-fc) в соответствии с (1 и 2) условие (1) вьтолнится раньше и схема 7 сравнения выдаст сигнал начала для вьщёления разности временны интервалов в устройстве 9. Поскольку знак производной положительный, на знаковом выходе схемы выделения разности временных интервалов действует единичный сигнал, который блокирует прохождение сигналов схемы 7 сравнения через логические элементы 1 и 2 на входы переключателей биполярных сигналов. Этим обьсняется то, что после срабатывания схемы 7 сравнения напряжение интегратора 5 продолжает уменьшаться. 8момент выполнения равенства (2) срабатывает схема 8 сравнения и своим сигналом через логические элементы 1 и 2 подаст команду переключателям 3 и 4 на изменение интегрируемого напряЗкения. Одновременно этот же сигнал является концом выделения разрости временного интервала в устройстве 9 введения разности временных интервалов. Определим длительность импульса, сформированного на выходе устройства 9выделетгая разности временных интервалов в конце такта преобразования. Совместное решение уравнений (1 и 2) сггносительно разности bii.--t, и даст третий результат, At--(i иа-t и,) J-X (ty,) и.),)-Щб.Х AXvi.l, где КС - элементы интеграторов. Из полученного выражения следует, fro в течении такта преобразования, который соответствует интервалу времени fcj, получена информация о приращении сигнала/АХ за этот промежуток времени и дополнительная информация AVi, , которая с определенной погрешностью экстраполирует приращение X (t) за пределами такта преобразования.В том случае, если x(t)- COnit , экстраполяция осуществляется без погрешности. Время на которое распространяется экстраполяция, равно А у, . , Как отмечалось, срабатывание схеля, 8 сравнения приводит к подключению на входы интеграторов напряжения вфзврата J Ug,,KOTopoe значительно превьпыает t Ua Этим достигается практически одновременный выход напряжений шп-егра-торов на следующие начальные условия для +4такта преобразования. Наличие в устройстве управляющей обратной связи обеспечивает автоколебательный режим работы, получаемый на выходе время импульсный сигнал характеризует приращение иследуемого сигнала с экстраполяцией. Работа устройства при убивающем )((t,) готличается от {лгаса1гаой только тем, что раньше срабатывает схема 8, сравнения а на Еиаковом выходе устройства 9 действует нулевой потешгаал, который блокирует теперь сигналы схемы 8 сравнения и пропускает сигналы схемы 7 сравнения. Различия в работе устройства при поло жигельной и отрицательной X(-t) видны на временной диаграмме (фиг. 2). Таким образом, предложенное устройство, сохранив дифферен1гиапьнь1й метод иэ мерения, выгодно отличается от известног в первую очередь тем, что позволяет получить практически ту же информацию о динамике сигнала, но уже за один тавгг. Другой немаловажной особенностью является то, что устройство вьщеле1гая разности временных интервалов не нуждается в памяти, где хранилось бы значение получает разностный сигнал логичес кимпутем, что значительно упрощает это устройство. Формула изобретения Преобразователь динамических характе ристик аналогового сигнала во временной интервал, содержащий последоьательнр соединенные первый переключатель биполярных сигналов, первый интегратор, первую схему сравнения, выход которой подключен к первому входу устройства выделения разности временных интервалов, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия преобразования в него дополнительно введен1)1 последовательно соединенные второй переключатель биполярных «сигналов, второй интегратор, вторая схема сравнения, вйход которой подключен к второму виосщу устройства вьаделения разности временных интервалов, и два логических элемента, первые и вторые входы которых подключат,, ны к выходу знака устройства выделения разности временного интервала, третьи входы - к выходу втррой схемь сравнения, при этом выход первой схемы сравнения соединен с четвертыми входами Погиче. ких элементов) Источники информации, принятые 6о внимание при экспертизе 1. Темников Ф. Е., Славинскийв. Л. Математические развертывающие системы М., Энергия, 1970, с. 23. 2. Авторское свидетельство СССР , № 688987, кл. Н ОЗ К 13/20, 1978 (прототип).