SU1437979A1 - Устройство определени временного положени и уровн максимумов сигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области аналого-цифровой техниЛи и предназначено дл  использовани  в автоматических приемных устройствах, устройствах анализа импульсных сигналов и устройствах автоматики дл  определени  моментов по влени  и уровн  локальных и основного максимумов сигнала . Цель изобр.етени  - повышение точности определени  временного положени  максимума сигнала при повьппении надежности и уменьшении Габаритов устройства, а также расширение функциональных возможнос ей за счет обеспечени  автоматического анализа как периодических с произвольным периодом , так и непериодических последовательностей сигналов и определени  временного положени  уровн  локальных и основного максимумов за врем , не превышающее длительность сигналов. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2 и 15 пам ти, блок 3 сравнени , блок 4 управлени , генератор 5 опорной частоты, формирователь 6 импульсов запрета, триггер 7, элементы ИЛИ 8 и 14, элементы 9 и 10 совпадени j элемент 11 задержки, счетчик 12 импульсов , управл емый ключ 13, входы 16 - )8 и выходы 19-22, Работа уст ройства по сн  гс  временными диаграммами , приведенными в описании изобретени . 2 ил. У гето Сэш в

Description

Изобретение относитс  к аналого- цифровой технике и предназначено дл  использовани  в автоматических приемных устройствах, устройствах анализа импульсных сигналов и устройствах автоматики дл  определени  моментов по влени  и уровн  локальных и основного максимумов .

л  1, его второй вход  вл етс  вторым входом устройства 17, а выход соединен с первым входом первого элемента совпадени  9 и первым входом триггера 7s выход которого соединен с пер- вым входом второго элемента совпадени  10 и вторым входом первого элемента совпадени  9, выход которого

Целью изобретени   вл етс  пов з1ше-,р  вл етс  первым выходом устройства 19

ние точности определени  временного положени  максимума сигнала при повышении надежности и уменьшении габаритов устройства, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  автсц атического анализа как периодических с произвольным периодом ., так и непериодических последовательностей сигналов, и определени  временного положени  уровней локальных и основного максимумов за врем , не превьш1ающее длительность сигнала.

На фиг, 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие функционирование устройства.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, первьш регистр 2 пам ти, блок 3 сравнени , блок 4 управлени , генератор 5 опорной частоты , формирователь 6 импульсов запрета , триггер 7, первый элемент ИЛИ 8, первьй 9 и Итерой 10 элементы совпадени , элемент 11 задержки, счетчик 12 импульсов, управл емый ключ 13, второй элемент ИЛИ 14, второй регистр 15 пам ти, входы 16 - 18 и выходы 19 - 22.

IS

20

30

35

и соединен с сигнальным входом ключа

13,входом Сброс триггера 7 и чере элемент задержки 11 соединен со входом Сброс первого регистра пам ти первый выход блока сравнени  3 соеди нен с первым управл югаим входом ключа 13 и входом Сброс счетчика 12, второй вьпсод блока сравнени  соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 8, а третий выход блока сравн ни  3 соединен с третьим входом перв го элемента совпадени  9 и вторым входом первого элемента ИЛИ 8, выход которого соединен со вторым входом второго элемента совпадени  10, выход второго элемента совпадени  10 соединен со счетным входом счетчика 12, установочный вход которого  вл етс  третьим входом устройства

18, первый выход счетчика соединен со вторым управл ющим входом к.шоча 13 и первым входом второго элемента ИЛИ 14, а второй выход счетчика - с первым входом второго регистра па м ти 15, второй вход которого соединен , с выходом первого регистра пам ти 2, выход ключа 13 соединен со, вторым входом второго элемента I-fflJl

14,выход которого  вл етс  вторым выходом устройства 20 и соединен с

Первый вход аналого-цифрового управл ющим входом второго регистра

образовател  1  вл етс  входом устройства 16, а второй вход соединен с первым выходом блока управлени  4, к входу которого подключен генератор опорной частоты 5, а второй выход

блока управлени  4 соединен с синхронизирующим входом блока сравнени  3, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу аналого-цифрового преобразовател  1 и выходу регистра пам ти 2, первьш вход которого соединен с упом нутым выходом анапого-цифрового преобрйзовате- л  а первый выход блока сравнени  3 соединен со вторым входом регистра пам ти 2, Первьй вход формировател  импульсов запрета 6 соединен с выходом аналого-цифрового преобразоватеS

0

0

5

и соединен с сигнальным входом ключа

13,входом Сброс триггера 7 и через элемент задержки 11 соединен со входом Сброс первого регистра пам ти 2, первый выход блока сравнени  3 соединен с первым управл югаим входом ключа 13 и входом Сброс счетчика 12, второй вьпсод блока сравнени  соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 8, а третий выход блока сравнени  3 соединен с третьим входом первого элемента совпадени  9 и вторым входом первого элемента ИЛИ 8, выход которого соединен со вторым входом второго элемента совпадени  10, выход второго элемента совпадени  10 соединен со счетным входом счетчика 12, установочный вход которого  вл етс  третьим входом устройства

18, первый выход счетчика соединен со вторым управл ющим входом к.шоча 13 и первым входом второго элемента ИЛИ 14, а второй выход счетчика - с первым входом второго регистра па м ти 15, второй вход которого соединен , с выходом первого регистра пам ти 2, выход ключа 13 соединен со, вторым входом второго элемента I-fflJl

14,выход которого  вл етс  вторым выходом устройства 20 и соединен с

управл ющим входом второго регистра

5

0 5

пам ти 15, первый и второй выходы которого  вл ютс  третьим и четвертым выходами устройства 21 и 22,

Устройство работает следующим образом .

Входной сигнал (фиг. 2а) подаетс  на первый вход аналого-цифрового преобразовател  (А1Ш) 1, который через интервалы времени, задаваемые генератором 5 опорной частоты, по каждому тактовому импульсу (фиг.2Б)5 поступающему на его второй вход от блока 4 управлени , обеспечивает преобразование текущего значени  уровн  сигнала в пропорциональный этому значению двоичный L-разр дньй код AJ,. На фиг, 2а- пунктирной линией условно показан результат аналого31437

цифрового преобразовани  сигнала.Такты работы устройства условно обозначены на фиг. 2в цифрами от 1 до 30. Полученный код А,, с выхода АЦП 1 поступает одновременно на первый вход формировател  6 импульсов запрета, первый вход регистра 2 и на первый вход блока 3 сравнени  кодов. На второй вход блока 3 сравнени  поступает L-разр дный код Ац с выхода регистра 2, а на его вход синхронизации - импульсы синхронизации (фиг.2г) со второго выхода блока 4 управлени . Импульсы синхро1йизации задержаны от

носительно тактовых на врем  t

си )

достаточное дл  завершени  преобразовани  сигнала в АЦП 1. Блок 3 сравнени  по импульсам синхронизации осуществл ет сравнение кодов А и А, поступающих на его первый и второй входы соответственно, и в зависимости от соотношени  значений кодов формирует импульс на одном из своих выходов , при этом.

если ,

то импульс формируетс  на первом выходе блока 3 сра&нени , сли ,

(1)вател  6 поступает на первый вход триггера 7, устанавлива  его в единичное состо ние, а также на первый

(2)вход элемента 9 совпадени , запреща

то импульс формируетс  на втором Bbnco-.jQ прохождение на его выход сигналов, де блока 3 сравнени .

поступающих на остальные входы. Единичный импульс с выхода тригге ра 7 поступает одновременно на второй вход элемента 9 совпадени  и пе вый вход элемента 10 совпадени , разреша  прохождение импульсов, поступающих на его второй вход.

если ,

(3)

то импульс формируетс  на третьем выходе блока 3 сравнени  (фиг.2,д, е,ж) .

Перезапись кода А с выхода АЦП 1 в регистр 2 осуществл етс  импульсами с первого выхода блока 3 сравнени  поступающими на второй вход регистра 2, что обеспечивает обновление значени  кода в регистре 2 только при нарастании уровн  входного сигнала. Следовательно, в регистре 2 в каждый текущий момент хранитс  код максимального значени  сигнала, достигну- им от начала сигнала до текущего момента. Однозначность состо ний на выходах блока 3 сравнени  обеспечиваетс  тем, что перезапись кода в регистр 2 осуществл етс  задним фронтом сигнала, поступающего на его второй вход, т.е. после окончани  синхроимпульса .

Импульсы с первого выхода блока 3 сравнени  также поступают на первый управл ющий вход ключа 13, открыва  его, и на вход Сброс счетчика 12, устанавлива  его в нулевое состо ние.

Порог срабатывани  формировател  Ь импульсов запрета устанаиливаетс  внешним кодом, подаваемым на вход 17 устройства. Формирователь 6 формирует на своем выходе импульсы запрета (фиг. 26), если значение кода А, поступающего на его первый вход от АЦП 1, превьшает значение кода порога срабатывани , поэтому длительность импульсов запрета (2-16 и 24-28 такты на фиг. 26) соответствует длительности сигналов, отсчитанной на уровсрабатывани  формировател  6.

Выбор значени  кода порога срабатывани  определ етс  характером решаемой задачи в каждом конкретном случае. Оно может быть выбрано, на 2 пример, таким, чтобы значени  кодов сформированные АЦП 1 по Лумовым выбросам при отсутствии сигнала, не превышали значени  кода ftopora срабатывани  формировател  6.

25 Импульс запрета с выхода формировател  6 поступает на первый вход триггера 7, устанавлива  его в единичное состо ние, а также на первый

вход элемента 9 совпадени , запреща 

o-.jQ прохождение на его выход сигналов,

 , и .

35

поступающих на остальные входы. Единичный импульс с выхода триггера 7 поступает одновременно на второй вход элемента 9 совпадени  и первый вход элемента 10 совпадени , разреша  прохождение импульсов, поступающих на его второй вход.

Импульсы со второго и третьего выходов блока 3 сравнени , формируемые им после дост1 ени  сигналом максимума при выполнении услови  (2) или (3) соответственно, через элемент ИЛИ 8 и элемент 10 совпадени  поступают на счетный вход счетчика 12

45

50

55

(фиг.2з). После поступлени  на счетный вход счетчика 12 некоторого числа импульсов происходит останов счетчика 12 и Q-й импульс, поступающий на счетный вход, транслируетс  на первый выход счетчика 12 (фиг.2и). Импульс с первого выхода счетчика 12,  вл ющийс  признаком наличи  максимума сигнала ПИ„акс после прохождени  им элемента i JTM 14 поступает на выход 20 устройства (фиг. 2м). Одновременно на втором выходе счетчика 12 формируетс  и хранитс  до сброса счетчика двоичный код Т „г времени задержки признака максимума относи51 37979

фактическогВ момента наступмаксимума сигнала. В общем величина времени задержки

му т н п м в п п м п х н

а ,

-..СИ

Т г, п  определ етс  выражением

.ПМ СН

где п - число импульсов, поступив-- агахчна счетный вход счетчика 12;

Т„,„ - - период импульсов синхронизации;

врем  задержки импульсов синхронизации. Значение Q, задаваемое на счетчик 12 внешним кодом, поступающим на вход 18 устройства, определ ет наименьший период следовани  локальных максимумов сигнала, требуемый дл  различени  устройством. При рассмотрении временных диаграмм, приведенных на фиг. 2, дл  однозначности .рассмотренного примера прин то значение .

С первого выхода счетчика 12 импульс поступает также на второй управл ющий вход ключа 13 и закрывает его (фиг.2л), Этот же импульс с выхода элемента {-ШИ 14 поступает на управл ющий вход второго регистра 15 и обеспечивает по спаду импульса за- пксъ; хранение и вьщачу на выходы 21 и 22 кода времени задержки признака максим т5а и кода уровн  максимума сигнала, поступающих на информационные входы регистра 15 со второго выхода счетчика 12 и выхода первого регистра 2 соответственно.

При дальнейшем нарастании уровн  входного сигнала и при выполнении услови  1 (см„ 8-й такт фиг.2) на первом вьшоде блока 3 сравнени  формируетс  .и-мш/льс,- который обеспечивает запись нового значени  кода А в регистр 2,, вновь открывает ключ 13 и устанавливает счетчик 12 в нулевое состо ние, при этом цикл работы устройства повтор етс  до следующего максим т-ш скгнапа.

Таким образом, на выходах 20 22 устройства за врем  длительности сигнала формируетс  информаци  о наличии локальных максимумов (признак максимума П1 , выходе 20), о времени задержки признака максимума, относительно- фактического момента наступлени  максимума (код Та.пи на выходе 21) и об уровне данного макси- сигнала (код АМОКО выходе 22)

0

5

После достижени  сигналом максимума на спадах сигнала (3-5, 13-16 такты на фиг,2) импульсы, формируемые на третьем выходе блока 3 сравнени , поступают также на третий вход элемента 9 совпадени , который открываетс  только после окончани  импульса запрета, поступающего на его первый вход. При этом на выход элемента 9 совпадени  пройдет первый импульс , сформированный на третьем выходе блока 3 сравнени  после окончани  импульса-запрета, т,е, после

5 окончани  сигнала (17-й такт на фиг.2), Прошедший через элемент 9 совпадени  импульс с его выхода поступает одновременно на выход 19 устройства , выдава  информацию об окончании сигнала, на сигнальный вход ключа 13, на вход Сброс триггера 7, устанавлива  его по спаду импульса в нулевое состо ние и запреща  тем самым дальнейшее прохождение импульсов через элементы 9 и 10 совпадени . Этот же импульс, задержанный элементом 11 задержки на врем , необходимое дл  записи кода уровн  максимума сигнала из регистра 2 в регистр 15, поступает на вход Сброс регистра 2, устанавлива  его в нуле вое состо ние. По вление импульса Конец сигнала на выходе 19 устройства свидетельствует о том, что анализ данного сигнала завершен и полученна  с выходов 20 - 22 информаци  о времени прихода и уровне максимума сигнала соответствует его основному максимуму.

Ключ 13 (фиг, 2л) открываетс  импульсами с первого выхода блока 3 сравнени  и закрываетс  импульсом с первого выхода счетчика 12, формируемым последним при поступлении Q-ro импульса на его счетный вход. Дл  сигналов с длительным спадом (фиг,2, такты А-6, 13-17); при анализе которых обеспечиваетс  формирование импульса на первом выходе счетчика 12, ключ 13 в формировании вы-, ходных сигналов участи  не принимает, Однако дл  некоторых сигналов, например короткоимпульсных, длительностью соизмеримой с периодом тактовых импульсов, а также импульсов с

монотонно нарастаюпщм фронтом и коротким ( 6 , ) спад.ом (24-28 такты на фиг, 2а), введение ключа 13 с указанными св з ми в схему устройства

0

5

0

5

0

необходимо, так как он позвол ет сформировать всю необходимую выходную информацию на выходах 20 - 22, в том числе и дл  этих сигналов. При анализе устройством таких сигналов число импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 12, оказываетс  меньшим числа Q (фиг. 2з, такты 28-29), поэтому импульс на первом выходе счетчика 12 не формируетс  и ключ 13 остаетс  открытым. Это дает возможность импульсу, сформированному на третьем выходе блока 3 сравнени  после окончани  сигнала (29 такт на фиг. 2з), после прохождени  через элемент 9 совпадени  пройти также через открытый ключ 13, элемент ИЛИ 14 на выход 20 устройства и в соответствии с описанным пор дком работы обеспечить формирование и вьщачу выходной информации на выходы 21 и 22.

Таким образом, при поступлении на вход 16 устройства сигналов, в результате анализа которых не происходит формирование импульса на первом выходе счетчика 12, на выходах 19 - 22 устройства все выходные импу; сы

и коды будут также сформированы, причем значение кода задержки признака максимума, получаемого на выходе 21, определ етс  числом импульсов

- пришедших на счетный вход счетчика 12, т.е. соответствует фактическому времени задержки признака максимума относительно момента наступлени  максимума сигнала.

Установка устройства в исходное состо ние обеспечиваетс  импульсом с выхода элемента 9 совпадени , кото рьш сбрасывает триггер 7 в нулевое состо ние и после прохождени  элемента 11 задержки устанавливает регистр 2 также в нулевое состо ние, после чего устройство оказываетс  подготовленным дл  анализа следующего сигнала.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство определени  временного положени  и уровн  максимумов сигнала , состо щее из аналого-цифрового преобразовател , первый вход которого  вл етс  входом устройства, а второй вход соединен с первым выходом блока управлени , к входу которого подключен генератор опорной частоты.

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   а второй выход блока управлени  соединен с синхронизирующим входом блока сравнени , первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу аналого- цифрового преобразовател  и выходу первого регистра пам ти, первый вход которого соединен с упом нутым выходом аналого-цифрового преобразовател , а первый выход блока сравнени  соединен с вторым входом регистра пам ти, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности и расширени  функциональных возможностей, дополнительно введены формирователь импульсов запрета , первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы совпадени , триггер, элемент задержки, счетчик импульсов, управл емый ключ и второй регистр пам ти, причем первь.ш вход формировател  импульсов запрета соединен с выходом аналого-цифрового преобразовател , его второй вход  вл етс  вторым входом устройства, а выход соединен с первым входом первого элемента совпадени  и первым входом триггера, выход которого соединен с первьм входом, второго элемента совпадени  и вторым входом первого элемента совпадени , выход которого  вл етс  выходом устройства, а также соединен с си гнальным входом управл емого ключа, входом Сброс триггера и через элемент задержки - с входом Сброс первого регистра пам ти , первый вьгход блока сравнени  дополнительно соединен с первым управ л ющим входом ключа и входом Сброс счетчика, второй выход блока сравнени  соединен с первым входом первого элемента ИПИ, а третий выход блока сравнени  соединен с третьим входом первого элемента совпадени  и вторьм входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента совпадени , а выход последнего соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого  вл етс  третьим входом устройства, первый выход счетчика соединен с вторым управл ющим входом ключа и первым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход счетчика соединен с первым входом второго регистра пам ти, второй вход которого соединен с выходом первого регистра пам ти, выход управл емого ключа соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход

   91437979 °

   которого  вл етс  «торым выходом уст- и второй вькоды которого  вл ютс  ройства и соединен с управл ющим вхо- третьим и четвертым выходами устдом второго регистра пам ти, первый

   ройства.

   ройства.