SU976498A1

SU976498A1 - Converter of dynamic characteristics of analogue signal to time interval

Info

Publication number: SU976498A1
Application number: SU813283782A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Замятин; Рудольф Александрович Казуров
Original assignee: Севастопольский Приборостроительный Институт
Priority date: 1981-05-06
Filing date: 1981-05-06
Publication date: 1982-11-23

Description

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к преобразователям скорости изменения сигнала во временной интервал, и может быть применено в автоматических системах управления, в частности при построенииадаптивных аналого- ⁵цифровых преоразователей| развертывающего типа.The invention relates to a pulse technique, in particular to converters of the rate of change of the signal in the time interval, and can be applied in automatic control systems, in particular when constructing adaptive analog- ⁵ digital converters | expanding type.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные сравнивающее устройство, первый вход которого соединен с входом преобразователя, а второй вход - с выходом генератора пилообраз- . ного напряжения, и устройство выделения разности временных интервалов £1J .A device is known that contains a series-connected comparison device, the first input of which is connected to the input of the converter, and the second input to the output of the sawtooth generator. voltage, and a device for separating the difference in time intervals £ 1J.

Недостаток известного устройства пониженная точность, так как при наличии постоянной составляющей в входном сигнале основное время уходит на ее преобразование во временной интервал.A disadvantage of the known device is reduced accuracy, since in the presence of a constant component in the input signal, the main time is spent on its conversion into a time interval.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные сравнивающее устройство, переключатель биполярных сигналов, интегратор, причем выход схемы сравнения подключен к устройству выделения разности временных интервалов счClosest to the invention is a device containing a series-connected comparison device, a bipolar signal switch, an integrator, the output of the comparison circuit being connected to a device for extracting the difference of time intervals of the count

Недостатком извесного устройства является ограниченное быстродействие преобразования приращения аналогового сигнала во временной интервал, объясняемое двухтактным режимом преобразования. Результат преобразования формируется на выходе устройства вычитания временных интервалов в конце второго такта.The disadvantage of the known device is the limited speed of conversion of the increment of the analog signal in the time interval, due to the push-pull conversion mode. The conversion result is generated at the output of the device subtracting time intervals at the end of the second clock.

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразования.The purpose of the invention is improving the speed of conversion.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь содержащий первый последовательно соединенный переключатель биполярных сигналов, первый интегратор, первую схему сравнения, выход которого подключен к первому входу устройства выделения разности временных интервалов, дополнительно введены последовательно соединенные второй переключатель биполярных сигналов, второй интегратор, вторая схема сравнения, выходThis goal is achieved by the fact that in the converter containing the first series-connected switch of bipolar signals, the first integrator, the first comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the time difference difference extraction device, additionally the second bipolar signal switch, the second integrator, the second comparison circuit are introduced in series , exit

976498 4 которой подключен к второму входу устройства выделения разности временных интервалов, и два логических элемента, первые и вторые входы которых подключены к выходу знака устройства выделения раз- 5 ности временного интервала, третьи входы - к выходу второй схемы сравнения, при этом выход первой схемы сравнения соединен с четвертыми входами логических элементов. 10976498 4 which is connected to the second input of the device for separating the difference in time intervals, and two logic elements, the first and second inputs of which are connected to the output of the sign of the device for allocating the difference of the time interval, the third inputs are to the output of the second comparison circuit, while the output of the first circuit comparison is connected to the fourth inputs of the logic elements. 10

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.In FIG. 1 is a functional electrical diagram of a converter; in FIG. 2 is a timing diagram explaining the operation of the converter.

Преобразователь содержит логические 15 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 интервалов.The converter contains 15 logical elements 1 and 2, switches 3 and 4, bipolar signals, integrators 5 and. 6, comparison circuits 7 and 8, <j time slot difference extracting device 9.

Устройство работает следующим образом.20The device operates as follows. 20

Входной сигнал Х(4) подается на входы схем 7 и 8, сравнения,на другие вхо,ды этих схем подается развертывающее напряжение, формируемое определенным образом. На вход схемы сравнения 7 с 25 выхода интегратора 5 в течении такта преобразования поступает линейно убивающее напряжение, причем начальной точкой развертки является Χ(£η) + α (в соответствии с временной диаграммой фиг. 2)-зо На вход другой схемы сравнения поступает линейно возрастающее напряжение с начальной точкой . Схемы сравнения фиксируют моменты достижения равенств развертывающих напряжений со ₃₅значениями входного сигнала, сдвинутыми на +а и -в.The input signal X (4) is supplied to the inputs of circuits 7 and 8, for comparison, to the other inputs of these circuits, a developing voltage is generated, which is generated in a certain way. A linearly killing voltage is supplied to the input of the comparison circuit 7 from the 25th output of the integrator 5 during the conversion cycle, and the starting point of the scan is Χ (£ η) + α (in accordance with the time diagram of Fig. 2). increasing voltage with a starting point. Comparison schemes record the moments when the equalities of the developing voltages are reached with ₃₅ values of the input signal shifted by + a and -b.

Так схема 7 сравнения определяет , момент выполнения .равенстваSo the comparison scheme 7 determines the moment of execution.

()„ tv)i 40 : W*a-·^ аь=хад-в, <л) схема сравнения 8 определяет момент выполнения равенства/() „Tv) i 40: W * a- ^ ^ ab = had-in, <k) the comparison scheme 8 determines the moment the equality /

W ⁺ <Г dt ’-W κι Д1) ⁴⁵. иW ⁺ <d dt '-W κι D1) ⁴⁵ . and

При возрастающем Х(Ъ) в соответствии с (1 и 2) условие (1) выполнится раньше и схема 7 сравнения выдаст сигнал начала для выделения разности временных ⁵⁰интервалов в устройстве 9. Поскольку знак производной положительный, на знаковом выходе схемы выделения разности временных интервалов действует единичный сигнал, который блокирует прохож- >5 дение сигналов схемы 7 сравнения через логические элементы 1 и 2 на входы переключателей биполярных сигналов.With increasing X (b), in accordance with (1 and 2), condition (1) is fulfilled earlier and the comparison circuit 7 will give a start signal for highlighting the time difference of ⁵⁰ intervals in the device 9. Since the sign of the derivative is positive, the sign output of the time difference difference extraction circuit there is a single signal that blocks the passage-> 5 of the signals of the comparison circuit 7 through the logic elements 1 and 2 to the inputs of the bipolar signal switches.

Этим обьсняется то, что после срабатывания схемы 7 сравнения напряжение интегратора 5 продолжает уменьшаться. В момент 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 напряжения. Одновременно этот же сигнал является концом выделения раздости временного интервала в устройстве 9 введения разности Временных интервалов.This explains that after the operation of the comparison circuit 7, the voltage of the integrator 5 continues to decrease. When equality (2) is fulfilled, the comparison circuit 8 is triggered and, through its logic elements 1 and 2, sends a command to the switches' 3 and 4 to change the integrated voltage through its logic elements 1 and 2. At the same time, the same signal is the end of the allocation of the difference of the time interval in the device 9 for introducing the difference of the Time intervals.

Определим длительность импульса, сформированного на выходе устройства 9 выделения разности временных интервалов в конце такта преобразования. Совместное решение уравнений (1 и 2) относительно разности цн ^и даст третий результат,We determine the duration of the pulse generated at the output of the device 9 for allocating the difference in time intervals at the end of the conversion clock. Simultaneous solution of equations (1 and 2) relative to the CN difference ^and provide a third result,

Ct Md-t J-X (^)]⁺ где RC - элементы интеграторов.Ct Md-t JX (^)] ⁺ where RC are elements of integrators.

Из полученного выражения следует, что в течении такта преобразования, который соответствует интервалу времени получена информация о приращении сигнала. Δ-Χ^ за этот промежуток времени и дополнительная информация , которая с определенной погрешностью экстраполирует приращение χ (t) за пределами такта пре образования. В том случае, если x(t)- const , экстраполяция осуществляется без погрешности. Время на которое распространяется -экстраполяция, равно. Как отмечалось, срабатывание схемы 8' сравнения приводит к подключению на входы интеграторов напряжения в$зврата ± Ug',,которое значительно превышает t Ua Этим достигается практически одновременный выход напряжений интеграторов на следующие начальные условия для И+4 такта преобразования. Наличие в устройстве управляющей обратной связи обеспечивает автоколебательный режим работы, получаемый на выходе время импульсный сигнал характеризует приращение иследуемого сигнала с экстраполяцией.From the obtained expression it follows that during the conversion cycle, which corresponds to the time interval, information on the signal increment is obtained. Δ-Χ ^ for this period of time and additional information that, with a certain error, extrapolates the increment χ (t) outside the transformation cycle. In the event that x (t) is const, extrapolation is carried out without error. The time covered by extrapolation is equal. As noted, the operation of the comparison circuit 8 'leads to the connection to the inputs of the integrators of the voltage of $ Zvrat ± Ug', which significantly exceeds t Ua. This ensures the almost simultaneous output of the voltage of the integrators to the following initial conditions for the And + 4 conversion cycle. The presence of control feedback in the device provides a self-oscillating mode of operation; the pulse signal obtained at the output indicates the increment of the investigated signal with extrapolation.

Работа устройства при убивающем X(t) отличается от описанной только тем, что раньше срабатывает схема 8. сравнения, а на знаковом выходе устройства 9 действует нулевой потенциал, который блокирует теперь сигналы схемы 8 сравнения ' и пропускает сигналы схемы 7 сравнения.The operation of the device with killing X (t) differs from that described only in that the comparison circuit 8. is triggered earlier, and the potential output of the device 9 has a zero potential, which now blocks the signals of the comparison circuit 8 and passes the signals of the comparison circuit 7.

976498 6976498 6

Различия в работе устройства при положительной и отрицательной Х(4)видны на временной диаграмме (фиг. 2).Differences in the operation of the device with positive and negative X (4) are visible in the time diagram (Fig. 2).

Таким образом, предложенное устройство, сохранив дифференциальный метод из- 5 мерения, выгодно отличается от известного в первую очередь тем, что позволяет получить практически ту же информацию о динамике сигнала, но уже за один такт. Другой немаловажной особенностью явля- Ю ется то, что устройство выделения разности временных интервалов не нуждается в памяти, где хранилось бы значение Ь-Ьй! , получает разностный сигнал логическим· путем, что значительно упрощает это 15 устройство.Thus, the proposed device, preserving the differential method of measurement, compares favorably with the known one primarily in that it allows one to obtain practically the same information about the dynamics of the signal, but already in one clock cycle. Another important feature is that the device for separating the difference in time intervals does not need memory where the value b-b would be stored! receives a difference signal in a logical way, which greatly simplifies this 15 device.

Claims

The invention is fire-resistant for technology, in particular, for converters of signal change rate in a time interval, and can be applied in auto-magic control systems, in particular, when building adaptive analog-to-digital converters of scanning type. A device is known that comprises, in series, a device, the first input of which is connected to the converter input, and the second input to the output of the sawtooth generator, and a device for extracting the difference in time intervals 1T. A disadvantage of the known device is reduced accuracy, since in the presence of a constant component in the input signal, the main time is spent on its conversion to a time interval. Closest to the invention is a device comprising a series-connected comparing device, a bipolar signal switch. an integrator, wherein the output of the comparison circuit is connected to a time division difference detection unit j 21. The disadvantage of the known device is the limited speed of converting the increment of the analog cifr to the time interval explained by the push-pull conversion mode. The result of pre-phasing is formed at the output of the subtractor device at intervals at the end of the second Tairra. The goal of the image is to increase the speed of image P15eobra & amp1. The goal is achieved by the iTo into the converter containing the first serially connected switch of bipolar signals, the first step; the rator, the first comparison circuit, the output of which is connected to the first Eosode of the device for time difference difference additionally introduced in series by the switch of the bipolar signals, the second integrator , the second comparison circuit, the output of which is connected to the second input of the device for allocating the spacing of time intervals, and two logical epithets, n rvye and second inputs are connected to the output of the difference extracting device vremenno1o mark interval, the third input - to the output of the second comparing circuit, wherein the output of the first comparing circuit connected to fourth inputs of logic elements. FIG. 1 shows the functional electrical circuit of the converter in FIG. 2 - timing diagrams that show the operation of the converter. The converter contains logic elements 1 and 2, switches .3 and 4, bipolar signals, integrators 5 and. 6, the comparison circuits 7 and 8, j, the time difference separation device 9, the device operates as follows. The input signal X (-t) is fed to the inputs of the comparison circuits 7 and 8j, the other inputs of these circuits are developed in a certain way. . At the input of the comparison circuit 7c, the output of the integrator 5 during the conversion cycle receives a linearly killing voltage, with the initial dot sweep being X (lc) -H1 (in accordance with the timing diagram of Fig. 2) with a starting point X (tj,) - B. Comparison schemes record moments of equality of developed voltages with input values shifted by + a and -v. So scheme 7 comparing definitions, moment of equalization and Hi: Xitv ,) a-d5g1 dt - x (.- tH) -B, Ci) b scheme comparing 51 8 determines the moment of the fulfillment of the equality / L "1 5, and With increasing Jtt-fc) in accordance with (1 and 2) condition (1) is fulfilled earlier and the comparison circuit 7 will give a start signal for the separation of the time intervals in device 9. Since the sign of the derivative is positive, at the sign output of the time difference elimination circuit, a single signal acts which blocks the passage of the signals of the comparison circuit 7 through logic elements 1 and 2 to the inputs of the switches of the bipolar signals. This is due to the fact that after the operation of the comparison circuit 7, the voltage of the integrator 5 continues to decrease. When the equality (2) is fulfilled (8), the comparison circuit 8 is triggered and by its signal through logic elements 1 and 2 will give the command to the switches 3 and 4 to change the integrated Zken circuit. At the same time, the same signal is the end of the time gap allocation in the device 9 introducing the time difference difference. Let us determine the duration of the pulse formed at the output of the output device 9 of the difference in time intervals at the end of the conversion cycle. The joint solution of equations (1 and 2) according to the difference between bii .-- t, and gives the third result, At - (i ia-t and,) JX (ty,) i.),) - Schb.X X AXvi.l, where KS - elements of integrators. From the obtained expression it follows, fro during the conversion cycle, which corresponds to the time interval fcj, information on the signal increment / АХ during this time interval and additional information AVi, which extrapolates the increment X (t) beyond the conversion cycle. If x (t) is COnit, extrapolation is carried out without error. The time that extrapolation extends to is equal to A y,. As noted, the operation of the schel, 8 comparisons leads to the connection to the inputs of the integrators of the voltage J Ug ,, KOTopoe significantly exceeds t Ua. This achieves almost simultaneous output of the voltage sp-egors of the following initial conditions for the + 4 cycles of conversion. The presence in the control feedback device provides a self-oscillatory mode of operation; the output pulse time signal characterizes the increment of the studied signal with extrapolation. The operation of the device during the killing) ((t,) is different from {lgas1gai only because the circuit 8 is previously triggered, the comparison at the Eiac output of the device 9 is null, which now blocks the signals of the comparison circuit 8 and passes the signals of the comparison circuit 7. Differences in During the operation of the device with positive and negative X (-t) are visible on the timing diagram (Fig. 2). Thus, the proposed device, while maintaining the differential method of measurement, favorably differs from the known one in that it allows Similarly, the same information about the dynamics of the signal, but already in one step.Another important feature is that the device in the gap of the difference in time intervals does not need a memory where the value would be stored receives a difference signal by a logical imput, which greatly simplifies this device. invention of the dynamic characteristics of the analog signal signal in the time interval containing a series of connected first switch of bipolar signals, the first integrator, the first comparison circuit, The output of which is connected to the first input of a time difference selection device, characterized in that, in order to speed up the conversion, it is additionally introduced1) 1 serially connected second switch of bipolar signals, the second integrator, the second comparison circuit whose input is connected to the second connector devices for determining the difference in time intervals, and two logical elements, the first and second inputs of which are connected to us to the output of the sign of the device for allocating the difference in time interval la, the third inputs to the output of the third comparison circuit, with the output of the first comparison circuit connected to the fourth inputs Pogiche. elements) Sources of information received by 6 attention during the examination 1. F. Temnikov, Slavinsky. L. Mathematical sweep systems M., Energie, 1970, p. 23.

2. USSR author's certificate, No. 688987, cl. N OZ K 13/20, 1978 (prototype).